選擇性控制系統(tǒng)也叫超馳控制系統(tǒng)，也有人稱(chēng)其為自保護(hù)系統(tǒng)或軟保護(hù)系統(tǒng)。選擇性控制是把生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)某些工業(yè)參數(shù)的限制條件所構(gòu)成的邏輯關(guān)系迭加到正常的自動(dòng)控制系統(tǒng)上去的組合控制方案。系統(tǒng)由正?？刂撇糠趾腿〈刂撇糠纸M成，正常情況下正?？刂撇糠止ぷ?，取代控制部分不工作；當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程某個(gè)參數(shù)趨于危險(xiǎn)極限時(shí)但還未進(jìn)人危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，取代控制部分工作，而正?？刂撇糠植还ぷ?，直到生產(chǎn)重新恢復(fù)正常，然后正?？刂撇糠钟种匦鹿ぷ?。這種能自動(dòng)切換使控制系統(tǒng)在正常和異常情況下均能工作的控制系統(tǒng)叫選擇性控制系統(tǒng)。

中文名

選擇性控制

外文名

Selective control

裝置

自動(dòng)選擇器、切換器等

別稱(chēng)

取代控制或超馳控制

基本介紹

通常自動(dòng)控制系統(tǒng)只能在生產(chǎn)工藝正常時(shí)進(jìn)行工作，一旦生產(chǎn)處于事故狀態(tài)，控制器就要改為手動(dòng)，待事故排除后，控制系統(tǒng)再重新投入工作。在大型生產(chǎn)工藝過(guò)程中，除了要求控制系統(tǒng)在生產(chǎn)處于正常狀態(tài)時(shí)能夠克服外界干擾，平穩(wěn)操作外，還必須考慮在事故狀態(tài)下也能安全生產(chǎn)，即當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，應(yīng)有保護(hù)性措施。

生產(chǎn)保護(hù)性措施有兩類(lèi)：一類(lèi)是硬保護(hù)措施；一類(lèi)是軟保護(hù)措施。所謂硬保護(hù)措施，就是當(dāng)生產(chǎn)操作達(dá)到安全極限時(shí)，會(huì)發(fā)出聲、光警報(bào)。此時(shí)由操作工將控制器切換到手動(dòng)，進(jìn)行手動(dòng)操作處理；或是通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)置的連鎖保護(hù)線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車(chē)，達(dá)到保護(hù)生產(chǎn)的目的。對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)，即使短暫的設(shè)備停車(chē)，也會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此這種硬保護(hù)措施已經(jīng)逐漸被軟保護(hù)措施所替代。軟保護(hù)措施就是通過(guò)一個(gè)特定設(shè)計(jì)的選擇性控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常情況時(shí)，生產(chǎn)設(shè)備不需要停車(chē)，由選擇性控制系統(tǒng)自動(dòng)改變操作方式，使參數(shù)脫離極限值，并且當(dāng)參數(shù)恢復(fù)正常時(shí)，原控制系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)，避免停車(chē)，而且無(wú)需人的參與就可恢復(fù)正常生產(chǎn)。

要構(gòu)成選擇性控制，生產(chǎn)操作必須具有一定的選擇性邏輯關(guān)系。而選擇性控制的實(shí)現(xiàn)則需要靠具有選擇功能的自動(dòng)選擇器（高值選擇器和低值選擇器）或有關(guān)的切換裝置（切換器、帶接點(diǎn)的控制器或測(cè)量裝置）完成。

選擇性控制系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)

選擇性控制系統(tǒng)是把生產(chǎn)過(guò)程中的限制條件所構(gòu)成的邏輯關(guān)系，疊加到正常的自動(dòng)控制系統(tǒng)上去的一種組合控制方法。系統(tǒng)中設(shè)有兩個(gè)控制器(調(diào)節(jié)器或兩個(gè)以上的變送器)，通過(guò)(高、低值)選擇器選出能適應(yīng)生產(chǎn)安全狀況的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。正常情況下當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程趨近于危險(xiǎn)極限區(qū)，但還未進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)時(shí)，一個(gè)用于控制不安全情況的控制方案通過(guò)高、低值選擇器將取代正常生產(chǎn)情況下工作的控制方案(正常調(diào)節(jié)器處于開(kāi)環(huán)狀態(tài))，用取代調(diào)節(jié)器代替正常調(diào)節(jié)器，直至使生產(chǎn)過(guò)程重新恢復(fù)正常。然后，又通過(guò)選擇器使原來(lái)的控制方案重新恢復(fù)工作，用正常調(diào)節(jié)器代替取代調(diào)節(jié)器。因而這種選擇性控制系統(tǒng)又被稱(chēng)為自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)，或稱(chēng)為軟保護(hù)系統(tǒng)。

