今天我们给大家介绍比值控制回路的做法。比值控制系统是指实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统。在化工炼油及其他工业生产过程中.工艺上常需要将两种或两种以上的物料保持一定的比例关系,如比例一旦失调,将影响生产或造成事故。
假设现场有个锅炉需要燃烧甲烷CH4和氧气O2对锅炉供热,要想让甲烷能够被完全燃烧,CH4和O2的比例应为1:2。想要通过比值控制实现燃烧供热,如下图:
在需要保持比值关系的两种物料中,必有一种物料处于主导地位,这种物料称之为主物料,表征这种物料的参数称之为主动量。我们烧甲烷是为了供热,热不热就取决于单位时间内燃烧的甲烷多不多。因此在这个例子中,甲烷的流量就是主动量,而氧气的流量是辅助量,氧气流量应该根据甲烷的流量的大小变化而变化。所以甲烷由工艺通过PID单回路控制,而氧气则根据甲烷的流量按照比例进行比值调节。这需要组态两个回路,假设其中一个11_FC201控制甲烷CH4的流量,即主动量调节回路;另一个11_FC202控制氧气O2的流量,即辅助量调节回路。
先做甲烷流量的控制,11_FC201,就是个PID调节单回路,如下图:
下面我们来做氧气流量的控制,11_FC202,带比值控制的PID调节
在比值调节中我们需要用到比值控制功能块,如下图:
氧气流量并不是工艺直接操作,而是据当前甲烷的流量乘以预设的比值(比如K=2)作为指导的设定值,由pid调节器自动控制的。其组态如下图:
比值控制块有3个输入和2个输出,顶上的输入X2默认用于连接主动量(手册里叫uncontrolled flow)输入X1默认用于比值控制作用的对象辅助量(手册里叫controlled flow),左边 输入SP为预设的X1/X2应该的比值,右边 输出PV为X1/X2实际的比值,底下 输出OP为按照比例计算后辅助量应该达到的流量。把计算后的流量作为辅助量PID控制的设定值,比值控制调节就完成了。
实际的控制原理图如下图所示:
实际运行时的效果如下图: