淺述PKS系統(tǒng)PID參數(shù)整定方法
鑒于重整裝置儀表控制回路自控率比較低,大部分回路都是手動操作,這樣不但增加了操作員的工作量,而且對產(chǎn)品質(zhì)量也有一定的影響,特編制了此PID參數(shù)整定方法。
一、修改PID參數(shù)必須有“SUPPERVISOR”及以上權(quán)限。
二、打開要修改的控制回路細(xì)目畫面,翻到下圖所示的頁面,修改PID控制回路整定的三個參數(shù)K,T1,T2。
三、PID參數(shù)代表的含義
K: 比例增益(放大倍數(shù)),范圍為0.0~240.0;
T1:積分時間,范圍為0.0~1440.0,單位為分鐘,0.0代表沒有積分作用;
T2:微分時間,范圍為0.0~1440.0,單位為分鐘,0.0代表沒有微分作用。
四、PID參數(shù)的作用
(1)比例調(diào)節(jié)的特點(diǎn):1、調(diào)節(jié)作用快,系統(tǒng)一出現(xiàn)偏差,調(diào)節(jié)器立即將偏差放大K倍輸出; 2、系統(tǒng)存在余差。
K越小,過渡過程越平穩(wěn),但余差越大;K增大,余差將減小,但是不能完全消除余差,只能起到粗調(diào)作用,但是K過大,過渡過程易振蕩,K太大時,就可能出現(xiàn)發(fā)散振蕩。
(2)積分調(diào)節(jié)的特點(diǎn):積分調(diào)節(jié)作用的輸出變化與輸入偏差的積分成正比,積分作用能消除余差,但降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,T1由大變小時,積分作用由弱到強(qiáng),消除余差的能力由弱到強(qiáng),只有消除偏差,輸出才停止變化。
(3)微分調(diào)節(jié)的特點(diǎn):微分調(diào)節(jié)的輸出是與被調(diào)量的變化率成正比,在引入微分作用后能全面提高控制質(zhì)量,但是微分作用太強(qiáng),會引起控制閥時而全開時而全關(guān),因此不能把T2取的太大,當(dāng)T2由小到大變化時,微分作用由弱到強(qiáng),對容量滯后有明顯的作用,但是對純滯后沒有效果。
五、如果要知道控制回路的作用方式,可以進(jìn)入控制回路的細(xì)目畫面,進(jìn)入下圖所示頁面:
其中“CONTROL ACTION”代表控制器作用方式,“REVERSE”表示反作用,“DIRECT”代表正作用。
六、控制器的選擇方法
(1)P控制器的選擇:它適用于控制通道滯后較小,負(fù)荷變化不大,允許被控量在一定范圍內(nèi)變化的系統(tǒng);
(2)PI控制器的選擇:它適用于滯后較小,負(fù)荷變化不大,被控量不允許有余差的控制系統(tǒng);
(3)PID控制器的選擇:它適用于負(fù)荷變化大,容量滯后較大,控制質(zhì)量要求又很高的控制系統(tǒng),比如溫度控制系統(tǒng)。
七、PID參數(shù)整定的方法
一般在工程應(yīng)用中采用經(jīng)驗湊試法。
經(jīng)驗湊試法在實踐中最為實用。在整定參數(shù)時,必須認(rèn)真觀察系統(tǒng)響應(yīng)情況,根據(jù)系統(tǒng)的響應(yīng)情況決定調(diào)整那些參數(shù)。觀察系統(tǒng)響應(yīng)效果,可以通過查看控制回路細(xì)目畫面中的實時趨勢曲線,衰減曲線最好是4:1,即前一個峰值與后一個峰值的比值為4:1。
經(jīng)驗值:在實際調(diào)試中,只能先大致設(shè)定一個經(jīng)驗值,然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改,這里的P代表比例度,P=1/K。
總之,在整定時不能讓系統(tǒng)出現(xiàn)發(fā)散振蕩,如出現(xiàn)發(fā)散振蕩,應(yīng)立即切為手動,等系統(tǒng)穩(wěn)定后減小放大倍數(shù)、增大積分時間或減小微分時間,重新切換到自動控制。
