Honeywell_DCS_控制回路PID参数整定方法

Honeywell DCS 控制回路控制回路 PID 参数整定方法参数整定方法 鉴于目前一联合装置仪表回路自控率比较低 大部分的回路都是手动操作 这样不但增加了操作员的工作量 而且对产品质量也有一定的影响 特编制了 此 PID 参数整定方法 一 修改 PID 参数必须有 SUPPERVISOR 及以上权限权限 用键盘钥 匙可以 切换权限 钥匙已送交一联合主任陈胜手中 二 打开要修改的控制回路细目画面 翻到下图所示的页面 修改 PID 控 制回 路整定的三个参数 K T1 T2 三 PID 参数代表的含义 K 比例增益 放大倍数 范围为 0 0 240 0 T1 积分时间 范围为 0 0 1440 0 单位为分钟 0 0 代表没有积分作用 T2 微分时间 范围为 0 0 1440 0 单位为分钟 0 0 代表没有微分作用 四 PID 参数的作用 1 比例调节的特点 1 调节作用快 系统一出现偏差 调节器立即将 偏差放大 K 倍输出 2 系统存在余差 K 越小 过渡过程越平稳 但余差越大 K 增大 余差将减小 但是不能 完全消除余差 只能起到粗调作用 但是 K 过大 过渡过程易振荡 K 太大时 就可能出现发散振荡 比例调节作用 是按比例反应系统的偏差 系统一旦出现了偏差 比例调节立即产生比例调节作用 是按比例反应系统的偏差 系统一旦出现了偏差 比例调节立即产生 调节作用用以减少偏差 比例作用大 可以加快调节 减少误差 但是过大的比例 使系调节作用用以减少偏差 比例作用大 可以加快调节 减少误差 但是过大的比例 使系 统的稳定性下降 甚至造成系统的不稳定 统的稳定性下降 甚至造成系统的不稳定 2 积分调节的特点 积分调节作用的输出变化与输入偏差的积分成正比 积分作用能消除余差 但降低了系统的稳定性 T1 由大变小时 积分作用由弱 到强 消除余差的能力由弱到强 只有消除偏差 输出才停止变化 积分调节作用 是使系统消除稳态误差 提高无差度 因为有误差 积分调节就进行 积分调节作用 是使系统消除稳态误差 提高无差度 因为有误差 积分调节就进行 直至无差 积分调节停止 积分调节输出一常值 积分作用的强弱取决与积分时间常数直至无差 积分调节停止 积分调节输出一常值 积分作用的强弱取决与积分时间常数 TiTi TiTi 越小 积分作用就越强 反之越小 积分作用就越强 反之 TiTi 大则积分作用弱 加入积分调节可使系统稳定性大则积分作用弱 加入积分调节可使系统稳定性 下降 动态响应变慢 积分作用常与另两种调节规律结合 组成下降 动态响应变慢 积分作用常与另两种调节规律结合 组成 PIPI 调节器或调节器或 PIDPID 调节器 调节器 3 微分调节的特点 微分调节的输出是与被调量的变化率成正比 在引 入微分作用后能全面提高控制质量 但是微分作用太强 会引起控制阀时而全 开时而全关 因此不能把 T2 取的太大 当 T2 由小到大变化时 微分作用由弱 到强 对容量滞后有明显的作用 但是对纯滞后没有效果 微分调节作用 微分作用反映系统偏差信号的变化率 具有预见性 能预见偏差变化微分调节作用 微分作用反映系统偏差信号的变化率 具有预见性 能预见偏差变化 的趋势 因此能产生超前的控制作用 在偏差还没有形成之前 已被微分调节作用消除 的趋势 因此能产生超前的控制作用 在偏差还没有形成之前 已被微分调节作用消除 因此 可以改善系统的动态性能 在微分时间选择合适情况下 可以减少超调 减少调节因此 可以改善系统的动态性能 在微分时间选择合适情况下 可以减少超调 减少调节 时间 微分作用对噪声干扰有放大作用 因此过强时间 微分作用对噪声干扰有放大作用 因此过强 的加微分调节 对系统抗干扰不利 此的加微分调节 对系统抗干扰不利 此 外 