制糖工业自动化技术

1、制糖工业自动化技术编写：赖庚音 石家庄市乐开糖醇技术开发有限公司一、两个观点：1、制糖工业生产线朝自动化方向发展的趋势确立，不受人的主观意 志所左右。随着自控装置元器件价格逐步下降， 用人成本逐年升高， 通过提 高自动化水平来减少操作人员所获得的经济效应越来越明显。 以目前 国内的技术水平，一条 15 万吨/年的一水结晶葡萄糖生产线，采用自 动化生产线后， 按四班三运转计算， 操作人员可由手工操作生产线的 150 人左右降到 80 人以内。而这样的自动化生产线比手工操作生产 线的投资只增加约 300 万元。自动化生产线的工艺参数控制稳定、产品品质均匀和产品收率 高，间接经济效益非常突出。2、生

2、产线的自动化装置是否合理和自控运行情况好坏主要取决于工 艺专业，而不是取决于自动化专业。大部分制糖企业的技术主管都是工艺专业出身， 本身对推进自己 企业生产线自动化水平的意愿很强， 但在实践中因对自动化知识了解 不够总是遇到挫折，而认为原因是自己的自动化专业人员水平不足。 这种现象在制糖工业企业特别是蔗糖工业企业普遍存在， 笔者认为这 是阻碍制糖工业自动化水平提高的主要原因之一。笔者希望通过本文的介绍， 制糖企业的技术主管能对自动化的基础知识有一定的了解， 能够指导自动化专业人员顺利实现自控装置的 有效运行。以多效真空蒸发系统的末效真空度自动控制系统为例， 要想将末 效真空度控制在绝对压力，

3、可以通过以下几种方法 （俗称控制方案）：a、调节抽往冷凝器的二次蒸汽量；b、调节真空泵抽走的不凝气体量；c、调节通过冷凝器的循环冷却水量；d、调节真空泵抽气管道上的破空漏气量。那么究竟采用那种方法来实施， 显然自动化专业人员是无法作主 的，只有靠工艺专业人员来决定。一旦决定选用某种方法，工艺专业 人员还要告知自动化专业人员介质种类（如二次蒸汽） 、介质流量、 介质温度、 介质压力、 介质比重和介质通过调节阀时允许的压力损失 等参数，自动化专业人员才能对该真空度自动控制系统进行具体配置 和实施。采用以上四种控制方法所需投资和对工艺的运行状况的影响 是不一样的：a方法最省蒸汽、b方法最省电、c方法

4、最省循环冷却水、 d 方法投资最低。当然，自动化专业人员可以分别计算出四种情况下 所需调节阀的口径供工艺人员专业人员参考。工艺人员专业人员向自动化专业人员提供自动控制系统具体控制方案和介质参数，叫做提自动化条件，包括 P&I图（Process and Instruments Diagram,带自控点的工艺流程形象示意图）、自动控制说 明和介质参数表。只有在工艺人员专业人员的统筹安排和自动化专业人员的充分配合下，才能实现自控装置的合理和有效运行。二、制糖工业自动化控制原理：自动化控制系统实际上是模拟操作人员的操作调节过程， 任何自 动化控制系统都包含三个主要组成部分：变送器、控制器和执行器， 俗

5、称自动化系统三大件。操作人员在岗位上要调控一个工艺参数， 其过程主要可分解成三 个部分：1、通过眼睛观测实际情况或显示仪表；2、通过大脑判断实际情况或仪表显示参数与工艺需要的参数是 否相符合，偏大还是偏小；3、通过手来调节阀门大小或相关设备的运行参数来干预，使实 际情况或参数与工艺需要的参数相一致。自动化系统三大件中的变送器、 控制器和执行器分别承担操作人 员的眼睛、 大脑和手的功能， 通过合适的设置和组合来模拟操作人员 对工艺参数的调控过程。 变送器将感知到的工艺参数转化成相应的电 信号（测量值），送到控制器与工艺需要的参数（设定值）进行比较 后作出判断，如果（测量值）与（设定值）不一致，控

