分程控制是當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中較為常見(jiàn)的一種控制模式，其憑借自身豐富且先進(jìn)的控制功能得以廣泛應(yīng)用，并成為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制的主流，其中在石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，但在具體實(shí)踐中，其應(yīng)用還存在些許的局限性，亟待完善，因此必須加大研究和實(shí)踐力度，使其得到不斷的改進(jìn)和優(yōu)化，從而更好的服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。
       1 分程控制概述
       早在 20 世紀(jì) 70 年代，分程控制系統(tǒng)就嶄露頭角，為工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了發(fā)展機(jī)遇和契機(jī)，而且隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，該系統(tǒng)逐步完善、成熟，無(wú)形中改變著傳統(tǒng)的控制模式，已在生產(chǎn)過(guò)程中得以廣泛應(yīng)用，發(fā)揮效用。在生產(chǎn)過(guò)程中，為了滿足具有特殊要求的工藝操作，或者進(jìn)一步擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍，通常會(huì)借助分程控制實(shí)現(xiàn)上述要求，其工作原理如下 ：在分程控制系統(tǒng)中，模擬儀表是其重要構(gòu)成，經(jīng)由控制器輸出的信號(hào)會(huì)在閥門(mén)定位器的作用下以范圍段的形式被分解，此時(shí)每個(gè)范圍段的信號(hào)都可以控制一個(gè)控制閥，如此一來(lái)，控制器就可以同時(shí)控制兩個(gè)及其以上的控制閥，大大改善了控制效果。通常，分程控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包括硬分程和軟分程兩種類型。其中在硬分程控制系統(tǒng)中，閥門(mén)定位器的作用是決定性的，即控制器中輸出的信號(hào)在定位器的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)控制閥全程動(dòng)作的調(diào)節(jié)，但該種模式具有一定的局限性，因 2 個(gè)控制閥處于同一回路中，且是串聯(lián)狀態(tài)，一旦其中一個(gè)控制閥出現(xiàn)故障，就會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)控制，而且維修麻煩，人為誤操作風(fēng)險(xiǎn)較大 ；而軟分程則不同，其可以利用軟件系統(tǒng)很容易的實(shí)現(xiàn)控制閥的正反作用，而且應(yīng)用的是兩個(gè)回路，對(duì)控制閥的操作可以分路進(jìn)行，彼此之間不會(huì)相互影響，只要根據(jù)工藝需求或者是控制閥的可調(diào)范圍設(shè)定相應(yīng)的操作程序即可，因此其分程控制相對(duì)便捷、高效，也易于維護(hù)。
      2 分程控制在生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用分析
      2.1 用于滿足特殊生產(chǎn)工藝的要求
      滿足生產(chǎn)過(guò)程中的特殊工藝操作要求是分程控制系統(tǒng)應(yīng)有的基本目的之一，如丁苯聚合反應(yīng)主要涉及加熱升溫、恒溫控制以及回收控制三大階段，若在其生產(chǎn)過(guò)程中不能合理、有效的控制蒸汽、熱量、溫度等因素，不僅會(huì)影響生產(chǎn)質(zhì)量，甚至?xí)l(fā)爆炸事故，因此可借助完善的分程控制系統(tǒng)避免上述不良情況，在這里著重講解分程控制方式在丁苯聚合反應(yīng)恒溫控制環(huán)節(jié)的應(yīng)用。一需要完成分程控制回路，由于 DeltaV 系統(tǒng)不僅可以根據(jù)用戶的具體需求集成等級(jí)模塊不同的控制系統(tǒng)，且模塊可分離和調(diào)試，便于擴(kuò)展和維護(hù)，還可以提供包括分程、串級(jí)等復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)模塊，因此可在DeltaV 系統(tǒng)的輔助下，便捷的實(shí)現(xiàn)分程調(diào)節(jié)，即轉(zhuǎn)化 PID 的輸出結(jié)果得到 OUT1 和 2，然后利用兩個(gè) AO模塊控制 2 臺(tái)控制閥。
