带搅拌釜式反应器(CSTR)控制系统的开发（HMI）(3)
2.2.1进料流量及比值控制、转化率控制
图 2.2进料流量及比值控制、转化率控制原理图
根据要求，三股物料以一定比例连续进料，在基础上要克服每股进料的流量扰动。所以对物料A和物料C采用了双闭环比值控制系统。它克服了单闭环比值控制系统主流量不受控，生产负荷在较大范围内波动的不足而设计的。它是在单闭环比值控制的基础上，增设了主流量控制回路而构成的。双闭环比值控制系统由于主流量控制回路的存在，实现了对主流量的定值控制，大大地克服了主流量干扰的影响，是主流量变得比较平稳，通过比值控制副流量也将变得比较平稳。这样不仅实现了比较精确的流量比值，而且也确保了两物料总量基本不变，这是它的一个主要特点。双闭环比值的另一个优点是提降负荷比较方便，只要缓慢地改变主流量控制器的给定值，就可以提降主流量，同时副流量也就自动跟踪提降，保持两者比值不变。
对于物料B，则要采用变比值控制。因为物料A与B比值会影响到反应器压力，从而影响到转化率。因为在这个情况下，文持流量比恒定并不是控制的最终目的，仅仅是保证产品质量的一种手段。定比值方案只能克服流量烦扰对比值的影响，当系统中存在着除流量干扰外的其他干扰，如温度、压力、成分以及反应器中触媒火星变化等干扰时，为了保证产品质量，必须适当修正两物料的比值，即重新设置比值系数。由于这些干扰往往是随机的，干扰幅值又各不相同，显然无法用人工方法经常去修正比值系数，定比值控制系统也就无能为力了。因此，采用了按照一定工艺指标自行修正比值系数的变比值控制系统。由于反应压力升高表征着反应速度加快，转化率提高。所以，转化率的控制可以转变为对压力的控制。而反应压力的高低取决于反应器中反应物A与B混合气体的比例及反应温度。由于反应正常后，温度要求控制在70±1.0˚C。因此，采用控制反应物A与B混合气体的比例来控制转化率较为适宜。在温度不变的情况下（即待反应正常后），反应物A与B的进料流量比必定与反应器内压力（即转化率）成某一单值函数关系。根据这个函数关系，修改A与B的比值即可实现对转化率的控制。
2.2.2反应停留时间控制
图2.3 反应停留时间控制原理图
进行反应停留时间控制的目的是为了获得较大的反应停留时间，保证反应充分进行。由于本反应器的物料流动状态满足全混流假定，可以采用平均停留时间的方法表达，反应平均停留时间等于反应器中物料实际容积除以反应器中参与反应的物料体积流量。所以，要提高反应停留时间，就要提高物料实际容积，减小参与反应的物料体积流量。因此，采用了反应物料液位与反应物料出口流量的串级控制系统。这样将反应物料液位控制在比较高的高度，提高了物料实际容积。同时，在之前的进料流量及比值控制的系统中，降低物料A阀门的开度，便可减小物料体积流量。从而，获得较大的反应停留时间。
串级控制系统的特点：（A）由于副回路的存在，改善了对象的特性（等效福对象时间常数的缩小），使系统的工作频率提高，过渡过程缩短。（B）串级控制系统具有较强的抗干扰能力。特别是当干扰作用于副环的情况下，系统的抗干扰能力会更强。这是因为当干扰作用于副环时，在它还没影响到主变量之前副控制器首先对干扰作用采取抑制措施，进行“粗调”，适合与否最后视主变量是否受到影响来判断，如果主变量还会受到影响（不过这种影响比没有副控制器采取抑制措施要小得多），那么将再由主控制器进行“细调”。由于这里对副环干扰有两级控制措施，显然控制质量要比单回路控制控制系统一台控制器的控制质量好得多。即使干扰作用于主环，副环回路的存在，使等效副对象的时间常数缩小了，因而系统的工作频率得以提高。（C）串级控制系统具有一定的的自适应能力。在单回路系统中，控制器参数是根据具体的对象特性整定得到的，一定的控制器参数只能适应一定的对象特性。如果生产过程负荷有变化，而负荷的变化又会影响到对象特性发生变化时，原先整定的控制器参数就不再能够适应。这时，如不及时修改控制器参数，控制质量就会降低。这是单回路控制系统难于克服的矛盾。当采用串级控制时，主环是一个定值系统，而副环却是一个随动系统。主控制器能够根据操作条件和负荷的变化（从主变量变化中体现出来），不断修改副控制器的给定值，以适应操作条件和负荷的变化情况。
上一篇：XML可定制图形用户界面设计技术