被控对象的正反作用由输入变量与输出变量的关系决定。其中，输入变量有两个，即执行器的输出变量q 和干扰作用 f ，输出变量为系统的被控变量y ，此处我们只讨论控制作用，因此干扰作用 f 不作考量。其判定方法为：当执行器(也叫控制阀、调节器)的输出变量q 增加时，被控对象的输出变量y 也增加的为“正作用(+)”方向，反之为“反作用(-)”方向[2]。例如：当水箱有一进水管和一出水管时，其流量分别为Q 1和Q 2，若将水箱的液位高度h 作为被控变量，将进水量Q 1作为输入变量时，若Q 1增加，则液位上升，此时为“正作用(+)”方向；而将出水量Q 2作为输入变量时，若Q 2增加， 则液位下降，此时为“反作用(-)”方向。1.2 测量元件及变送器的正反作用
一般来说，测量元件及变送器的主要功能和作用是将检测仪表所测得的被控变量转换成标准的电气信号然后再进行下个单元的传送。生产中常用的标准直流电信号为0～10 mA 或4～20 mA ，其信号分别由DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型变送器转换而来。在信号转换时，尽管信号大小与原被测变量不一定是线性关系，但其增减性不会发生变化，即测量元件及变送器会保持“水涨船高”的特性，故而为“正作用(+)”方向。网络营销理论
1.3 执行器的正反作用
对执行器而言，当控制器输出信号p 增大时，控制阀的输出
0引言
自动控制系统有多种分类方法，可以按照被控对象的输出变量——被控变量的种类分为压力控制系统、温度控制系统、液位控制系统等，也可按照被控变量是否发生变化分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。生产中为了维持工艺过程各个参数的稳定，大多采用定值控制系统。在定值控制系统中，偏差e 的大小是衡量控制结果好坏的重要品质指标，偏差e 越小，表明控制终了时被控变量的测量值z 越接近给定值x ，两者的关系为e =x -z 。为了减小偏差e ，系统需采用负反馈，因为只有负反馈才能在被控变量y 受到干扰的影响而升高时，使反馈信号z 也升高，经过比较而到控制器去的偏差信号e 将降低[1]。由此看来，为了降低整个系统的偏差e ，必须采用负反馈，使系统总的方向为“反作用”。由此可见，组成系统的各个环节，如图1所示，如测量元件及变送器、控制器、执行器(控制阀)和被控对象的正反作用就必须正确判定，否则不仅不能减小偏差值e ，反而“推波助澜”，
使偏差值e 变大，偏离了控制要求，使系统出现更大的振荡和波动。
图1 简单定制控制系统方块图
定值控制系统中正反作用的简易判定方法
邢建伟＊，白锦川，李丽(酒泉职业技术学院化工学院，甘肃 酒泉 735000)
摘要：具有负反馈的定值控制是化工生产中比较常用的控制系统，目的在于保证生产中各个工段的生产参数处于相对稳定的状态，即在给定值的基础上只允许存在微小波动；环节包含测量元件及变送器、控制器、执行器(控制阀)和被控对象，如果它们组合不当，轻则降低控制品质，重则使总的作用方向构成正反馈形式，控制系统不但不能起到控制作用，降低外部干扰因素的扰动，反而破坏了生产的稳定。文章结合多年教学经验，归纳了各个环节正反作用的判定方法，使学生更易理解和掌握。关键词：定值控制；负反馈；正反作用；控制器中图分类号：TP273
文献标志码：A
文章编号：1008-4800(2021)04-0092-02
DOI ：10.19900/jki.ISSN1008-4800.2021.04.046
A Simple Method for Determining the Positive and Negative Effects in a
Constant Value Control System
XING Jian-wei *, BAI Jin-chuan, LI li
(College of Chemical Engineering of Jiuquan Vocational Technical College, Jiuquan 735000, China)
Abstract: Constant value control with negative feedback is a common control system in chemical production, which aims at ensuring that the production parameters of each section in production are in a relatively stable state, that is, only a small fluctuation is allowed on the basis of the given value. The link includes the measuring element and transmitter, controller, actuator (control valve) and controlled object, if they are not combined properly, the control quality will be reduced, and the general direction of action will form a positive feedback