二需要實(shí)現(xiàn)分程控制曲線，在分程控制過(guò)程中，PID 模塊會(huì)在 AI的作用下讀入模擬信號(hào)用于確定 PV值，而系統(tǒng)中的 SP 值一般固定不變，但因其與 PV 往往出現(xiàn)差值，因此可
將經(jīng)由 PID 計(jì)算的 OUT 值輸入分程控制模塊中，然后分 2 路輸出在不同范圍內(nèi)變化的 OUT 值，最后在AO 模塊的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì) 2 臺(tái)控制閥的控制。其中在聚合反應(yīng)初期，反
應(yīng)釜內(nèi)的溫度相對(duì)較低，由于所獲取的測(cè)量信號(hào)低于事先設(shè)定的數(shù)值，所以此時(shí)由 TC 的 OUT 值最小，蒸汽閥處于全開(kāi)狀態(tài)，冷水閥處于全關(guān)狀態(tài) ；當(dāng) TC 輸出的 OUT 值等于
50 時(shí)，蒸汽閥會(huì)由全開(kāi)過(guò)渡為全閉；隨著聚合反應(yīng)過(guò)程中生成的熱量致使釜內(nèi)溫度高于預(yù)設(shè)值時(shí)，則會(huì)出現(xiàn) PV ＞ SP 的情況，此時(shí)的 TC 的 OUT 值會(huì)逐漸超過(guò) 50，從而促使冷水閥逐漸打開(kāi)用于降低釜內(nèi)溫度，直至使其回歸設(shè)定值。顯而易見(jiàn)，分程控制系統(tǒng)可有效滿足生產(chǎn)過(guò)程中特殊的工藝操作要求，而且 DeltaV 系統(tǒng)的應(yīng)用將 2 臺(tái)控制閥分別設(shè)置在不同的回路中，以此避免因一個(gè)控制閥或者一個(gè)線路出現(xiàn)故障而影響其他裝置的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)分程控制模塊的參數(shù)應(yīng)用方便，閥門(mén)定位器也便于調(diào)校和維修，值得在生產(chǎn)過(guò)程中推廣。
      2.2 用于擴(kuò)大控制控制閥的可調(diào)范圍
      擴(kuò)大控制閥以及系統(tǒng)的可調(diào)范圍是分程控制系統(tǒng)的另一重要功能，在實(shí)際生產(chǎn)中通常并聯(lián)使用兩個(gè)大小閥，就是在流量較大時(shí)采用大閥，在流量較小時(shí)采用小閥，該種分程控制方式常見(jiàn)于蒸汽減壓系統(tǒng)中，具體而言是在負(fù)荷較小的情況下，由小閥負(fù)責(zé)主要控制作用，關(guān)閉大閥 ；若負(fù)荷較大，即使小閥處于全開(kāi)狀態(tài)，也難以滿足蒸汽量的實(shí)際需求，因此可打開(kāi)大閥，補(bǔ)充蒸汽量。在此以脫丙烷塔生產(chǎn)過(guò)程為例，其屬于加壓生產(chǎn)類型，操作的常規(guī)壓力為 0.75（單位為 MPa），在工藝要求方面除了需要穩(wěn)定壓力外，還應(yīng)冷凝蒸氣，以免因冷凝器中出現(xiàn)不凝氣體積聚造成壓力升高，此時(shí)無(wú)論冷劑量多大都無(wú)法消除影響，只能對(duì)其進(jìn)行火炬燃燒操作，因此通常利用塔頂壓力分程控制系統(tǒng)達(dá)到上述目的，其工作原理如下。
       通過(guò)在冷劑丙烯的蒸發(fā)管道中安裝控制閥
1，在回流罐排放不凝氣體管道上安裝控制閥 2，若控制器輸出的信號(hào)為 0.06 ～ 0.10，此時(shí)閥 1 處于開(kāi)啟狀態(tài)，閥 2 處于關(guān)閉狀態(tài)，而用于維持塔頂?shù)膲毫Φ氖倾瞿髦羞M(jìn)入的冷
