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调节器的正反作用


调节器的正反作用 当 PV>SV,MV 需要开大时为正作用;反之为反作用; 以上判断是在假设阀门特性后进行的, 假设阀门为气开阀或电开阀 (正作用) , 调节器的正反作用由被控对象、负反馈即可判断: 当 PV>SV 时,MV 需开大可知被控对象为负, 调节器为正, 构成负反馈; 当 PV>SV 时,MV 需关小可知被控对象为正, 调节器为负, 构成负反馈。 实际

完整的判断方法为: 调节器 当 PV>SV 时

阀门需开大

阀门需关小

气、电开阀 气、电关阀

正作用 反作用

反作用 正作用

调节器的正反作用设置原理: 实际上, 调节器的正反作用通常根据 PID 控制的闭环回路负反馈的原 则设置。

检测仪表 × 被控对象 × 调节器 × 调节阀 = 负反馈

(1)现场各种检测仪表一般都认为是正作用的; (不考虑其正反作

用) (2)气动调节阀门的正反特性由阀门定位器、执行机构的特性 共同组成。 (2)① 定位器的正反作用(不考虑其正反作用) (3)输入信号 4mA 时输出气压最小,输入信号是 20mA 时输出气压 最大,正作用;反之则为反作用。 (4)从理论上说,智能电气阀门定位器可以调校为正作用或者反作 用,但是我们在做回路分析时,我们只是以阀门的特性为研究对象, 即根据回路特性确定阀门为正作用或者反作用, 如果阀门定位器选择 反作用, 那么也就意味着阀门的执行机构和阀门结构正反作用要调整, 也就是说,阀门从结构上做不到气源故障安全位置。所以说,从实践 执行的角度来讲,阀门定位器几乎可以认为永远的正作用,除非使用 场合有非常特殊的要求。 ② 执行机构的正反作用(需要考虑) : (5)气源压力由小变大时,阀门由关到开为正作用,反之为反作 用。 气开、电开为正;气关、电关为负。(3)被控对象正反作用(需 要考虑) : (6)当阀门增大时,被控对象也增加为正作用,反之为反作用。 简 化后: (7)DCS 单回路的调节器的正反作用判定: (8) 被控对象 × 调节器 × 调节阀 = 负反馈 DCS 串级回路副回 副控对象 × 调节器 × 调节阀 = 负 主控对

路的调节器的正反作用判定:

反馈 DCS 串级回路主回路的调节器的正反作用判定: 象 × 副控对象 × 调节器 = 负反馈

备注:调节阀一般由工艺、安全等原因事先确定气开( FC ) 、气关 (FO) 。 被控对象特性由工艺决定,例如温度控制系统:

加热工艺中测量值大于设定值,阀门需要关小,被控对象为正作 用; 冷却工艺中测量值大于设定值,阀门需要开大,被控对象为反 作用。

调节器的正反作用的简单判定方法
1、 正偏差与负偏差 在自动控制系统中, 被调参数由于受到干扰的影响, 常常偏离设定值, 即被调参数产生了偏差:e=pv-sp 式中:e 为偏差;pv 为测量值;sp 为给定值。习惯上,e>0,称为正偏差;e<0,称为负偏差。 2、 调 节器的正反作用 对于调节器来说,按照统一的规定,如果测量值增加,调节器输出增 加,调节器放大系数 Kc 为正,则该调节器称为正作用调节器;测量 值增加,调节器输出减小,Kc 为负,则该调节器称为反作用调节器。 任何一个控制系统在投运前,必须正确选择调节器的正反作用,使控 制作用的方向对头,否则,在闭合回路中进行的不是负反馈而是正反 馈,它将不断增大偏差,最终必将把被控变量引导到受其它条件约束 的高端或低端极限值上。 3、 调节器的正反作用的选择原则 控制系统为一般负反馈控制系统 闭环

调节器的正反作用的选择原则是保证控制系统为负反馈控制系统, 所以,首先应确定控制回路中各环节的符号: 控制参数:控制参数增加时(阀门开大) ,被控参数增加(液上升) , 则符号为正,反之为负; 调节阀:当输入信号增加时,开度增加(气开阀) ,则符号为正,反 之为负(气关阀) ; 变送器:输入变量增大(如液位升高) ,输出信号也增大(如毫安信 号变大)则为“+” ,否则为“-” 。 将对象符号与调节阀符号相乘,同号相乘等于“ +” ,异号相乘等于 “-” (例如: “+ ”x“+ ”=“+” , “+”x“-”=“-” , “-”x“-”=“+” ) , 调节器的正负与相乘的符号相反,这是单回路的选择,复杂回路可按 照上述方法确定。 例如: 调节器的正反作用指输入增加输出也增加为正做用(+) ,输 入增加输出减少为反作用(-) 。 1、根据工艺对象的控制特点判定,如容器采用进口阀门控制液位, 阀门开大液位上升, 则控制对象的特性为 A 为 “+”, 若是出口阀门, 阀门开大液位下降 A 取“-” 。本例中选出口阀,阀门开大液位下降 A 取“-” 。 2、 根据工艺状况确保安全第一的前提, 选择合适的阀门气开 (B 取+) 还是气关(B 取-) ,设计院一般已确定阀门的作用。如本例中选气关 (B 取-) 。 3、变送器:输入变量增大,液位升高,输出信号也增大, 毫安信号变大,则 C 为“+” 。

3、 最后根据闭环控制都是负反馈,所以 A*B*C =正,取反后为负, 由此可以方便的判断出调节器是选反作用。 但有些人不根据工艺要求选阀,虽然可以通过 1、组态中增加有反相 器 2、阀门的凸轮选择了反装,至使气关阀实际动作是控制输出信号 增大,定位器输出是减小阀门打开而不是关闭。但这样做阀门不能保 证在气源故障时处于安全状态,建议更换阀门,保证设备的安全,设 计人员设错了,及时沟通改正,避免在现场调试时出现事故 如果是串级控制回路,如图所示,它是一个加热炉出口温度对阀后压 力的串级调节系统。当燃料气压力变化时,副调节器动作使压力保持 恒定,克服其可能给出口温度 来的波动。当出口温度变化时,温度 调节器发出信号,改变副调节的给定,加减燃料量维护出口温度的稳 定。调节作用判定如下:


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