6、制器就会发出 变化的电信号命令（输出值）来控制执行器开大一些还是开小一些。 执行器动作后，工艺参数受到干预，直到测量值与设定值相一致，此 时实际工艺参数稳定在工艺需求的参数上。三、制糖工业常用变送器：要想实现对工艺参数的自动控制， 首先要能够测量出该参数的仪 表。能够连续实时感测工艺参数并将其转变成对应电信号的仪器即为 变送器。变送器包括敏感元件和转换元件。 其中敏感元件是指传感器中能 够直接感受或响应被测量工艺参数的部分； 转换元件是指传感器中将 敏感元件感受或响应的被测量工艺参数转换成适于传输或测量的电 信号部分，称为转换器。没有相应的变送器， 自动控制是无法实现的。 比如淀粉乳液化时，

7、因没有能够测量 DE 值的变送器，所以淀粉乳液化 DE 值就无法实现 自动控制；生产结晶葡萄糖时因没有能够测量 DX 值的变送器， 所以 回套母液时也无法自动控制混合液的 DX 值。变送器一般是将工艺参数转化成对应的420mA直流电流信号，俗称模拟信号以区别数字信号。 模拟信号的大小在量程范围内与 工艺参数相对应。比如一个测量范围为 08m3/h 的流量变送器，当 流量为0时，输出为4mA (4 mA + 16 mA x 0m3/h宁8m3/h);当流量 为 8m3/h 时，输出为 20mA (4 mA + 16 mA x 8m3/h- 8m3/h);当流 量为 4m3/h 时，输出为 12m

8、A (4 mA + 16 mAx4m3/h- 8m3/h)。在 P&I 图中变送器常用其英文 Transmitter 的首字母大写 T 来表 示。目前大多数变送器均为二线制变送器，其供电电源、负载电阻和 变送器是串联的， 即二根导线同时传送变送器所需的电源 (24V 直流 电源)和输出电流信号( 420mA 直流电流)。制糖工业常用的变送器有：1、温度变送器 TT (Temperature Transmitter：) 温度变送器的敏感元件为铠装铂热电阻或热电偶。 铠装铂热电阻 是由感温元件(电阻体) 、引线、绝缘材料和不锈钢套管组合而成的 坚实体，适合测量200C+ 600C温度，在制糖工业中

9、被大量采用； 铠装热电偶则最高可测 2800 C的高温，但在制糖工业中很少使用。 铠装铂热电阻或热电偶感受不同的温度后， 其输出电阻或电位相应变 化，转换元件采用集成电路，将热电阻或的信号放大，并转换成 4-20mA 的输出电流。铠装变送器可以直接测量气体或液体的温度特 别适用于低温范围测量，克服了冷凝水对测温所带来的影响。2、压力变送器 PT (Pressure Transmitter：)PT 一般有压力变送器、和负压变送器三种。被测介质的两种压 力通入高、低两压力室，压力变送器的低压室压力采用大气压，负压 变送器的低压室压力采用绝对真空。两种压力作用在3元件(即敏感元件)的两侧隔离膜片上，

10、通过隔离片和元件内的填充液(硅油)传 送到测量膜片两侧。 压力变送器是由测量膜片与两侧绝缘片上的电极 各组成一个电容器。 当两侧压力不一致时， 致使测量膜片产生位移， 其位移量和成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转 换成与压力成正比的信号。3、液位变送器 LT (Level Transmitter)： 液位变送器是对压力变送器技术的延伸和发展， 根据不同比重的 液体在不同高度所产生压力成线性关系的原理，实现对液体的体积、 液高、重量的准确测量和传送。我们都知道差压厶P=p g H，当比重p不变送时， P与液位高 度H成正比，所以通过测量差压也就可以测出液位。当比重p不固 定时，这

11、种方法测出的液位就有偏差，不过如果这种偏差允许，也就 可以用了。测常压容器内的液位，由于大气压是固定的，可采用单法兰压力 变送器来测液位；若要测真空或压力容器内的液位，则需采用双法兰 法兰差压变送器来测，因容器顶部上法兰的测压点压力是波动的。4、浓度变送器 DT (Density Transmitter)：浓度变送器也是压力变送器技术的延伸和发展，对我们制糖行业 来说，糖液的浓度(总糖质量)与比重成正比例关系，测量出糖液的 比重就测出了糖液的浓度。同样道理，因为 P=p g H,当糖液全部淹没差压双法兰变送器 上下两个法兰的测压点时，糖液测压高度 H是固定不变的，此时 P 与糖液的比重p成正比