form. The control system will not only fail to play a role of control, but also reduce the disturbance of external interference factors, which will destroy the stability of production. Combining with the teaching experience for many years, this paper sums up the judging methods of the positive and negative effects of each link, so as to make it easier for students to understand and master.Keywords: fixed value control; negative feedback; positive and negative reaction; controller
出具体的变量关系，特别是面对DCS 界面或工艺流程图时无法将理论知识与实际设备相对应，出现难以判断的情况。下面，本文将以被控对象为例，介绍一种巧妙的方法，总结了快速出输入变量和输出变量的方法。
由图1可见，被控对象有两个输入变量(控制作用q 、干扰因素 f )和一个输出变量(被控变量 y )，在分析时，我们主要以控制作用q 与被控变量 y 之间的关系为主。控制作用q 作为输入变量，其变量的大小由执行器(或控制阀)提供，准确来说，控制作用q 实际上是操纵变量，即具体实现控制作用、以消除干扰因素影响的变量；而消除干扰的常用方法是改变管道内流体的流量大小，所以先在工艺图中到执行器的位置，然后分析该执行器控制的是哪种操纵介质的变量，因为阀门开度的变化其实就是相应管道内流量的变化。如图2所示，执行器的位置在载热体的入口处，其开度的变化就是改变了载热体的进入量，进而改变了反应器内的温度。
被控对象的输出变量就是被控变量 y ，而被控变量又是生产中需要频繁测量和控制的变量，所以它又是测量元件变送器的输入变量，即工艺图中需要检测的变量，只要到工艺图中的检测仪表(一般用特定的符号表示，如：、LT 、TT 、PT 等)，则可出对应的被控变量y 。如果系统中只有一个被控对象，但有多个操纵变量或被控变量时该如何判断呢？
如图3所示的热水锅炉温度控制系统，在同一个被控对象下有两套控制系统，分别是锅炉内的水蒸气
压力P 和水位L ，对应的操纵变量分别是燃料进入量和供水量，似乎压力P 和水位L 都会受到燃料和供水的影响，如果这样分析的话该系统就不是一个简单的定值控制系统，而是复杂的串级控制系统[5]。正确的方法是：在研究锅炉内压力P 时，被控变量一定是压力P ，此时需先将供水量看作是常量，即供水阀保持正常的开度，其流量大小不变，那么影响锅炉内压力的操纵变量就是燃料的进入量；同理，在研究锅炉内水位L 时，被控变量必须是水位L ，燃料阀的开度视为常量，则操作变量为供水量的大小。
TC
载热体
换热器
冷流体
蒸汽
燃料
供水
PC
图2 换热器温度控制系统 图3 热水锅炉温度控制系统
3 结语
本文针对高职院校开设的化工仪表自动化、过程控制与仪表等相关课程中关于“正反作用”方向选择方面的教学内容进行了深入探讨，并结合本人多年教学实践经验，提出了简单定值系统中各个环节的判定原理和方法，尤其是对控制器的判定采用了“符号运算”法则，对于高职高专的学生而言具有简单、易懂和易于掌握的优点，与传统的复杂理论相比，更受学生欢迎。
加强筋信号q 随之增大，则为“正作用(+)”方向，反之为“反作用(-)”方向。我们以气动执行器为研究对象，当气动执行器为气开式，用符号“+”表示，气关式用符号“-”表示。气动执行器的气开、气关型式选择应优先考虑之后再确定，其目的在于，当执行器因能源故障而发生中断时，确保生产的各个环节、各个装置处于安全状态[3]
。金纯魅惑
如图2所示的换热器温度控制系统，若图中的执行器为气动执行器，则在选择其气开、气关型式时需考虑载热体如何控制才能保证换热器的安全。具体分析如下：假定出现意外情况，使气动执行器的能
源信号(通常为0.02～0.1 MPa 气压)中断，则气动执行器不能正常工作，此时为防止过多的载热体进入换热器，导致换热器发生爆炸，需关闭载热体进口阀门——气动执行器，即无气压信号输入时，阀门处于关闭状态；反之，有气压信号(即正常工作)时，阀门在气压信号作用下打开，即为“气开式” “正作用(+)”方向。
1.4 控制器的正反作用
对控制器而言，当被控变量(即变送器送来的信号)增加后，控制器的输出也增加，称为“正作用(+)”方向；如果输出随着被控变量的增加而减小的，则称为“反作用(-)”方向[1]。结合本文引言所述，简单定制控制系统中均采用负反馈的闭环系统，其目的在于使系统的控制作用与干扰作用的方向相反，使被控变量 y 恢复到给定值x 上，因此，由测量元件变送器、控制器、被控对象、执行器所构成的整个系统在总方向上是“反作用(-)”方向。通过查阅相关资料，在一些文献中枚举了几种判别方法[4]，本人结合多年教学实践经验，归纳出针对简单定制系统的“符号判定法”，使学生在学习时更易理解和掌握，具体方法如下。
首先，根据工艺图分析被控对象、测量元件变送器、执行器的正反作用，然后依据符号运算法则判定控制器的正反作用，即式(1)所示：
