在连续生产过程中，前一设备的出料往往是后一设备的进料，而且随着生产的进一步强化，前后生产过程联系更加紧密，此时设计自动控制系统应该从全局来考虑。例如，用精馏方法分离多组分的混合物时，总是几个塔串联运行。在石油裂解气深冷分离的乙烯装置中，前后串联了8个塔进行连续生产，为了保证这些相互串联的塔能正常地连续生产，每个塔都要求进料流量保持在一定的范围内，同时也要求塔底液位不能过高或过低。

图9-13　2个连续操作的精馏塔

图9-13为2个连续操作精馏塔，为了保证分馏过程的正常运行，要求将1号塔釜液位稳定在一定的范围内，故设有液位控制系统。而后一个2号精馏塔又希望进料量稳定，设有流量控制系统。显然，这2个控制系统工作起来是相互矛盾的。

为了解决前后2个塔之间在物料供求上的矛盾，可在前后2个串联的塔中间增设一个缓冲设备。但是，增加缓冲设备不仅要增加投资，而且要增加物料输送过程中的能量消耗，尤其是有些生产过程的中间物料或产品不允许中间停留，否则会使这些中间物料或产品分解或重新聚合。所以，必须从自动控制设计方案上找出路，以满足前后装置或设备在物料供求上互相协调、统筹兼顾的要求。通常，把能实现这种控制目的控制系统称为均匀控制系统。均匀控制系统把液位、流量统一在一个控制系统中，从系统内部解决工艺参数之间的矛盾。具体来说，就是让1号塔的液位在允许的限度内波动，与此同时让流量作平稳缓慢地变化。

假如把图9-13中的流量控制系统删去，只设置1个液位控制系统，此时可有3种情况出现，如图9-14所示。其中，图9-14（a）所示的液位控制系统具有较强的控制作用（控制器的K c较大），所以在扰动作用后，液位变化不大，而流量发生较大的波动。图9-14（b）所示的液位控制系统的控制作用减弱（控制器的K c较小），在扰动作用后，液位经较弱的控制发生了一些变化，但流量的波动相对减弱了，此时液位、流量参数都产生一定的缓慢变化。图9-14（c）所示的液位控制器控制作用基本上消除（控制器的K c→0），在扰动作用后，由于控制系统基本不工作，所以液位大幅度波动，而流量变化较小。由此可以看出，图9-14（b）所示情况符合均匀控制的要求。

图9-14　前后设备的液位、流量关系

（a）K c较大；（b）K c较小；（c）K c→0(www.daowen.com)

均匀控制系统的名称来自系统所能完成的特殊控制任务，它使前后设备在物料供求上相互均匀、协调，统筹兼顾。均匀控制系统归纳起来有如下3个特点。

1）结构上无特殊性

从图9-14可看出，同样一单回路液位控制系统，由于控制作用强弱不一，它可以是个单回路液位定值控制系统，如图9-14（a）所示；也可以是一简单均匀控制系统，如图9-14（b）所示。因此，均匀控制是由控制目的来定的，而不是由控制系统的结构来定的。均匀控制系统在结构上无任何特殊性，它可以是一单回路控制系统的结构形式，也可以是一串级控制系统的结构形式，或者是一双冲量控制系统的结构形式。所以，普通结构形式的控制系统，能否实现均匀控制的目的，主要在于系统控制器的参数整定如何。可以说，均匀控制是通过降低控制回路灵敏度来获得的，而不是靠结构变化得到的。

2）参数应变化，而且应是缓慢地变化

因为均匀控制是前后设备物料供求之间的均匀，所以表征这2个物料的参数都不应为某一固定的数值。图9-14（a）、（c）均不符合均匀控制的要求，必须像图9-14（b）那样2个参数都变化，且变化得比较缓慢才行。那种试图把2个参数都稳定不变的想法是不能实现的。

需要注意的是，均匀控制在有些场合不是简单地让2个参数平均分摊，而是视前后设备的特性及重要性等因素来确定均匀的主次。这就是说，有时应以液位参数为主，有时则以流量参数为主，在确定均匀方案及参数整定时要考虑到这一点。

3）参数应限定在允许范围内变化

均匀控制系统中被控变量是非单一、定值的，允许它在设定值附近的范围内变化，即根据供求矛盾，2个参数的设定值不是定点而是定范围。例如，图9-13中2个串联的塔中，前塔的液位升降有规定的变化上下限，过高或过低可能造成冲塔现象或有抽干的危险。同样，后塔的进料流量也不能超越它所能承受的最大负荷和最低处理量，否则不能保证精馏过程的正常进行。

明确均匀控制的目的及其特点是十分必要的，因为在实际运行中，有时会因不清楚均匀控制的设计意图而变成单一参数的定值控制，或想把2个参数都调成一条直线，最终导致均匀控制系统的失败。