12、，也即 P与糖液的浓度成正比。5、流量变送器 FT (Flow Transmitter):制糖工业常用的流量变送器有电磁流量计、涡街流量计和金属转子流量计(又称管式流量计)三种，电磁流量计用来测量糖液或其它 液体的流量，涡街流量计用于蒸汽流量的测量， 金属转子流量计则可 用于测量电导率极低的高纯度糖液流量。(1) 电磁流量计的测量原理：根据法拉第电磁感应定律，当一导体在磁场中运动切割磁力线 时，在导体的两端即产生感生电势 e,其方向由右手定则确定，其大小与磁场的磁感应强度 B，导体在磁场内的长度L及导体的运动 速度u成正比，如果B, L , u三者互相垂直，则e= B I u与此相仿.在磁感应

13、强度为 B的均匀磁场中，垂直于磁场方向 放一个内径为D的不导磁管道，当导电液体在管道中以流速 u流动 时，导电流体就切割磁力线.如果在管道截面上垂直于磁场的直径两 端安装一对电极（图317）则可以证明，只要管道内流速分布为轴对 称分布，两电极之间也特产生感生电动势：e= BD式中，为管道截面上的平均流速.由此可得管道的体积流量为：Q v=兀 D U_由上式可见，体积流量Qv与感应电动势e和测量管内径D成线 性关系，与磁场的磁感应强度 B成反比，与其它物理参数无关.这 就是电磁流量计的测量原理.需要说明的是，要使式Q v= n u严格成立，必须使测量条件满足下列假定： 磁场是均匀分布的恒定磁场；

14、 被测流体的流速轴对称分布； 被测液体是非磁性的； 被测液体的电导率均匀且各向同性。要产生一个均匀恒定的磁场，就需要选择一种合适的励磁方式（励磁方式即产生磁场的方式）。目前，一般有三种励磁方式，即直 流励磁、交流励磁和低频方波励磁。工业上使用的电磁流量计，大都 采用工频（50Hz）电源交流励磁方式，即它的磁场是由正弦交变电流产 生的，所以产生的磁场也是一个交变磁场。 交变磁场变送器的主要优 点是消除了电极表面的极化于扰。另外，由于磁场是交变的，所以输 出信号也是交变信号，放大和转换低电平的交流信号要比直流信号容 易得多。（2）涡街流量计的测量原理：把一个非流线型阻流体（Bluff?Body ）

15、垂直插入管道中，随着 流体绕过阻流体流动，产生附面层分离现象，形成有规则的旋涡列， 左右两侧旋涡的旋转方向相反。这种旋涡称为卡门涡街。根据卡门 的研究，这些涡列多数是不稳定的，只有形成相互交替的内旋的两 排涡列，且涡列宽度h与同列相邻的两旋涡的间距l之比?=（对圆 柱形旋涡发生体）时，这样的涡列才是稳定的。生产旋涡分离的阻 流体称为旋涡发生体。涡街流量计是根据旋涡脱离旋涡发生体的频 率与流量之间的关系来测量流量的仪表。？（3）金属转子流量计的测量原理：金属转子流量计，是变的一种，在一根由下向上扩大的垂直锥管 中，圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的，浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速

16、和浮力作用下上下运动，与浮子重量 平衡后，通过磁耦合传到智能化微处理器转换成 420mA电流信号。6、PH 计 QT （PH Transmitter）:PH计的敏感元件是PH电极，PH电极是用来测电极电位的装置。电位分析所用的电极被称为原电池。 原电池是一个系统，它的作用是使化学反应能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势（EMF）。此电动势（ EMF ）由二个半电池构成。 其中一个半电池称作测量电极， 它的电位与特定的离子活度有关； 另一个半电池为参比半电池， 通常 称作参比电极，它一般是与测量溶液相通，并且与测量仪表相连。最 熟悉也是最常用的 PH 指示电极是玻璃电极。它是一支端部吹制上对