被控对象(±)×测量元件变送器(±)×执行器(±)×
控制器(±)=负反馈(-) (1)
依旧以图2为例，根据前面的分析，图中的执行器为气开式，“正作用(+)”方向；被控对象为换热器，当输入变量q 增加(即载热体进入量增多)，换热器出口流体温度会升高，即为“正作用(+)”方向；而图中的测量元件变送器()为“正作用(+)”方向；将以上分析结果带入公式(1)，则如公式(2)所示：
被控对象(+)×测量元件变送器(+)×执行器(+)×
控制器(±)=负反馈(-) (2)
外商投资企业外方权益确认表由此可推断出控制器应该为“反作用(-)”方向。
2 输入变量与输出变量的选择
值得注意的是，判定工艺中各个环节的正反作用方向的前提是准确出对应的输入变量和输出变量。对于简单的系统来说，其工艺流程单一，各个变量十分明确，而相对复杂的流程图由于设备、管道、装置布局错综复杂，如何准确出某一环节的输入和输出变量就存在困难，其原因主要是学习者对被控变量、操纵变量、被控对象的概念模糊甚至混淆，不能清晰地分辨
(下转第111页)
在5·12燃爆事故最小割集(X 1、X 2、X 3、X 4)中不难发现，该案例满足燃爆底事件3要素：(1)苯储罐泄漏(X 1、X 2)；(2)维修作业时无排风(X 3)；(3)使用非防爆工具产生火花(X 4)。从结构重要度分析最小割集(X 1、X 2、X 3、X 4)，即I Φ(1)= I Φ(2)= I Φ(3)= I Φ(4)，可以看出，当X 1、X 2、X 3、X 4为并列关系且同时发生时，苯储罐燃爆无可避免。 结合以上分析，只要将最小割集中的底事件进行科学预防和控制，就可以避免5·12苯储罐燃爆此类事故的发生。
2 储罐燃爆事故风险防控对策
从5·12苯储罐燃爆事后调查可知，除了引起燃爆事故的直接原因之外，该企业现场苯储罐维修作业人员，在未核实有限空间作业内容发生变化，未变更作业方案，现场发包单位相关管理人员在已知储罐维修作业内容发生重大变化的情况下，未及时通知承包单位修改施工方案并立即要求停止作业，也暴露了涉事企业安全管理制度流于形式，安全管理人员玩忽职守
的弊端[2]
。
因此，防控5·12有限空间储罐燃爆事故的重点除了防止形成可燃气体浓度达到爆炸极限、控制点火源之外，还应
加强有限空间作业安全管理[3]
，
严格作业审批、注重现场作业人员对有限空间作业认知、操作规程的专项安全培训、定期排查隐患。完善企业的发包管理，明确发包单位和承包单位双方的权力和义务，严格按照有限空间作业要求开展作业。
3 结语
通过故障树分析法可知，储罐燃爆防控重点在于：(1)避免形成可燃气体或降低可燃气体浓度，以防达到爆炸极限；(2)控制产生或消灭点火源；(3)应根据《工贸企业有限空间作业监督管理暂行规定》，结合企业生产特点，加强相关操作人员对有限空间作业认知、定期进行操作规程、专项安全培训及隐患排查[3]；(4)加强企业的发包管理。
参考文献：
[1]郭昶.利用故障树分析法建立电气控制系统故障诊断系统[J].科教导刊-电子版(中旬)，2014 (11): 134.
[2]时宁. 有限空间安全管理存在的问题及对策[J]. 冶金动力，2014 (009): 87-89.
[3]冯卫星. 浅析有限空间的危害因素及防控措施[J]. 中国有金属，2017 (8): 62-63.
gep作者简介：刘新(1980-)，女，汉族，福建福州人
，中级工程师，本科，研究方向：安全工程。
图2 危化品储罐燃爆故障树
若最小割集中底事件的数目相等时，底事件结构重要度的
判断，取决于其重复出现的频率，出现次数越多，其结构重要度就越大，越需要重点防控。例如在图2储罐燃爆故障树42个最小割集中，在第1～第36个最小割集都包括3个底事件，则可以判断：(1)I Φ(1)=I Φ(2) ＞ I Φ(3)= I Φ(4)= I Φ(5)＞ I Φ(6)＞=I Φ(7)= I Φ(8)= I Φ(9)= I Φ(12)＞=I Φ(13)。
(2)在第37～第42个最小割集都包括4个底事件，则可以判断：I Φ(10)=I Φ(11)＞I Φ(1)=I Φ(2)＞I Φ(3)= I Φ(4)=I Φ(5)。综合(1)和(2)的结构重要度比较结果可知，42个最小割集，
引起燃爆事故的底事件包括3要素：储罐内物质的泄漏(X 1、
X 2)、通风不良(X 3、
X 4、X 5)及点火源(X 6、X 7、X 8、X 9、X 10、X 11、X 12、X 13)。底事件结构重要度比较结果如下：
I Φ(1、 2)：储罐内物质泄漏＞I Φ( 3、4、5)：通风不良＞I Φ(6、7、8、9、10、11、12、13)：
点火源。
1.2.3 故障树应用实例
郑天一
以2018年上海赛科石化有限责任公司5·12
较大爆炸事故，造成6人死亡，直接经济损失约1 166万元为例，运用故障树方法对该生产安全事故进行分析及计算。
图3 5·12苯储罐燃爆故障树
经过化简计算图3故障树，可以得到1个最小割集，即：
T=A 1X 4=B 1X 3X 4=X 1X 2X 3X 4 。
(上接第93页)参考文献:
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作者简介：邢建伟(1987-)，男，汉族，甘肃酒泉人，讲师，研究生，应用化学专业硕士，主要从事化工工艺、化工仪表研究工作(通讯作者)。
