聚合反应过程控制系统设计+梯形图程序(4)
20世纪60年代，工业生产规模不断扩大，生产过程越来越复杂、产品质量要求越来越高，对化工过程控制技术提出了新的要求，迫切需要生产过程集中控制与管理。随着电子技术的迅速发展，半导体产品和集成电路的广泛应用，使得电子仪表逐步替代了气动仪表，可靠性大为提高。化工过程控制系统大量采用单位组合仪表和组装式仪表，生产过程实现了车间范围和大型系统的集中监控。为了提高控制质量和满足特殊工艺的控制要求，开发使用了多种复杂控制系统方案，如定值控制、串级控制、前馈控制等。特别是前馈控制、选择控制的实现，使过程控制品质、安全性大为提高。前馈控制使控制质量显著提高：选择控制实现了保护性自动控制，以避免强制性连锁停车，改变了过去不得不切向手动或被迫连锁停车的状况，从而扩大了自动化的范围。与此同时，计算机开始在化工过程控制领域得到应用。
20世纪70年代，随着大规模集成电路的出现以及微处理器的问世，计算机的性价比和可靠性大为提高，采用冗余技术和自诊断措旌的工业计算机完全满足了化工过程控制对可靠性的要求，为新的过程控制仪表、装置和系统的设计开发提供了强有力的支持。大型生产过程一般都是分散系统，使生产过程分散进行(将发生故障和危险的风险分散)，而整个生产过程的监视、操作与管理相对集中的设计思想被大型过程控制系统生产商和用户普遍接受。基于“集中管理，分散控制”理念，在数字化仪表和计算机与网络技术基础上开发的集散控制系统(DCS，DistributedControl System)在大型化工生产过程控制中得到广泛应用，使化工过程控制系统的控制功能、可靠性、安全性、可操作性以及经济效益等方面都达到了新水平。化工过程控制系统的结构也有单变量控制系统发展到多变量系统，由生产过程的定值控制发展到最优控制、自适应控制等。进入20世纪90年代以后，随着测量仪表数字化、通信系统网络化和集散型控制技术日益成熟、现场总线技术以及基于现场总线技术的网络化分布式控制系统逐步推广、使用，使化工过程控制系统的开放性、兼容性和现场仪表与装置的智能化水平发生了质的飞跃。近年来，基于现场总线的化工过程控制系统在管控一体的系统中发挥越来越重要的作用。
2 控制规律
2．1 PID控制算法的理论基础
PID(Proportional Integral and Differential)控制是工业过程控制领域应用最早使用最广泛的控制策略，大部分工业过程控制仍然在使用传统的PID控制，至今仍有90％左右的控制回路具有PID结构。我们今天所熟知的PID控制器产生并发展于1915一1940年期间。尽管自1940年以来，许多先进控制方法不断推出，但PID控制大以其结构简单、可靠性高、对模型误差具有鲁棒性易于操作优点，仍被广泛应用于冶金、化工、电力、轻工和机械等工业过程控制中，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。概括地讲，PID控制的优点主要体现在以下两个方面：
(1) 原理简单、实现方便，是一种能够满足大多数实际需要的基本控制器。
(2)适用于多种截然不同的对象，算法在结构上具有较强的鲁棒性。
事实表明，对于PID这样简单的控制器，能够适用于如此广泛的工业与民用对象，并仍以很高的性能／价格比在市场中占据着重要地位，充分的反应了PID控制器的良好品质。在大多数微机控制系统使用以模拟PID算法为基础的数字PID算法，数字式PID控制算法分位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。
模拟PID算法为：
微分方程表示法
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