17、 于 PH 敏感的玻璃膜的玻璃管。管内充填有含饱和 AgCl 的 3 mol/l KCl 缓冲溶液，其 PH 值为 7。存在于玻璃膜内外两面的反映 PH 值 的电位差用Ag/AgCI传导系统导出。PH电极最着名的品牌是梅特勒。除上述六类变送器外， 制糖工业有时也用到微波锤度计、 电导率 变送器、电流变送器、电压变送器和功率变送器等，本文不予详述。 选用变送器时还应该考虑耐腐蚀、 耐温度和耐压的要求， 只有选择合 理的材质，变送器才能适合于各种使用场合。四、制糖工业常用控制器：制糖工业常用控制器有单板控制器、可编程控制器（ PLC ）和 DCS系统。单板控制器适合于生产线中局部单个工艺参数的控制

18、， 特别是现 成手工生产的局部自动化改造。在 PLC和DCS系统还没有大量使用 时，很多企业曾经采用大量的单板控制器组装在控制柜 （俗称模拟盘） 上，用于整条生产线的自动控制； PLC 适合于生产线某个工序的自动 化操作，特别适合将繁琐重复的间歇操作过程变成 PLC 程序控制下 的自动程序操作。 PLC 还能提供一定量的控制回路， 用于在程控操作 中阶段性控制某个工艺参数； DCS 系统则适合整条生产线或整个工 厂的集中自动化控制和监管。虽然随着大型新型号PLC的出现，PLC 的控制功能更加强大， 但在控制整条生产线上， PLC 在编程简易、 反 应速度和操控性能上仍然无法与 DCS 系统媲美

19、。以下对三种制糖工业常用控制器做简单介绍：1、单板控制器为包含微电子集成电路和简易显示屏的简单控制 器，一般一个单板控制器可以提供一个调节回路或两个互为串接的调 节回路。除此以外，单板控制器还可以提供低负荷 24V 电源和高低 限两个报警输出。单板控制器一般采用 220V 两相电源供电，操作时 应特别注意避免触电。 220V 电源的电压波动过大很容易造成单板控 制器的烧毁，所以最好配备稳压电源。单板控制器的主要品牌有霍尼维尔、Foxboro和百特工控等。2、可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一 员，是为工业控制应用而设计制造的。 早期的可编程控制器称

20、作可编 程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用 来代替继电器实现逻辑控制。 随着技术的发展， 这种装置的功能已经 大大超过了逻辑控制的范围， 因此，今天这种装置称作可编程控制器， 简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混 淆，所以仍然将可编程控制器简称为 PLC。PLC 的主要品牌有西门子、三菱、欧姆龙、松下、台达、富士、 施耐德和 ABB 等。当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采 样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成上述三个阶段称作一个 扫描周期。在整个运行期间，P

21、LC的CPU以一定的扫描速度重复执 行上述三个阶段。(1) 输入采样阶段 在输入采样阶段， PLC 以扫描方式依次地读 入所有输入状态和数据， 并将它们存入 I/O 映象区中的相应得单元内。 输入采样结束后， 转入用户程序执行和输出刷新阶段。 在这两个阶段 中，即使输入状态和数据发生变化， I/O 映象区中的相应单元的状态 和数据也不会改变。因此， 如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽 度必须大于一个扫描周期， 才能保证在任何情况下， 该输入均能被读 入。(2) 用户程序执行阶段在用户程序执行阶段， PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用 户程序(梯形图 )。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫

22、描梯形图左边 的由各触点构成的控制线路， 并按先左后右、 先上后下的顺序对由触 点构成的控制线路进行逻辑运算， 然后根据逻辑运算的结果， 刷新该 逻辑线圈在系统 RAM 存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈 在 I/O 映象区中对应位的状态； 或者确定是否要执行该梯形图所规定 的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区内的状态 和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或系统 R AM 存储区内的状态和数据都有可能发生变化， 而且排在上面的梯形 图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形 图起作用；相反， 排在下面的梯形图，其被

23、刷新的逻辑线圈的状态或 数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。即使用 I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程 序直接从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立 即输入有些区别。(3) 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后， PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间， CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路， 再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是 PLC 的真正输出。3、DCS系统是分散控制系统(Distributed Control System)的简称，

