Honeywell_DCS_控制回路PID參數(shù)整定方法

1、Honeywell PKS系統(tǒng)控制回路PID參數(shù)整定方法鑒于目前一聯(lián)合裝置儀表回路自控率比較低，大部分的回路都是手動(dòng)操作，這樣不但增加了操作員的工作量，而且對(duì)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。修改PID參數(shù)必須有“SUPV（班長）”及以上權(quán)限權(quán)限，具體權(quán)限設(shè)置切換方法如下；一、 打開要修改的控制回路細(xì)目畫面，翻到下圖所示的頁面（Loop Tune），修改PID控制回路整定的三個(gè)參數(shù)K，T1，T2；二、 PID參數(shù)代表的含義Control Action：控制器的作用方式，正作用（DIRECT），反作用（REVERSE）；Overal Gain（K）： 比例增益（放大倍數(shù)），范

2、圍為0.0240.0；T1：積分時(shí)間，范圍為0.01440.0，單位為分鐘，0.0代表沒有積分作用；T2：微分時(shí)間，范圍為0.01440.0，單位為分鐘，0.0代表沒有微分作用。三、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(shí)，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(shí)，積分作用由弱到強(qiáng)，消

3、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(huì)引起控制閥時(shí)而全開時(shí)而全關(guān)，因此不能把T2取的太大，當(dāng)T2由小到大變化時(shí)，微分作用由弱到強(qiáng)，對(duì)容量滯后有明顯的作用，但是對(duì)純滯后沒有效果。 四、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

4、制系統(tǒng)，比如溫度控制系統(tǒng)。五、PID參數(shù)整定的方法一般在工程應(yīng)用中采用經(jīng)驗(yàn)湊試法。經(jīng)驗(yàn)湊試法在實(shí)踐中最為實(shí)用。在整定參數(shù)時(shí)，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(shí)時(shí)趨勢曲線，衰減曲線最好是4：1，即前一個(gè)峰值與后一個(gè)峰值的比值為4：1。11/4et經(jīng)驗(yàn)值：在實(shí)際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改，這里的P代表比例度，P1/K。 參數(shù)范圍控制系統(tǒng)P（1 / K）KT1 / MinT2 / Min液位20 80 1.25 5.0壓力30 70 1.43 3.40.43流量40 100 1.0 2.50.

5、11溫度20 60 1.7 53100.31總之，在整定時(shí)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(dòng)，等系統(tǒng)穩(wěn)定后減小放大倍數(shù)、增大積分時(shí)間或減小微分時(shí)間，重新切換到自動(dòng)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(shí)間越小，消除余差就越快，但系統(tǒng)振蕩會(huì)較大，積分時(shí)間越大，系統(tǒng)消除余差的速度較慢。微分時(shí)間太大，系統(tǒng)振蕩次數(shù)增加，調(diào)節(jié)時(shí)間增加，微分太小，系統(tǒng)調(diào)節(jié)緩慢?？刂破鲄?shù)湊試法的步驟：因?yàn)楸壤饔檬腔镜目刂谱饔茫虼?，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：（

6、A）對(duì)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(duì)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?。?020），將積分時(shí)間T1由大到小逐步加入，直到獲得4：1衰減過程；（C）對(duì)PID控制器，將T20；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（1020）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(shí)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(shí)間，大多數(shù)控制系統(tǒng)

7、采用PID調(diào)節(jié)都能滿足要求。六、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(shí)整定主副回路。（1）在采用一步法整定時(shí)副回路的經(jīng)驗(yàn)值為以下值，一般副回路只采用比例控制：副變量放大倍數(shù)（K）比例度（P）溫度5.0 1.720 60壓力3.0 1.430 70流量2.5 1.2540% 80%液位5.0 1.2520% 80%（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(dòng)，待生產(chǎn)穩(wěn)定后，重新投運(yùn)

8、，重新整定?？傊篜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。七、注意事項(xiàng)（1） 參數(shù)整定前要先校驗(yàn)傳感器和執(zhí)行器，保證現(xiàn)場儀表是正常的，可以先手動(dòng)控制試一下，手動(dòng)狀態(tài)測量參數(shù)應(yīng)該是穩(wěn)定可靠的。（2） 按經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定K參數(shù)，暫時(shí)關(guān)掉積分調(diào)節(jié)試著切換到自動(dòng)觀察階躍響應(yīng)，此時(shí)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(jì)和接線是否有漏洞，新系統(tǒng)調(diào)試的時(shí)候會(huì)遇到這種情況，如：需要關(guān)開度的時(shí)候，調(diào)節(jié)器偏偏是放大開度）；（3） 在整定參數(shù)時(shí)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(shí)要立即切到手動(dòng)控制，待工藝生產(chǎn)穩(wěn)定后再投自動(dòng)修改P

