Thread Content
Dieser Artikel ist in drei Teile unterteilt: Oberer, mittlerer und unterer Teil. Komplexe Steuerungssysteme umfassen: Kaskadensteuerungssysteme, homogene Steuerungssysteme, Verhältnissteuerungssysteme, Stufensteuerungssysteme, automatische Selektivsteuerungssysteme, Vorsteuerungssysteme sowie Drei-Impuls-Steuerungssysteme usw. In dem vorherigen Artikel haben wir die seriellen Steuerungssysteme sowie die gleichmäßigen Steuerungssysteme vorgestellt. In diesem Artikel werden hauptsächlich die Verhältnissteuerungssysteme, die Stufensteuerungssysteme sowie die automatischen Selektivsteuerungssysteme erläutert. 3) Verhältnissteuerungssystem: Im Produktionsprozess müssen oft zwei oder mehr Materialien in präzisen Verhältnissen miteinander vermischt werden, um die gewünschten Produkte herzustellen. Es ist daher notwendig, das Verhältnis der verschiedenen Materialien genau zu steuern. In der Praxis wird dazu in der Regel ein Verhältnissteuerungssystem eingesetzt. Als Beispiel nehmen wir nun ein System mit einfachem proportional-gleichlaufenden Regelkreis: Die aktive Größe F1 unterliegt keiner Rückkopplungskontrolle und ist daher veränderlich. F2 ist die passive Größe – sie ändert sich entsprechend zu F1. Im Gleichgewichtszustand kann man F2 = K·F1 halten (wobei K der Proportionalitätsfaktor ist). Aus dem Blockdiagramm geht hervor, dass F2 einen geschlossenen Regelkreis bildet. Deshalb bezeichnen wir dieses System als System mit einfachem proportional-gleichlaufenden Regelkreis. Abbildung: Verhältnisschaltungs-system mit einzelnem Vergleichsregler. Das Verhältnisschaltungs-system wird in der Regel dann eingesetzt, wenn sich die F1-Werte nur geringfügig ändern – beispielsweise bei der Durchflussmenge einer Dosierpumpe. Wenn die Veränderung von F1 die nächste Bearbeitungsstufe beeinflusst, muss ein Doppel-Verhältnisregelungssystem verwendet werden, oder je nach spezifischen Anforderungen des Prozesses ein seriell geschaltetes Verhältnisregelungssystem usw. 4) Stufensteuerungssystem: Der Hauptzweck der Einstellung eines Stufensteuerungssystems besteht darin, den einstellbaren Bereich R zu erweitern, um die Anforderungen spezieller Steuersysteme erfüllen zu können ； Verbesserung der Regelleistung, Energieeinsparung, Verbesserung der Betriebsbedingungen der Regelventile ； Es erfüllt die Anforderungen an einen geringen Durchfluss beim Starten und Stoppen sowie an einen hohen Durchfluss während des normalen Betriebs – dadurch wird eine gute Regulierbarkeit gewährleistet ； Erfüllt die Anforderungen an Stabilität und Sicherheit in normalen Produktionsbedingungen sowie im Falle von Unfällen. Am Beispiel des untenstehenden Blockdiagramms wird gezeigt, wie das Material durch die Warmwasserventile A und die Dampfventile B erhitzt wird. Dabei soll die Temperatur des Materials am Ausgang des Wärmetauschers konstant bleiben. Um Dampf zu sparen, wird Dampf nur zugeführt, wenn der Warmwasserhahn A vollständig geöffnet ist und die Temperatur noch nicht den gewünschten Wert erreicht hat – in diesem Fall wird der Dampfhahn B geöffnet. Abbildung: Steuerungssystem mit mehreren Stufen. Wie in der Abbildung zu sehen ist, bleibt die Temperatur auch nach vollständiger Öffnung der Warmwasserventile A unter dem gewünschten Wert. Der Temperaturregler gibt daher ein Signal von über 60 kPa aus. In diesem Fall öffnen sich die Dampfventile, um Dampf zuzuführen und so die Temperatur auf den gewünschten Wert zu bringen. In diesem Beispiel wird die Ausgabe