24、 国内一般习惯称为集散控制系统。 它是一个由过程控制级和过程监控 级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机 (Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等 4C 技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组 态方便。DCS 系统控制功能齐全 控制算法丰富，集连续控制、顺序控 制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控 制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记 录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工

25、业控制计算机和可编程控制器构成。 处于底层的过程控制级一般由分 散的现场控制站、 数据采集站等就地实现数据采集和控制， 并通过数 据通信网络传送到生产监控级计算机。 生产监控级对来自过程控制级 的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、 显示报警等。DCS系统的主要品牌有霍尼维尔、Foxboro、西门子、和利时和浙大中控等。五、制糖工业常用执行器： 执行器由执行机构和调节机构两部分组成。 调节机构通过执行元 件直接改变生产过程的参数， 使生产过程满足预定的要求。 则接受来 自控制器的控制信息把它转换为驱动调节机构的输出 （如角位移或直 线位移输出）。它也采用适当的执行元件，但

26、要求与调节机构不同。 执行器直接安装在生产现场， 有时工作条件严苛。 能否保持正常工作 直接影响自动调节系统的安全性和可靠性。制糖工业常用的执行器有调节阀、变频设备、气动开关阀、电动设备、电磁阀和气缸等。其中调节阀和变频设备接收控制器的420mA 直流电流信号，根据接收的电流信号大小自动调节阀门对应开 度或对应运行速度。 比如 12mA 对应开度或运行速度 50，16mA 对 应开度或运行速度 75， 20mA 对应开度或运行速度 100。气动开 关阀、电动设备和电磁阀等则接收控制器的直流 24V 电压信号，根 据是否接收到控制器的直流 24V 电压信号来自动开关或启停。最常用的执行器是调节阀

27、，调节阀有气动调节阀和电动调节阀。 气动调节阀的调节精度和对信号的灵敏度都比电动调节阀好， 当一条 生产线大量使用调节阀或有现成的压缩空气源时， 最好选用气动调节 阀。只有在调节阀用量很少， 又不想投资仪表用压缩空气系统时才会 考虑电动调节阀。气动调节阀、 气动开关阀和气缸等气动设备用压缩空气， 必须先 经过过滤和除湿，否则容易造成其中气动元件的故障或损坏。气动调节阀和气动开关阀都有一个气开阀和气关阀问题， 通俗地 讲，如果压缩空气源缺失，气开阀处于关闭状态；反之，气关阀处于 开启状态。这一点对保障自动化装置故障状态下的工艺安全很重要。选用执行器与选用变送器一样， 也应该考虑耐腐蚀、 耐温度和

28、耐 压的要求，需要选择合理的材质和耐压耐温等级。六、制糖工业自动化应用实例：制糖工业自动化应用实例有生产线运行状况显示、 工艺参数自动 调节、程序控制、连锁保护、远传控制、报警等。只有充分了解并组 合自动化系统的各种应用功能， 才能获得一条高自动化程度并且管理 方便的生产线。1、生产线运行状况显示：生产线 P&I 图上所标示的所有内容，都可以在 DCS 系统的工作 站电脑流程画面上显现出来： 包括设备、主物料管线、 辅助物料管线、 阀门管件、 控制回路和仪表。 所有测量值（温度、液位、密度、流量、 压力、PH和电导率等）的数值和单位都可以显示在流程画面上相应 的变送器位置处。 所有液位测量值还

29、能以蓝色阴影的型式， 形象地显 示在相应的设备图块上。 所有运行设备可制作成中心带报警指示小圆 圈的可激活图块， 当设备处于运行状态时， 报警指示小圆圈显示流程 画面底色；当设备处于停止状态时， 相应的报警指示小圆圈显示闪烁 黄色，即交替显示黄色 1 秒钟和流程画面底色秒钟。 设备处于运行状 态时，其相应的可激活图块显示绿色；设备处于停止状态时，其相应 的可激活图块显示红色。对于调节回路，可成可激活图块，当点击调 节系统的可激活图块时， 相应的调节系统画面浮现在流程画面上， 很 方便进行操控。 气动开关阀和电磁阀也可以作成可激活图块， 当点击 气动开关阀的可激活图块时， 相应的气动开关阀或电磁

