PID控制智能閥門(mén)設(shè)置原理

PID控制智能閥門(mén)設(shè)置原理

許多控制系統(tǒng)是以PID控制功能為中心構(gòu)成的，這些過(guò)程控制都在調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)獲得良好控制效果跟PID參數(shù)設(shè)置、控制方案、PID調(diào)節(jié)器內(nèi)部PID控制算法和被控系統(tǒng)自身特性等均有關(guān)系，昌暉儀表在本文著重分析控制系統(tǒng)用調(diào)節(jié)器不易控制的主要原因。適用于需要控制閥門(mén)正反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于紡織機(jī)械、陶瓷等行業(yè)中，取消伺服放大器，直接控制帶閥位顯示pid 控制反饋或無(wú)閥位反饋（行程時(shí)間為10～480 秒）的電動(dòng)執(zhí)行器，雙30 線(xiàn)模擬光柱分別顯示輸出信號(hào)和閥位反饋信號(hào)的百分比。

技術(shù)參數(shù)：
1．輸入信號(hào)類(lèi)型：熱電偶、熱電阻、電壓、電流、電阻
2．測(cè)量精度：0.2%f.s±1個(gè)字，自動(dòng)對(duì)溫漂、時(shí)漂進(jìn)行補(bǔ)償
3．顯示方式：八位高亮 led顯示
4．顯示范圍：-1999 ~ 9999
5．輸出方式：繼電器正反轉(zhuǎn)輸出、模擬量、ssr、scr等輸出方式，可選
6．反饋：模擬量反饋信號(hào)或者虛擬閥門(mén)反饋信號(hào)
7．控制方式：專(zhuān)家pid控制算法，帶自整定功能
8．帶手自動(dòng)無(wú)擾切換功能
9．帶給定值限值功能
10．溫度補(bǔ)償：0~50℃數(shù)字式溫度自動(dòng)補(bǔ)償
11．使用環(huán)境：環(huán)境溫度 0~50℃，相對(duì)濕度 ≤ 85%，避免強(qiáng)腐蝕氣體
12．電源：開(kāi)關(guān)電源100 ~ 240vac(50hz/60hz)，功耗 ≤ 4w
13．其它：具有修正、冷端補(bǔ)償、數(shù)字濾波、加熱功率分段限制、外部給定等功能。還具有開(kāi)關(guān)量輸入、打印接口等擴(kuò)展功能

一PID控制智能閥門(mén)設(shè)置原理調(diào)節(jié)器正/反作用的確定方法
調(diào)節(jié)系統(tǒng)投自動(dòng)：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，關(guān)鍵的是P、I、D參數(shù)如何整定，根據(jù)多年的現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勅绾握ㄕ{(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)，請(qǐng)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(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須是負(fù)反饋，即KoKvKc ＞0。調(diào)節(jié)對(duì)象Ko：閥門(mén)、執(zhí)行器開(kāi)大，測(cè)量PV增加，則Ko＞0；反之，則Ko＜0； 
調(diào)節(jié)閥門(mén)Kv：
閥門(mén)正作用（氣開(kāi)、電開(kāi)），則Kv＞0；閥門(mén)反作用（氣關(guān)、電關(guān)），則Kv＜0；
Ko、Kv的正負(fù)由工藝對(duì)象和生產(chǎn)安全決定，根據(jù)Ko、Kv的正負(fù)和Ko*Kv*Kc ＞0，我們可以確定Kc的正負(fù)；
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(shè)置正確,在裝置調(diào)試和開(kāi)車(chē)及P、I、D參數(shù)整定前，調(diào)節(jié)器的正/反作用務(wù)必檢查，且正確無(wú)誤。
1、在整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)前，要保證測(cè)量準(zhǔn)確、閥門(mén)動(dòng)作靈活；
2、在整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)時(shí)，打好招呼，要求用戶(hù)工藝操作密切注意生產(chǎn)運(yùn)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(shí)，先投自動(dòng)后串級(jí)，先投副環(huán)后主環(huán)，副環(huán)粗，主環(huán)細(xì)。在操作站CRT上，打開(kāi)調(diào)節(jié)器的整定調(diào)整畫(huà)面窗口，改變給定值SP或輸出值OP，給出一個(gè)工藝允許的階躍信號(hào)，觀(guān)察測(cè)量值PV變化和趨勢(shì)圖，不斷修定PID參數(shù)，往往反復(fù)幾次，直至平穩(wěn)控制。實(shí)際中，一般能達(dá)到工藝滿(mǎn)意的一階特性即可。

