選擇性控制系統(tǒng)也叫超馳控制系統(tǒng)，也有人稱其為自保護(hù)系統(tǒng)或軟保護(hù)系統(tǒng)。選擇性控制是把生產(chǎn)過程中對某些工業(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控制系統(tǒng)上去的組合控制方案。系統(tǒng)由正常控制部分和取代控制部分組成，正常情況下正常控制部分工作，取代控制部分不工作；當(dāng)生產(chǎn)過程某個參數(shù)趨于危險極限時但還未進(jìn)人危險區(qū)域時，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

自動選擇器、切換器等

別稱

取代控制或超馳控制

基本介紹

通常自動控制系統(tǒng)只能在生產(chǎn)工藝正常時進(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，待事故排除后，控制系統(tǒng)再重新投入工作。在大型生產(chǎn)工藝過程中，除了要求控制系統(tǒng)在生產(chǎn)處于正常狀態(tài)時能夠克服外界干擾，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，應(yīng)有保護(hù)性措施。

生產(chǎn)保護(hù)性措施有兩類：一類是硬保護(hù)措施；一類是軟保護(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，會發(fā)出聲、光警報。此時由操作工將控制器切換到手動，進(jìn)行手動操作處理；或是通過專門設(shè)置的連鎖保護(hù)線路實現(xiàn)自動停車，達(dá)到保護(hù)生產(chǎn)的目的。對于連續(xù)生產(chǎn)過程來說，即使短暫的設(shè)備停車，也會造成巨大的經(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)措施就是通過一個特定設(shè)計的選擇性控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常情況時，生產(chǎn)設(shè)備不需要停車，由選擇性控制系統(tǒng)自動改變操作方式，使參數(shù)脫離極限值，并且當(dāng)參數(shù)恢復(fù)正常時，原控制系統(tǒng)自動恢復(fù)，避免停車，而且無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。而選擇性控制的實現(xiàn)則需要靠具有選擇功能的自動選擇器（高值選擇器和低值選擇器）或有關(guān)的切換裝置（切換器、帶接點的控制器或測量裝置）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)有兩個控制器(調(diào)節(jié)器或兩個以上的變送器)，通過(高、低值)選擇器選出能適應(yīng)生產(chǎn)安全狀況的控制信號，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。正常情況下當(dāng)生產(chǎn)過程趨近于危險極限區(qū)，但還未進(jìn)入危險區(qū)時，一個用于控制不安全情況的控制方案通過高、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)過程重新恢復(fù)正常。然后，又通過選擇器使原來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)又被稱為自動保護(hù)系統(tǒng)，或稱為軟保護(hù)系統(tǒng)。

因此，設(shè)計選擇性控制系統(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或多個調(diào)節(jié)器的輸出端，對控制信號進(jìn)行選擇；或者接在幾個變送器的輸出端，對測量信號進(jìn)行選擇，以適應(yīng)不同生產(chǎn)過程的需要。

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，對調(diào)節(jié)器輸出信號進(jìn)行選擇的系統(tǒng)，如右圖所示，這種選擇性控制系統(tǒng)的主要特點是：兩個調(diào)節(jié)器共用一個調(diào)節(jié)閥。在生產(chǎn)正常情況下，兩個調(diào)節(jié)器的輸出信號同時送至選擇器，選出正常調(diào)節(jié)器輸出的控制信號送給調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。此時取代調(diào)節(jié)器處于開路狀態(tài)，對系統(tǒng)不起控制作用。當(dāng)生產(chǎn)不正常時，通過選擇器選出取代調(diào)節(jié)器代替正常調(diào)節(jié)器對系統(tǒng)進(jìn)行控制。此時，正常調(diào)節(jié)器處于開路狀態(tài)，對系統(tǒng)不起控制作用。當(dāng)系統(tǒng)的生產(chǎn)情況恢復(fù)正常，通過選擇器的自動切換，仍由原正常調(diào)節(jié)器來控制生產(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，對變送器輸出信號進(jìn)行選擇的系統(tǒng)，如右圖所示。該選擇性系統(tǒng)的特點是幾個變送器合用一個調(diào)節(jié)器。通常選擇的目的有兩個，其一是選出最高或最低測量值；其二是選出可靠測量值。如固定床反應(yīng)器中，為了防止溫度過高燒壞催化劑，在反應(yīng)器的固定催化劑床層內(nèi)的不同位置上，裝設(shè)了幾個溫度檢測點，各點溫度檢測信號通過高值選擇器，選出其中最高的溫度檢測信號作為測量值，進(jìn)行溫度自動控制，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)中總有一臺控制器處于開環(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限定在某個區(qū)域。

2、外反饋法：在控制器開環(huán)狀態(tài)下，不再使它自身的信號做積分反饋，而是采用合適的外部信號作為積分反饋信號，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路結(jié)構(gòu)上想辦法，使控制器積分線路在開環(huán)情況下會暫時自動切除，僅具有比例作用，所以這類控制器稱為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合。對于選擇性控制系統(tǒng)的防積分飽和，應(yīng)選擇外反饋法。其積分外反饋信號取自選擇器的輸出信號，如右圖所示。當(dāng)控制器1處于工作狀態(tài)時，選擇器輸出信號等于它自身的輸出信號，而對控制器2來說，這個信號就成為外部積分反饋信號了。反之，亦相同。

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

對于一般PI控制器，存在下式：

因此控制器1工作時，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；

為積分反饋時間常數(shù)。當(dāng)

為0，且系統(tǒng)處于較平穩(wěn)階段時，上述公式為：

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