30、阀启动画面浮 现在流程画面上。 气动开关阀处于运行状态时， 其相应的可激活图块 显示绿色；气动开关阀处于停止状态时， 其相应的可激活图块显示红 色。2、工艺参数自动调节： 任何控制器都可以提供一个或多个控制回路用于工艺参数的自 动调节。每个控制回路都有输入端， 可以接收从测量工艺参数变送器 来的420mA模拟信号（测量值），经控制器转换成数字信号后与设 定值进行比较和计算，得到的输出数字信号再经控制器转换成420mA 模拟信号。控制回路输出端的输出 420mA 模拟信号，就可 以控制执行器的开度或运行速度了。利用一个控制回路来实现一个工艺参数的自动调节， 控制回路有 正、反两个作用方向可供选择

31、。执行器开度增大，有利于测量值变小 的为正作用控制回路；反之，执行器开度增大，有利于测量值变大的 为反作用控制回路。 控制回路作用方向的设定要根据工艺控制方案来 确定。打个比方说，要控制一个贮罐的液位，可以调节这个贮罐的入 料量，也可以调节这个贮罐的出料量。 采用调节贮罐出料量的控制方 案时，执行器开度增大，出料量增加，有利于液位变小，控制回路需 设定为正作用； 当采用调节贮罐入料量的控制方案时， 执行器开度增 大，入料量增加，有利于液位变大，控制回路需设定为反作用。 一个控制回路在投入运行时， 还要对其 PID 参数进行整定。 打个比方 说，要控制管道内流动糖液的温度，可以直接通入蒸汽加热，

32、也可以 往换热器通蒸汽间壁换热， 这两种方案都可以通过调节加热蒸汽的通 入量来控制糖液的温度。 但这两种方案是有区别的， 直接通入蒸汽加 热时，温度随加热蒸汽的通人量快速变化； 而往换热器通蒸汽间壁换 热时，温度随加热蒸汽的通人量变化要慢的多。 所以控制回路需要对 执行器的调节速度根据实际情况进行变通， 变通的办法就是对控制回 路的PID参数进行整定。P指比例控制，比例控制是一种最简单的控 制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。 当仅有比例控 制时系统输出存在稳态误差； I 指积分控制，积分控制中，控制器的 输出与输入误差信号的积分成正比关系。 对一个自动控制系统， 如果 在进入稳态

33、后存在稳态误差， 则称这个控制系统是有稳态误差的或简 称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入 “积分项 ”。积 分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这 样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制 器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例 +积 分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差；D 指微分控制 ，在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号 的微分（即误差的变化率） 成正比关系。自动控制系统在克服误差的 调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。 其原因是由于存在有较大惯性 组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误

34、差的作用，其变 化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化 “超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说， 在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大 误差的幅值，而目前需要增加的是 “微分项 ”，它能预测误差变化的趋 势，这样，具有比例 +微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制 作用等于零，甚至为负值， 从而避免了被控量的严重超调。所以对有 较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（PD）控制器能改善系统在 调节过程中的动态特性。制糖工业中， 比如多效真空蒸发的浓度控制， 采用简单的控制回 路来调节， PID 参数整定得很好也难以让浓度控制的很好。主要是因 为从调节加热蒸汽通入量到浓度发生变化需要的时间较长， 也即调控 滞后较大。而在这滞后过程中，蒸汽压力也在波动，阀门开大蒸汽压 力不一定升高， 阀门关小蒸汽压力也不一定降低。 所以蒸发浓度很难 调平稳。此时如果我们采用串接调节回路来控制， 这个问题就解决了。 串接调节回路相当于增加了一个回路， 第一个回路（主回路）调浓度， 浓度偏高时， 发出调低头效加热室蒸汽压力的指令， 而不是发出关小 蒸汽阀门的指令；第二个回路（从回路）调头效加热室蒸汽压力，根 据主回路的指令来调蒸汽压力， 至于调低压力是应该开大还是关小阀 门，则由从回路来判定。卧式降温结晶机的降温曲线