調(diào)節(jié)器正/反作用的確定方法

一 調(diào)節(jié)器正/反作用的確定方法

調(diào)節(jié)系統(tǒng)投自動：往往在控制方案確定好且判斷出調(diào)節(jié)器的正/反作用后，最關鍵的是P、I、D參數(shù)如何整定，根據(jù)多年的現(xiàn)場工作經(jīng)驗，談談如何整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)，請大家在工程中參考。

在整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)前，要保證一個閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須是負反饋，即Ko*Kv*Kc＞0。

調(diào)節(jié)對象Ko：

閥門、執(zhí)行器開大，測量PV增加，則Ko＞0；反之，則Ko＜0；

調(diào)節(jié)閥門Kv：

閥門正作用（氣開、電開），則Kv＞0；閥門反作用（氣關、電關），則Kv＜0；

Ko、Kv的正負由工藝對象和生產(chǎn)安全決定，根據(jù)Ko、Kv的正負和Ko*Kv*Kc＞0，我們可以確定Kc的正負；

調(diào)節(jié)器Kc：

若Kc＞0，則調(diào)節(jié)器為反作用；若Kc＜0，則調(diào)節(jié)器為正作用；軟件組態(tài)中要設置正確,在裝置調(diào)試和開車及P、I、D參數(shù)整定前，調(diào)節(jié)器的正/反作用務必檢查，且正確無誤。

1、在整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)前，要保證測量準確、閥門動作靈活；

2、在整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)時，打好招呼，要求用戶工藝操作密切注意生產(chǎn)運行狀況，確保安全生產(chǎn)；

3、在整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)時，先投自動后串級，先投副環(huán)后主環(huán)，副環(huán)粗，主環(huán)細。在操作站CRT上，打開調(diào)節(jié)器的整定調(diào)整畫面窗口，改變給定值SP或輸出值OP，給出一個工藝允許的階躍信號，觀察測量值PV變化和趨勢圖，不斷修定PID參數(shù)，往往反復幾次，直至平穩(wěn)控制。實際中，一般能達到工藝滿意的一階特性即可。

二 經(jīng)驗PID整定參數(shù)預置

對介質(zhì)為流體（氣體、液體）情況，經(jīng)驗PID整定參數(shù)參考如下，（在出所前最好在軟件組態(tài)中要設置好，到現(xiàn)場再細調(diào)或不動）：

1、對流量調(diào)節(jié)（F）：

一般P=120～200%，I=50～100S，D=0S；

對防喘振系統(tǒng)：一般P=120～200%，I=20～40S，D=15～40S；

2、對壓力調(diào)節(jié)（P）：

一般P=120～180%，I=50～100S，D=0S；

對放空系統(tǒng)：一般P=80～160%，I=20～60S，D=15～40S；

3、對液位調(diào)節(jié)（L）：

1]、大容器（直徑4米、高2米以上塔罐）：一般P=80～120%，I=200～900S，D=0S；

2]、中容器（直徑2--4米、高1.5--2米塔罐）：一般P=100～160%，I=80～400S，D=0S；

3]、小容器（直徑2米、高1.5米以下塔罐）：一般P=120～300%，I=60～200S，D=0S；

4、對溫度調(diào)節(jié)（T）：

一般P=120～260%，I=50～200S，D=20～60S；

上述參數(shù)是經(jīng)驗性的東西，不是絕對的。另外實際中，有時一個調(diào)節(jié)系統(tǒng)工藝過程對象或閥門（定位器）存在問題，也能靠改變PID參數(shù)予以克服，使自動投入。投自動需要耐心觀察、不斷修正。實踐中能否投入自動，最關鍵的是閥門（定位器）、執(zhí)行器好用，動作靈活。

在一個串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)（例如：有2個調(diào)節(jié)器）中，整個內(nèi)環(huán)（副調(diào)，其Ko1*Kv1*Kc1＞0）相當于主環(huán)的Kv，它始終為正。PID參數(shù)整定的結(jié)果：觀察曲線，一般為一階特性即可（當然理論上為二階衰減特性）。