放大倍數(shù)越小,過渡過程越平穩(wěn),但余差越大。放大倍數(shù)越大,過渡過程容易發(fā)生振蕩。積分時間越小,消除余差就越快,但系統(tǒng)振蕩會較大,積分時間越大,系統(tǒng)消除余差的速度較慢。微分時間太大,系統(tǒng)振蕩次數(shù)增加,調(diào)節(jié)時間增加,微分太小,系統(tǒng)調(diào)節(jié)緩慢。
控制器參數(shù)湊試法的步驟:
因為比例作用是基本的控制作用,因此,首先把比例度湊試好,待過渡過程已基本穩(wěn)定,然后加積分作用消除余差,最后加入微分作用進(jìn)一步提高控制質(zhì)量,基本步驟如下:
(A)對P控制器,將放大倍數(shù)放在較小的位置,逐漸增大K,觀察被控量的過渡過程曲線,直到曲線滿意為止;
(B)對PI控制器,先置T1=0,按純比例作用整定放大倍數(shù)使之達(dá)到4:1衰減曲線;然后將K縮?。?0~20%),將積分時間T1由大到小逐步加入,直到獲得4:1衰減過程;
(C)對PID控制器,將T2=0;先按PI作用湊試程序整定K,T1參數(shù),然后將放大倍數(shù)增大到比原值大(10~20%)位置,T1也適當(dāng)減小之后,再把T2由小到大逐步加入,觀察過渡曲線,直到獲得滿意的過渡過程。
一句話:整定參數(shù)時要認(rèn)真觀察系統(tǒng)輸出及被調(diào)量的變化情況,再根據(jù)具體情況適當(dāng)修改PID參數(shù)??梢哉f,只要工藝技術(shù)員多花點(diǎn)時間,大多數(shù)控制系統(tǒng)采用PID調(diào)節(jié)都能滿足要求。
八、串極控制回路整定
串極控制回路的整定可以采用兩步法,即先整定副回路,再整定主回路;也可以采用一步法,即同時整定主副回路。
(1)在采用一步法整定時副回路的經(jīng)驗值為以下值,一般副回路只采用比例控制;
(2)將串極控制回路系統(tǒng)投入運(yùn)行,然后按單回路控制系統(tǒng)參數(shù)整定方法,整定主控制器的參數(shù);
(3)如果在整定過程中出現(xiàn)“共振”,只需減小主、副控制器的放大倍數(shù)就可以消除,如果共振太劇烈,可先切換到手動,待生產(chǎn)穩(wěn)定后,重新投運(yùn),重新整定。
總之:P作用是最基本的控制作用,加入I作用后可做到無差控制,提高控制精度,加入D作用能全面提高控制質(zhì)量。
九、注意事項
(1)參數(shù)整定前要先校驗傳感器和執(zhí)行器,保證現(xiàn)場儀表是正常的,可以先手動控制試一下,手動狀態(tài)測量參數(shù)應(yīng)該是穩(wěn)定可靠的。
(2)按經(jīng)驗值設(shè)定K參數(shù),暫時關(guān)掉積分調(diào)節(jié)試著切換到自動觀察階躍響應(yīng),此時應(yīng)特別注意控制器的輸出,一定要判斷一下回路是不是負(fù)反饋的(檢查設(shè)計和接線是否有漏洞,新系統(tǒng)調(diào)試的時候會遇到這種情況,如:需要關(guān)開度的時候,調(diào)節(jié)器偏偏是放大開度);
(3)在整定參數(shù)時要保證工藝穩(wěn)定,當(dāng)影響到產(chǎn)品質(zhì)量和工藝參數(shù)時要立即切到手動控制,待工藝生產(chǎn)穩(wěn)定后再投自動修改PID參數(shù)。
(4)如果是串級、比例控制回路,要先一個回路一個回路的整定,還應(yīng)注意先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的原則。
(5)在手動切到自動的時候,要保證給定值與測量值近乎一致。
通過以上介紹可知,PID參數(shù)整定是很重要的,它不僅影響到控制的平穩(wěn),還影響到生產(chǎn)過程產(chǎn)品質(zhì)量的問題。閑暇時間特編寫此PID參數(shù)整定方法,希望對重整裝置的工藝人員有所幫助。
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