一臺控制閥是如何控制兩個過程變量？

實際工況應用中，會出現控制兩個過程變量僅用一個控制閥的情況。 那么是否其中一個控制器必須是否反向作用（RA）？此外，當控制器輸出信號減小時，是否會導致失效關閉，從而閥門的開度降低，使其向關閉位置移動？

由于一個控制閥只能由一個控制器來節流，在正常情況下，選擇的是常規控制器（控制器-N）來控制閥門。只有當出現某種異常情況時，閥門才會被軟約束控制器接管。在軟控制下，不會觸發硬報警也不會啟動停機，這樣可以保持工廠運行，但生產率可能會下降以使約束控制器（控制器-C）處于設定點。當異常情況消失后，控制器-N會自動恢復控制而無需操作員干預。兩個控制器N和C的動作被選擇為節流閥門的方向，這會使過程趨向更安全的操作。

例如，在增壓泵應用中（圖1），在正常情況下，反向作用的排出壓力控制器（PIC-N）控制著失效關閉的閥門。另一方面，如果吸入壓力過低，如吸入管破裂的情況下，PIC-N的響應會將閥門朝錯誤方向移動。它會打開閥門，進一步降低吸入壓力超出安全限值，導致氣蝕，嚴重損害泵。

圖1: 在基于軟約束的選擇性控制下的增壓泵控制

為了防止這種情況發生，添加了一個軟約束控制器（即吸入壓力控制器），并將其設置在低壓側的安全限值，并在兩個控制器的輸出上安裝了一個低選器。由于控制閥是氣開式的，低選器會選擇控制器的輸出，使閥門的開啟程度變小。當問題解決并且吸入壓力再次足夠時，PIC-N的輸出會變低并重新接管閥門的節流。

如果泵是可變速的，則可以不使用閥門實施相同的控制，消除了閥門的壓力降并節省了泵送能量。在約束控制系統中，一個控制器的輸出總是被阻斷。因此，如果使用復位信號（當PIC有積分動作時），該復位信號必須是外部的（ER），這樣即使控制器輸出被阻斷，復位仍然有效。

另一種常見的選擇性覆蓋應用是蒸汽流量控制與壓力覆蓋。在這種情況下，控制閥通常被用來保持蒸汽流量恒定（圖2中的FIC），但如果關鍵用戶的蒸汽壓力達到壓力控制器（PIC，即軟約束控制器）的設定點，則切換到壓力控制。如果壓力繼續上升并達到系統的硬約束（PSH），即使從FIC切換到PIC控制之后，也會觸發警報或啟動停機。

圖2: 具有PIC作為常規控制器和FIC作為軟約束控制器的選擇性覆蓋控制系統

選擇性覆蓋控制可以通過使用多個覆蓋控制器來提供。一個例子是在鍋爐中，燃燒空氣流量通常在一氧化碳控制下被操縱，但也提供了額外的覆蓋控制器來保持不透明度、煙氣溫度、碳氫化合物和過量氧氣在可接受的范圍內。

選擇性覆蓋應用可以保證閥門關閉。例如，在控制進入精餾塔的進料流量時，提供了底部液位覆蓋以確保當底部液位達到100%時，進料閥門關閉。如果過程過于復雜以至于操作員無法手動控制啟動或停機，就會使用自動覆蓋控制。這種自動控制提供了覆蓋以防止違反幾個約束。一個例子是在啟動精餾塔時，斜坡信號通常會打開閥門，而覆蓋控制則提供了：

1） 當底液位低或壓差過高時，夾緊蒸汽，這可能導致淹水；

2） 當底液位高時，夾緊進料閥；

3） 當冷凝器液位低時，夾緊回流，而在冷凝器液位高時增加回流。

選擇性控制可以在多種燃料之間提供平滑過渡。在一種燃料比另一種更昂貴的情況下，選擇性覆蓋保證在開始補充更高成本的燃料之前使用低成本的燃料。此時，更高成本燃料的流量開始平穩增加。

實際上，在嘗試用一個控制閥控制兩個變量的常見高/低覆蓋控制情況下，顯然你不能同時控制這兩個測量值以保持兩個設定點不變。 其中一個必須是主要的控制變量，而另一個將在約束控制之下。

一個低選覆蓋的例子出現在從公共蒸汽總管向再沸器供應蒸汽時。由于再沸器需要更多的蒸汽，閥門打開并通過更多的蒸汽。蒸汽總管上可能有多臺設備，并且可能存在總的蒸汽流量限制。在某些條件下，蒸汽總管壓力會變得過低。約束控制使用了一個設定點低于總管正常運行壓力的壓力控制器。

在這種配置中，低選器的輸入是總管壓力和再沸器流量控制器的輸出，低選器的輸出是兩個控制器中較低的那個。在這種配置下，當壓力高于壓力設定點時，流量控制器控制閥門。如果閥門抽取了過多的蒸汽，或者蒸汽產生減少，導致總管壓力降至壓力設定點以下，系統會減少流向再沸器的流量（即關閉閥門，即使流量需求未得到滿足）。

當再沸器流量不太關鍵，并且更重要的是保持蒸汽壓力高于某個最低值以供更重要的過程用戶使用時，使用低選覆蓋控制配置。

對于高選邏輯也采用類似的方法。