因此，設(shè)計(jì)選擇性控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是采用了選擇器。選擇器可以接在兩個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出端，對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行選擇；或者接在幾個(gè)變送器的輸出端，對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行選擇，以適應(yīng)不同生產(chǎn)過(guò)程的需要。

根據(jù)選擇器在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的位置不同，選擇性控制系統(tǒng)可分為兩種：

選擇性控制

1、選擇器位于調(diào)節(jié)器的輸出端，對(duì)調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)進(jìn)行選擇的系統(tǒng)，如右圖所示，這種選擇性控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：兩個(gè)調(diào)節(jié)器共用一個(gè)調(diào)節(jié)閥。在生產(chǎn)正常情況下，兩個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)同時(shí)送至選擇器，選出正常調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)送給調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。此時(shí)取代調(diào)節(jié)器處于開(kāi)路狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)不起控制作用。當(dāng)生產(chǎn)不正常時(shí)，通過(guò)選擇器選出取代調(diào)節(jié)器代替正常調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。此時(shí)，正常調(diào)節(jié)器處于開(kāi)路狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)不起控制作用。當(dāng)系統(tǒng)的生產(chǎn)情況恢復(fù)正常，通過(guò)選擇器的自動(dòng)切換，仍由原正常調(diào)節(jié)器來(lái)控制生產(chǎn)的正常進(jìn)行。這種選擇性控制系統(tǒng)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用。

選擇性控制

2、選擇器位于調(diào)節(jié)器之前，對(duì)變送器輸出信號(hào)進(jìn)行選擇的系統(tǒng)，如右圖所示。該選擇性系統(tǒng)的特點(diǎn)是幾個(gè)變送器合用一個(gè)調(diào)節(jié)器。通常選擇的目的有兩個(gè)，其一是選出最高或最低測(cè)量值；其二是選出可靠測(cè)量值。如固定床反應(yīng)器中，為了防止溫度過(guò)高燒壞催化劑，在反應(yīng)器的固定催化劑床層內(nèi)的不同位置上，裝設(shè)了幾個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)，各點(diǎn)溫度檢測(cè)信號(hào)通過(guò)高值選擇器，選出其中最高的溫度檢測(cè)信號(hào)作為測(cè)量值，進(jìn)行溫度自動(dòng)控制，從而保證了反應(yīng)器催化劑層的安全。

防積分飽和的方法

由于選擇性控制系統(tǒng)中總有一臺(tái)控制器處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，因此易產(chǎn)生積分飽和。防積分飽和有限幅法、外反饋法、積分切除法三種。

1、限幅法：用高低值限幅器將控制器的積分反饋信號(hào)限定在某個(gè)區(qū)域。

2、外反饋法：在控制器開(kāi)環(huán)狀態(tài)下，不再使它自身的信號(hào)做積分反饋，而是采用合適的外部信號(hào)作為積分反饋信號(hào)，從而也切斷了積分正反饋，防止了進(jìn)一步的偏差積分作用。

3、積分切除法：它是從控制器本身的線(xiàn)路結(jié)構(gòu)上想辦法，使控制器積分線(xiàn)路在開(kāi)環(huán)情況下會(huì)暫時(shí)自動(dòng)切除，僅具有比例作用，所以這類(lèi)控制器稱(chēng)為PI-P控制器。

選擇性控制

限幅法與外反饋法的防積分飽和原理不一致，功能亦有差別，在應(yīng)用中應(yīng)注意它們各自的適用場(chǎng)合。對(duì)于選擇性控制系統(tǒng)的防積分飽和，應(yīng)選擇外反饋法。其積分外反饋信號(hào)取自選擇器的輸出信號(hào)，如右圖所示。當(dāng)控制器1處于工作狀態(tài)時(shí)，選擇器輸出信號(hào)等于它自身的輸出信號(hào)，而對(duì)控制器2來(lái)說(shuō)，這個(gè)信號(hào)就成為外部積分反饋信號(hào)了。反之，亦相同。

值得注意的是，防積分飽和要解決的問(wèn)題，并非僅僅在于使開(kāi)環(huán)工作的控制器輸出信號(hào)不超出有效區(qū)間，而且還要求在該控制器的偏差為0的瞬間，其輸出信號(hào)與當(dāng)時(shí)工作的控制器輸出信號(hào)相同，以便及時(shí)替換。

對(duì)于一般PI控制器，存在下式：

因此控制器1工作時(shí)，控制器2的輸出算式為

式中：

為偏差；

為控制器2的比例增益；

為積分反饋時(shí)間常數(shù)。當(dāng)

為0，且系統(tǒng)處于較平穩(wěn)階段時(shí)，上述公式為：

從而實(shí)現(xiàn)了跟蹤。一旦偏差e反向，控制器2的輸出信號(hào)立即會(huì)被選上。顯然，若在這里選用限幅法防積分飽和，則無(wú)法起到信號(hào)跟蹤作用。