微分反应的是变化率 而当输入没有变化时 微分作用输出为零 微分作用不能单独外 微分反应的是变化率 而当输入没有变化时 微分作用输出为零 微分作用不能单独 使用 需要与另外两种调节规律相结合 组成使用 需要与另外两种调节规律相结合 组成 PDPD 或或 PIDPID 控制器 控制器 五 如果要知道控制回路的作用方式 可以进入控制回路的细目画面 进 入下图所示页面 其中 CTLACTN 代表控制器作用方式 REVERSE 表示反作用 DIRECT 代表正作用 六 控制器的选择方法 1 P 控制器的选择 它适用于控制通道滞后较小 负荷变化不大 允许被控量在 一定范围内变化的系统 2 PI 控制器的选择 它适用于滞后较小 负荷变化不大 被控量不允许有余差的 控制系统 3 PID 控制器的选择 它适用于负荷变化大 容量滞后较大 控制质量要求又很 高的控制系统 比如温度控制系统 七 PID 参数整定的方法 一般在工程应用中采用经验凑试法 经验凑试法在实践中最为实用 在整定参数时 必须认真观察系统响应情 况 根据系统的响应情况决定调整那些参数 观察系统响应效果 可以通过查 看控制回路细目画面中的实时趋势曲线 衰减曲线最好是 4 1 即前一个峰值 与后一个峰值的比值为 4 1 1 1 4 e t 经验值 在实际调试中 只能先大致设定一个经验值 然后根据调节效果 修改 这里的 P 代表比例度 P 1 K P 1 K KT1 T2 参数范围 控制系统 MinMin 液位 20 80 1 25 5 0 压力 30 70 1 43 3 4 0 4 3 流量 40 100 1 0 2 5 0 1 1 温度 20 60 1 7 53 100 3 1 总之 在整定时不能让系统出现发散振荡 如出现发散振荡 应立即切为 手动 等系统稳定后减小放大倍数 增大积分时间或减小微分时间 重新切换 到自动控制 放大倍数越小 过渡过程越平稳 但余差越大 放大倍数越大 过渡过程 容易发生振荡 积分时间越小 消除余差就越快 但系统振荡会较大 积分时间 越大 系统消除余差的速度较慢 微分时间太大 系统振荡次数增加 调节时 间增加 微分太小 系统调节缓慢 控制器参数凑试法的步骤 因为比例作用是基本的控制作用 因此 首先把比例度凑试好 待过渡过 程已基本稳定 然后加积分作用消除余差 最后加入微分作用进一步提高控制 质量 基本步骤如下 A 对 P 控制器 将放大倍数放在较小的位置 逐渐增大 K 观察 被控量的过渡过程曲线 直到曲线满意为止 B 对 PI 控制器 先置 T1 0 按纯比例作用整定放大倍数使之达到 4 1 衰减曲线 然后将 K 缩小 10 20 将积分时间 T1 由大到小逐步加 入 直到获得 4 1 衰减过程 C 对 PID 控制器 将 T2 0 先按 PI 作用凑试程序整定 K T1 参 数 然后将放大倍数增大到比原值大 10 20 位置 T1 也适当减小之后 再把 T2 由小到大逐步加入 观察过渡曲线 直到获得满意的过渡过程 一句话 整定参数时要认真观察系统输出及被调量的变化情况 再根据具 体情况适当修改 PID 参数 可以说 只要工艺技术员多花点时间 大多数控制 系统采用 PID 调节都能满足要求 八 串极控制回路整定 串极控制回路的整定可以采用两步法 即先整定副回路 再整定主回 路 也可以采用一步法 即同时整定主副回路 1 在采用一步法整定时副回路的经验值为以下值 一般副回路只采用比 例控制 副变量放大倍数 K 比例度 P 温度5 0 1 720 60 压力3 0 1 430 70 流量2 5 1 2540 80 液位5 0 1 2520 80 2 将串极控制回路系统投入运行 然后按单回路控制系统参数整定方法 整定主控制器的参数 3 如果在整定过程中出现 共振 只需减小主 副控制器的放大倍数 就可以消除 