什么是位式控制?
控制系統中最簡單的控制規律就是位式控制,說到位式控制,可以說幾乎所有的人都使用過,家中開關電燈就是個位式控制的過程,其基本思想和生產過程中使用的位式控制是一樣的,位式控制就是決定一個被控變量的給定值,然后根據實際值與給定值的偏差符號,來決定操作變量兩種狀態選取的工作過程。即位式控制的控制動作就是“開”和“關”兩種狀態的交替。
位式控制是比例控制的特例,當比例控制的比例度設定為0%,便成了一個位式控制儀表。位式控制系統的應用是很廣泛的,如空氣儲罐的壓力控制、恒溫箱、電加熱爐的溫度控制。在生產過程中實現位式控制是比較簡單的,凡是有上、下限觸點的儀表,如電接點壓力表、有電接點輸出的雙金屬溫度計、顯示、記錄儀等,都可以用來進行位式控制,再配合中間繼電器、電磁閥、電動調節閥等,可以很方便地構成位式控制系統。
位式控制系統結構簡單、投資少,不僅可用于廣大中小型企業,就是大型企業也可應用。其特別適合用于延時小、時間常數大的加熱對象。
位式控制該選用哪種儀表?
通俗的說位式控制是通過儀表繼電器通斷實現的,常用于位式控制系統的儀表有三位控制儀(如YR-GFC803-01-23-HL-P-T)和四限控制儀(如YR-GNC804-010-23-HHLL-P-T)。三位顯示控制儀有兩個報警輸出,報警點通過儀表內部參數組態為具備“上下限報警”、“延遲報警”、“斷線報警”、“閃爍報警”等報警功能;四限報警控制儀有上上限報警、上限報警、下限報警和下下限報警四個報警輸出。

用于位式控制的三位控制儀
位式控制的基本控制規律
為分析問題的方便,以電加熱爐為例進行說明。下圖是一個溫度的位式控制過程圖,被控對象是電加熱爐。工藝生產求加熱爐溫度丁在上限丁、與下限Tx之間,由控制器根據溫度的變化情況來切斷加熱電源或接通加熱電源。當溫度上升到上限Ts時,顯示控制儀切斷加熱電源停止加熱,當溫度下降到下限Tx時控制器又接通電源進行加熱。

溫度位式控制的過渡過程
當時間t在0-t1間,由于T<Ts,一直通電加熱,T一直上升。當時間t=t1時,由于T=Ts,電源被切斷停止加熱。但溫度并不會立即下降,相反還會繼續上升一段時間τ1,直到t=t1+τ1時,溫度才Tˊs開始逐漸下降。
當時間t=t2時,由于T=Tx,接通加熱器電源開始加熱。但溫度并不會立即上升,還會繼續下降一段時間τ2,直到t=t2+τ2時,溫度才從Tˊx開始逐漸上升。
到t=t3時,T又等于Ts。顯示控制儀又一次切斷電源停止加熱,系統及對象又再一次重復上述的過程,這樣一直循環下去。由于控制動作是“開”和“關”兩種狀態的交替,這樣被控加熱爐的溫度會周期性波動。
從上述可看出,被控溫度是不可能在預定的上限Ts、與下限Ts這一中間區波動的,而是會超出這一規定范圍,在一個比中間區更大的范圍內波動,作周期性等幅振蕩,它的波動幅度是衡量位式控制系統控制精度的重要指標。超出中間區的原因是由于系統的滯后造成的。影響位式控制系統控制質量的因素,主要是系統各環節的滯后,尤其是被控對象的滯后影響最大。
在使用位式控制系統時,要根據工藝生產允許的參數波動范圍來設定控制器的中間區,還要按具體的對象來定,一般是在運行中,對中間區由小到大的在現場湊試,直到被調參數變化幅度正好達到允許的波動范圍為止,這時的中間區就是最好的。除中間區和滯后外,負荷的大小對位式控制質量也有影響,這也應引起重視。
怎樣改進位式控制系統控制質量
位式控制存在開關差值,這也就是不靈敏區。而要使被控的參數波動小,不靈敏區就要小,而不靈敏區越小,繼電器或接觸器觸點的動作就頻繁,使用壽命就短。如何在兩者之間找到平衡點?只有認識了位式控制的規律,就能找到解決問題的方法。可采取的改進措施有:
1、用減小中間區的辦法來縮小波動的振幅。
2、采用旁路控制。對于流體的控制可采取把要控制的流量分為兩路,一路是恒定不變的流量,另一路由調節閥來控制流量。對于電加熱爐可采用電熱絲分組加熱的方法,把電熱絲分為兩組來加熱,一組固定為長時間通電加熱,另一組則由位式控制器來控制加熱。
3、改變調節閥開和關的極限位置
位式控制只有最大(100%)和最小(0%)兩個數值,對于調節閥也只有全開、全關兩個極限位置,在現場如果把調節閥的開度改為不在全開、全關兩個位置變化,即開時不全開,關時不全關,而使調節閥的輸出范圍比原來有所縮小,這樣就可以使被調參數的變化相對平穩些。具體實施時可以對控制器的輸出進行設定,或者在閥門上安裝限位裝置,但要在保證控制參數能克服最大負荷變化的前提下來進行限位,因此要認真考慮并經現場調試來決定。