三 自動回路投入注意事項

1、基本原則：

裝置在運行時自動回路的投入應保證各工段的平穩(wěn)運行，主要參數(shù)不能出現(xiàn)較大的波動，其它輔助設備的壓力、液位、溫度等參數(shù)也不能出現(xiàn)影響裝置正常運行的過大波動。

2、同工藝操作人員的配合：

自動回路的投入屬于自動化改造工程調(diào)試工作。若是我方人員負責投自動回路，在進行此項工作時，應先向用戶操作人員講清我方的工作內(nèi)容，需要工藝操作人員如何配合，有何影響及出現(xiàn)意外情況應如何處理，調(diào)試結(jié)束后應通知工藝操作人員。自動回路首次投入前應要求工藝操作人員將該部分工況盡量調(diào)至相對穩(wěn)定狀態(tài)。

3、控制系統(tǒng)具體注意事項：

（1）所有自動回路的組態(tài)在出所前都應經(jīng)過嚴格測試。若其組態(tài)在現(xiàn)場有改動，在投入自動前應仔細檢查組態(tài)的信號流向及邏輯的正確性，信號切換部分要注意切換邏輯的時序問題。

組態(tài)應做到自動回路至現(xiàn)場的出口有可做人工干預的簡單邏輯部分，以便萬一有組態(tài)錯誤可以人工停止自動回路對現(xiàn)場的作用。

（2）投自動時可先將PID模塊的比例帶、積分時間的數(shù)值放大，將PID模塊輸出上限、輸出下限放至PID模塊當前跟蹤輸出值附近的一個可允許變動范圍內(nèi)，將PID模塊輸出變化率放小。

投入自動后，觀察PID模塊的動作方向是否正確，PID模塊輸入偏差的變化是否在正常范圍之內(nèi)，確認后再將PID模塊的幾種輸出限制相繼放開，恢復其正常作用，再根據(jù)調(diào)節(jié)品質(zhì)調(diào)節(jié)PID模塊各項的參數(shù)。

四 PID參數(shù)整定方法

1、基礎知識

在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，E=SP-PV。其中，E為偏差、SP為給定值、PV為測量值。當SP大于PV時為正偏差，反之為負偏差。

1）比例調(diào)節(jié)作用的動作與偏差的大小成正比；當比例度為100時，比例作用的輸出與偏差按各自量程范圍的1：1動作。當比例度為10時，按10：1動作。即比例度越小，比例作用越強。

比例作用太強會引起振蕩。太弱會造成比例欠調(diào)，造成系統(tǒng)收斂過程的波動周期太多，衰減比太小。其作用是穩(wěn)定被調(diào)參數(shù)。

2）積分調(diào)節(jié)作用的動作與偏差對時間的積分成正比。即偏差存在積分作用就會有輸出。它起著消除余差的作用。積分作用太強也會引起振蕩，太弱會使系統(tǒng)存在余差。

3）微分調(diào)節(jié)作用的動作與偏差的變化速度成正比。其效果是阻止被調(diào)參數(shù)的一切變化，有超前調(diào)節(jié)的作用。對滯后大的對象有很好的效果。

但不能克服純滯后。適用于溫度調(diào)節(jié)。使用微分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)收斂周期的時間縮短。微分時間太長也會引起振蕩。

2、整定方法

經(jīng)驗法是簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)應用最廣泛的整定方法，是一種試湊法。它通過參數(shù)預先設置和反復試湊來實現(xiàn)。參數(shù)的預置值要根據(jù)對象的特性和儀表的量程決定。儀表量程大的PID參數(shù)要適當加強作用。四類被調(diào)參數(shù)的一般范圍如下：

臨界比例度法是采用純比例將系統(tǒng)投入自動，此時積分時間放最大，微分時間放0。逐漸減小比例度，使系統(tǒng)剛剛出現(xiàn)等幅振蕩，記下這時的比例度Pbc和振蕩周期Tc，然后按下式計算PID的比例度和積分時間：P=2.2Pbc；T=0.85Tc。實際情況可能超出此范圍。

對于純滯后時間和時間常數(shù)較大的對象，MACS的PID不宜使用臨界比例度法，其較難找到Pbc。