如果共振太剧烈 可先切换到手动 待生产稳定后 重新投运 重新整定 总之 P 作用是最基本的控制作用 加入 I 作用后可做到无差控制 提高控制精度 加入 D 作用能全面提高控制质量 九 注意事项 1 参数整定前要先校验传感器和执行器 保证现场仪表是正常的 可以先手 动控制试一下 手动状态测量参数应该是稳定可靠的 2 按经验值设定 K 参数 暂时关掉积分调节试着切换到自动观察阶跃响应 此时应特别注意控制器的输出 一定要判断一下回路是不是负反馈的 检 查设计和接线是否有漏洞 新系统调试的时候会遇到这种情况 如 需要关开 度的时候 调节器偏偏是放大开度 3 在整定参数时要保证工艺稳定 当影响到产品质量和工艺参数时要立即切 到手动控制 待工艺生产稳定后再投自动修改 PID 参数 4 如果是串级 比例控制回路 要先一个回路一个回路的整定 还应注意先 内环后外环的原则 5 在手动切到自动的时候 要保证给定值与测量值近乎一致 但对于一联合 Honeywell DCS 不存在这个问题 在手动时给定值是自动跟踪测量值的 十 PID 参数整定速记法 参数整定找最佳 从小到大顺序查 先是比例后积分 最后再把微分加 曲线振荡很频繁 放大倍数要放小 曲线漂浮绕大湾 放大倍数往大扳 曲线偏离回复慢 积分时间往下降 曲线波动周期长 积分时间再加长 曲线振荡频率快 先把微分降下来 动差大来波动慢 微分时间应加长 理想曲线两个波 前高后低 4 比 1 一看二调多分析 调节质量不会低 十一 典型控制回路 1 单回路控制 1 控制阀作用方式选择原则 控制阀按作用方式分气开 气关两种 气开阀即随着信号压力的增加而开度加大 无 信 号时 阀处于全关状态 反之 随着信号压力的增加 阀逐步关闭 无信号时 阀处 于全开状态即为气关阀 选择原则主要是 从生产的安全出发 从保证产品质量 从降低原料和动力的损 耗 从介质特点这几方面考虑 2 控制器作用方式选择 选择原则 使整个单回路构成负反馈系统 规定 控制阀 气开式为 气关式为 控制器 正作用为 反作用为 对 象 当通过控制阀的物料或能量增加时 按工艺机理分析 若被控量随之增加为 随之降低为 变送器 一般视为正环节 则控制器正 反作用选择判别式为 控制器 控制阀 对象 2 串级回路控制 在单回路控制系统中已指出 控制器正 反作用方式的选择原则是使整个控制系统构成负 反馈系统 并且给出了 乘积为负 的判别式 这一判别式同样适用于串级控制系统主 副控制器正 反作用方式选择 1 主控制器作用方式选择 主控制器 副对象 主对象 因此 当主 副变量同向变化时 主控制器应选反作用方式 反向变化则应选正作用 方 式 2 副控制器作用方式选择 副控制器 控制阀 副对象 3 串级控制回路投运 所谓投运 就是通过适当的步骤使主 副控制器从手动工作状态转到工作 状 态 串级控制系统的投运方法 总的说来有两种 一是先投副环后投主环 另一种是先投主环后投副环 目前普遍采用的投运方法是第一种 投运的时候 要保证无扰动切换 由于 Honeywell DCS 带 PV 自动跟踪功能所以基本上可以 做到无扰动切换 而且投运实现比较简单 3 分程控制系统 分程控制系统是一个控制器的输出信号去控制两台或以上的控制阀 每一 个 控制阀仅在输出信号整个范围的某段信号内工作 即多阀而且分程 实现方法主要用两种 一是通过每个控制阀上的阀门定位器实现 二 是通过 DCS 软件实现 在采用 DCS 控制的情况下我们一般通过 DCS 组态实现 在分程控制系统中 按照控制阀的气开与气关作用方式可分为两类 一类是阀门同向动作 即随着控制阀输入信号的增大或减少 阀门都开大或都 开小 另一类是阀门异向动作 即随着控制阀输入信号的增大或减少 阀门总 是按一台阀关而另一台阀开的方向动作 控制阀的同向或异向动作的选择全由 工艺的需要来