des Reglers in zwei Teile aufgeteilt, um zwei pneumatisch gesteuerte Regelventile zu steuern. Je nach Anforderungen des Prozesses kann außerdem ein pneumatisch gesteuertes Regelventil, ein pneumatisch geschlossenes Regelventil oder zwei pneumatisch geschlossene Regelventile konzipiert werden. Um den besonderen Anforderungen der Fertigungsprozesse gerecht zu werden, kann die Stufensteuerung außerdem das Ausgangssignal des Reglers in mehrere Signalabschnitte aufteilen. Jeder Signalabschnitt steuert eine Steuerventil – wobei jedes Steuerventil nur innerhalb eines bestimmten Bereichs des gesamten Ausgangssignals des Reglers arbeitet. 5) Automatisches selektives Steuerungssystem: In Fällen von Überlastung von Geräten wie Kompressoren, Pumpen oder Gebläsen, wenn die Reaktion im Reaktor ihre Grenzen erreicht oder in Notfällen wie dem An- und Abstellen großer Produktionsanlagen reichen die herkömmlichen Automatisierungssysteme nicht aus, um die notwendigen Kontrollfunktionen zu erfüllen. Wenn versucht wird, diese Probleme durch menschliches Eingreifen zu lösen, sind die Bediener stark belastet und es kommt leicht zu Fehlern. Deshalb wird ein automatisches selektives Steuerungssystem – auch als Überschreitungskontrollsystem bezeichnet – eingesetzt, um die Sicherheit in der Produktion sowie das automatische An- und Abstellen der Anlagen zu gewährleisten. Diese Kontrollmethode besteht darin, die durch die Beschränkungen im Produktionsprozess entstehenden logischen Beziehungen dem üblichen Regelungssystem hinzuzufügen. Wenn der Produktionsprozess diesen Beschränkungen nahekommt – also bevor eine unsichere Situation entsteht – wird automatisch auf einen Regler umgeschaltet, der für die Steuerung solcher unsicherer Situationen zuständig ist. Der Regler für unsichere Situationen übernimmt anschließend die Funktion des üblichen Regelungssystems, bis der Produktionsprozess wieder in einen sicheren Bereich zurückkehrt. Danach nimmt das übliche Regelungssystem wieder seine normale Funktion auf. Diese Art der automatischen Steuerung wird manchmal auch als automatisches Schutzsystem bezeichnet. Als Beispiel sei folgendes Diagramm herangezogen: Die Durchflussraten von Ammoniak und Luft werden über Durchflusssensoren in einen Divisor geleitet, wo eine Verhältnisberechnung durchgeführt wird. Das resultierende Verhältnissignal dient anschließend als Messwert für den KC-Verhältnisregler sowie den KY-Überlaufregler. Die Ausgangssignale dieser Regler werden an den LS-Selektor weitergeleitet, der wiederum die Ventile steuert. Abbildung: Im normalen Betrieb des automatischen Selektivsteuerungssystems beträgt die Ausgangsspannung des KY-Überbrückungsreglers 100 kPa. Der LS-Niedrigwahlschalter leitet nur Signale über den KC-Verhältnisregler an die Steuerventile weiter. Wenn es Schwankungen im Produktionsprozess gibt und das Verhältnis zwischen dem Ammoniak- und Luftstrom über den zulässigen Sicherheitsgrenzwert hinausgeht, tritt der KY-Überlastregler in Aktion. Dadurch wird die Ausgabe verringert und die Steuerventile werden geschlossen, bis das Verhältnis zwischen Ammoniak- und Luftstrom wieder im normalen Bereich liegt. Anschließend nimmt der KC-Verhältnisregler wieder seine normale Funktion auf. (An den Steuerventilen in den Ammoniakleitungen werden in der Regel Ventile mit pneumatischer Steuerung verwendet.) Das Diagramm wird hier nicht eingefügt; bei Bedarf kann man sich den Originaltext ansehen: https://www.sohu.com/a/308376089_120129629?sec=wd