劑量 ；若塔頂積聚了大量的不凝氣體，閥 1 則無(wú)法加以調(diào)節(jié)，致使壓力持續(xù)增大，控制器所輸出的信號(hào)值會(huì)逐漸下降，當(dāng)其處于 0.06 以下時(shí)，閥 2 會(huì)由關(guān)閉轉(zhuǎn)為開(kāi)啟，部分不凝氣體會(huì)被火炬燒掉，從而有效冷凝蒸氣，促使塔頂壓力回歸定值。即控制器輸出的信號(hào)值由 0.06 上升為 0.10 時(shí)，閥 1 由完全開(kāi)啟轉(zhuǎn)向完全關(guān)閉，而信號(hào)值由0.02 上升為 0.06 時(shí)，閥 2 由完全開(kāi)啟轉(zhuǎn)向完全關(guān)閉。可見(jiàn)，分程控制系統(tǒng)可有效擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍，從而改善系統(tǒng)控制效果。
2.3 新型分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用
基于 CS3000 的分程控制系統(tǒng)具有多功能的信號(hào)分離模塊，而且操作環(huán)境相對(duì)開(kāi)放，既可以妥善解決常規(guī)分程控制系統(tǒng)存在的缺陷，也能夠生成新型、高效的分程控制模式，是當(dāng)下分程控制系統(tǒng)的發(fā)展潮流代表之一，其主要由工程師站、現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作站、通信網(wǎng)絡(luò)、門(mén)單元、總線轉(zhuǎn)換器等構(gòu)成，與傳統(tǒng)的分程控制系統(tǒng)相比，其輸出信號(hào)被轉(zhuǎn)化為范圍分段的過(guò)程是軟件組態(tài)作用下完成的，而且在經(jīng)過(guò)信號(hào)分離模塊之后會(huì)被分為兩路，不僅可被分別送至 AO 單元然后輸出，且其每路信號(hào)范圍均被擴(kuò)大到 0% ～ 100%，而傳統(tǒng)模式的信號(hào)范圍分別為 0% ～ 50% 和 50% ～ 100% ；同時(shí)軟件組態(tài)功能的應(yīng)用為參數(shù)設(shè)定和修改提供了便捷，控制效果也更加可靠、準(zhǔn)確，而傳統(tǒng)模式中需要調(diào)試參數(shù)時(shí)必須在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，其效果既不準(zhǔn)確，也不穩(wěn)定 ；此外在信號(hào)分離模塊方面，其不僅具有強(qiáng)大的計(jì)算功能，可方便計(jì)算和分配控制器所輸出的信號(hào)，還可以信號(hào)為工具實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換效果，在多種應(yīng)用場(chǎng)合中都較為實(shí)用。雖然當(dāng)下分程控制系統(tǒng)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，技術(shù)更為先進(jìn)，效果也更為顯著，為工業(yè)生產(chǎn)作出了不容忽視的貢獻(xiàn)，但在具體實(shí)踐中還存在些許不足，還需要不斷的加以完善，而且隨著科技的不斷創(chuàng)新，分程控制系統(tǒng)必然會(huì)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，其應(yīng)用前景也會(huì)更加廣闊。
       3 結(jié)語(yǔ)
       總而言之，分程控制系統(tǒng)是當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的主流控制模式，其不僅可以滿足具有特殊要求的工藝操作，也可擴(kuò)大控制閥的可調(diào)范圍，對(duì)于改善生產(chǎn)控制效果具有重要意義，因此必須強(qiáng)化研究和創(chuàng)新，促進(jìn)分程控制系統(tǒng)更完善、更高效，從而提高工業(yè)生產(chǎn)水平，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展