蒸煮過程是造紙工業中的一個重要環節，是復雜的化學化工過程。在蒸煮過程中，由于漿溫度的測量要大大難于壓力的測量，故一般根據溫度與飽和蒸汽的對應關系，通過控制壓力來間接地控制漿的溫度，反映在實際控制過程中即是控制飽和蒸汽閥門的開度來調節蒸煮的溫度。

   執行機構是自動調節系統的重要組成部分，在自動調節系統中的作用是接受來自調節單元的控制信號，使調節閥的開度產生相應的變化，從而達到調節流量的目的。其中，電動執行器具有動作快、適合遠距離信號傳送、便于和計算機配合使用等優點，隨著計算機在工業過程中的廣泛應用，電動執行器越來越多地被應用。在蒸煮車間的控制環節中引入開關型電動執行器將會有更大的優勢，可以彌補常用電動執行機構的不足。

    1開關型電動執行器與傳統電動執行器的比較

   常用電動執行機構包括伺服放大器和執行器（以常用的調節型電動執行機構為例）兩個部分，其中伺服放大囂放大輸入信號Id與反饋信號If的偏差，根據偏差信號的正負與大小驅動伺服電機的正轉或反轉以及轉角的大小，起到調節閥門的作用。調節型電動執行器在工業現場應用廣泛，但是在工控中存在著以下幾個缺點：①加入伺服放大器，加大了硬件的投資；②中間環節多，接線復雜，故障率增大，檢修困難；③伺服放大器本身等效于繼電特性的非線性環節，對于整個系統的參數整定和實際控制效果都會有一定的影響，從而使控制效果變差，甚至發生震蕩；④信號遠距離傳送時容易受到干擾。

   開關型電動執行器在以下幾個方面存在優勢：①開關型電動執行器接受220V開關信號來驅動閥門電機的轉動，從控制柜到現場就可以用動力線代替以前的信號線，避免了4~20mA信號在傳輸中可能受到的干擾；②省去伺服放大器，相當于去掉了-個非線性環節，同時減少了時間延遲，使控制效果更好；③省去了伺服放大器，節省了成本，也使接線簡單；④開關型電動執行器響應速度快，執行精度高，工藝上進行了針對開關信號頻繁而設計的長壽命電機，并配有電氣機械限位開關和位置測量開關，保證了它的準確可靠運行。

    傳統工業控制原理框圖見圖1，本文采用的控制原理圖見圖2。

    2開關型電動執行器的直接數字PID控制方案

   我們在某造紙廠蒸煮車間的蒸煮控制中，省去笨重的伺服放大器，采用精度較高的開關型電動執行器，直接由計算機輸出的數字信號控制，同時編制相應的直接數字比例積分微分（PID）控制程序，投運以來取得了較好的控制效果，得到了工廠的一致贊同和認可。

   開關型電動執行器接線圖如圖3。上位監控采用組態軟件，滑動電阻取得閥位信號，固態繼電器轉換控制信號。

   根據控制的要求和硬件上的改動.我們設計了相應的PID控制程序。首先進行初始值的設定，包括蒸煮過程控制工藝曲線，即溫度設定值（S_v），閥門的動作周期長度T（在一個周期里閥門有三種可能狀態：正轉、反轉和保持不變，用戶可以在線修改T來調整閥門開關頻度），控制精度ε（即可以允許的上下溫度變化范圍，能夠表示用戶所要求的控制精度，當溫度偏差在ε以內時，輸出保持信號使閥門不動作，通過設定合適的ε值，就可以使控制偏差小到一定范圍，同時避免閥門的震蕩）以及歷史偏差值E（k-1）和E（k-2）。在主程序中，我們進行了**條件的判斷（包括蒸汽壓力是否超限、是否有回流出現、警報信號是否消除等），在采樣時進行溫度采樣，PID計算，根據變化值D_u的**值與閥門滿量程相對值K的比值確定閥門動作時間T_c（K選擇比較靈活，為計算方便我們取值100），閥門動作信號輸出（在T_c時間里輸出正轉或反轉信號，在T-T_c時間里輸出保持信號，正轉還是反轉由偏差E與ε的關系和D_u的正負來共同決定）。

    程序流程如圖4所示。

    3 總結

   通過以上對比，可以看出這種控制方案具有傳統控制所沒有的優勢，不但在蒸煮的溫度控制上起到很好的作用，而且也會在其他的工控環境中發揮巨大的作用，改善控制效果，提高經濟效益。