9、ID參數(shù)。（4） 如果是串級(jí)、比例控制回路，要先一個(gè)回路一個(gè)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(dòng)切到自動(dòng)的時(shí)候，要保證給定值與測量值近乎一致，但對(duì)于一聯(lián)合Honeywell DCS不存在這個(gè)問題，在手動(dòng)時(shí)給定值是自動(dòng)跟蹤測量值的。 八、PID參數(shù)整定速記法參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查先是比例后積分，最后再把微分加曲線振蕩很頻繁，放大倍數(shù)要放小曲線漂浮繞大灣，放大倍數(shù)往大扳曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降曲線波動(dòng)周期長，積分時(shí)間再加長曲線振蕩頻率快，先把微分降下來動(dòng)差大來波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低九、典型控制回路1、 單回

10、路控制：（1） 控制閥作用方式選擇原則：控制閥按作用方式分氣開、氣關(guān)兩種。氣開閥即隨著信號(hào)壓力的增加而開度加大，無信號(hào)時(shí)，閥處于全關(guān)狀態(tài)；反之，隨著信號(hào)壓力的增加，閥逐步關(guān)閉，無信號(hào)時(shí)，閥處于全開狀態(tài)即為氣關(guān)閥。選擇原則主要是：從生產(chǎn)的安全出發(fā)、從保證產(chǎn)品質(zhì)量、從降低原料和動(dòng)力的損耗、從介質(zhì)特點(diǎn)這幾方面考慮。（2） 控制器作用方式選擇：選擇原則：使整個(gè)單回路構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)。規(guī)定：控制閥：氣開式為“”，氣關(guān)式為“”；控制器：正作用為“”，反作用為“”；對(duì) 象：當(dāng)通過控制閥的物料或能量增加時(shí)，按工藝機(jī)理分析，若被控量隨之增加為“”，隨之降低為“”；變送器：一般視為正環(huán)節(jié)。則控制器正、反作用選擇判別

11、式為：（ 控制器“” ） （ 控制閥“” ） （ 對(duì)象“” ）“”2、 串級(jí)回路控制：在單回路控制系統(tǒng)中已指出，控制器正、反作用方式的選擇原則是使整個(gè)控制系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)，并且給出了“乘積為負(fù)”的判別式。這一判別式同樣適用于串級(jí)控制系統(tǒng)主、副控制器正、反作用方式選擇。（1） 主控制器作用方式選擇：（ 主控制器 ） （ 副對(duì)象 ） （ 主對(duì)象 ） （ ）因此：當(dāng)主、副變量同向變化時(shí)，主控制器應(yīng)選反作用方式，反向變化則應(yīng)選正作用方式。（2） 副控制器作用方式選擇：（ 副控制器 ） （ 控制閥 ） （ 副對(duì)象 ） （ ）（3） 串級(jí)控制回路投運(yùn)：所謂投運(yùn)，就是通過適當(dāng)?shù)牟襟E使主、副控制器從手動(dòng)工作

12、狀態(tài)轉(zhuǎn)到工作狀態(tài)。串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)方法，總的說來有兩種：一是先投副環(huán)后投主環(huán)；另一種是先投主環(huán)后投副環(huán)。目前普遍采用的投運(yùn)方法是第一種，投運(yùn)的時(shí)候要保證無擾動(dòng)切換，由于Honeywell DCS帶PV自動(dòng)跟蹤功能所以基本上可以做到無擾動(dòng)切換，而且投運(yùn)實(shí)現(xiàn)比較簡單。3、 分程控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)是一個(gè)控制器的輸出信號(hào)去控制兩臺(tái)或以上的控制閥，每一個(gè)控制閥僅在輸出信號(hào)整個(gè)范圍的某段信號(hào)內(nèi)工作。即多閥而且分程。實(shí)現(xiàn)方法主要用兩種：一是通過每個(gè)控制閥上的閥門定位器實(shí)現(xiàn)，二是通過DCS軟件實(shí)現(xiàn)，在采用DCS控制的情況下我們一般通過DCS組態(tài)實(shí)現(xiàn)。在分程控制系統(tǒng)中，按照控制閥的氣開與氣關(guān)作用方式可分為兩類：一類是閥門同向動(dòng)作，即隨著控制閥輸入信號(hào)的增大或減少，閥門都開大或都開小，另一類是閥門異向動(dòng)作，即隨著控制閥輸入信號(hào)的增大或減少，閥門總是按一臺(tái)閥關(guān)而另一臺(tái)閥開的方向動(dòng)作?？刂崎y的同向或異向動(dòng)作的選擇全由工藝的需要來確定。具體如下圖：4、 比值控制回路比值控制回路是把兩種或兩種以上的物料量自動(dòng)地保持一定