二PID控制智能閥門(mén)設(shè)置原理經(jīng)驗(yàn)PID整定參數(shù)預(yù)置
對(duì)介質(zhì)為流體（氣體、液體）情況，經(jīng)驗(yàn)PID整定參數(shù)參考如下，（在出所前在軟件組態(tài)中要設(shè)置好，到現(xiàn)場(chǎng)再細(xì)調(diào)或不動(dòng)）：
1、 對(duì)流量調(diào)節(jié)（F）：
一般P=120～200%，I=50～100S，D=0S；
對(duì)防喘振系統(tǒng)：一般P=120～200%，I=20～40S，D=15～40S；
2、 對(duì)壓力調(diào)節(jié)（P）：
一般P=120～180%，I=50～100S，D=0S；
對(duì)放空系統(tǒng)：一般P=80～160%，I=20～60S，D=15～40S；
3、 對(duì)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(duì)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(yàn)性的東西，不是的。另外實(shí)際中，有時(shí)一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)工藝過(guò)程對(duì)象或閥門(mén)（定位器）存在問(wèn)題，也能靠改變PID參數(shù)予以克服，使自動(dòng)投入。投自動(dòng)需要耐心觀(guān)察、不斷修正。實(shí)踐中能否投入自動(dòng)，關(guān)鍵的是閥門(mén)（定位器）、執(zhí)行器好用，動(dòng)作靈活。
在一個(gè)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（例如：有2個(gè)調(diào)節(jié)器）中，整個(gè)內(nèi)環(huán)（副調(diào)，其Ko1*Kv1*Kc1 ＞0）相當(dāng)于主環(huán)的Kv，它始終為正。PID參數(shù)整定的結(jié)果：觀(guān)察曲線(xiàn)，一般為一階特性即可（當(dāng)然理論上為二階衰減特性）。

三 PID控制智能閥門(mén)設(shè)置原理自動(dòng)回路投入注意事項(xiàng)
1、基本原則：
裝置在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)回路的投入應(yīng)保證各工段的平穩(wěn)運(yùn)行，主要參數(shù)不能出現(xiàn)較大的波動(dòng)，其它輔助設(shè)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(yùn)行的過(guò)大波動(dòng)。
2、同工藝操作人員的配合：
自動(dòng)回路的投入屬于自動(dòng)化改造工程調(diào)試工作。若是我方人員負(fù)責(zé)投自動(dòng)回路，在進(jìn)行此項(xiàng)工作時(shí)，應(yīng)先向用戶(hù)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(yīng)如何處理，調(diào)試結(jié)束后應(yīng)通知工藝操作人員。自動(dòng)回路*投入前應(yīng)要求工藝操作人員將該部分工況盡量調(diào)至相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。
3、控制系統(tǒng)具體注意事項(xiàng)：
（1） 所有自動(dòng)回路的組態(tài)在出所前都應(yīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試。若其組態(tài)在現(xiàn)場(chǎng)有改動(dòng)，在投入自動(dòng)前應(yīng)仔細(xì)檢查組態(tài)的信號(hào)流向及邏輯的正確性，信號(hào)切換部分要注意切換邏輯的時(shí)序問(wèn)題。組態(tài)應(yīng)做到自動(dòng)回路至現(xiàn)場(chǎng)的出口有可做人工干預(yù)的簡(jiǎn)單邏輯部分，以便萬(wàn)一有組態(tài)錯(cuò)誤可以人工停止自動(dòng)回路對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的作用。
（2） 投自動(dòng)時(shí)可先將PID模塊的比例帶、積分時(shí)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(dāng)前跟蹤輸出值附近的一個(gè)可允許變動(dòng)范圍內(nèi)，將PID模塊輸出變化率放小。投入自動(dòng)后，觀(guān)察PID模塊的動(dòng)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(rèn)后再將PID模塊的幾種輸出限制相繼放開(kāi)，恢復(fù)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(xiàng)的參數(shù)。

四PID控制智能閥門(mén)設(shè)置原理PID參數(shù)整定方法

1、基礎(chǔ)知識(shí)
在自動(dòng)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(cè)量值。當(dāng)SP大于PV時(shí)為正偏差，反之為負(fù)偏差。
1）比例調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作與偏差的大小成正比；當(dāng)比例度為100時(shí)，比例作用的輸出與偏差按各自量程范圍的1：1動(dòng)作。當(dāng)比例度為10時(shí)，按10：1動(dòng)作。即比例度越小，比例作用越強(qiáng)。比例作用太強(qiáng)會(huì)引起振蕩。太弱會(huì)造成比例欠調(diào)，造成系統(tǒng)收斂過(guò)程的波動(dòng)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(dòng)作與偏差對(duì)時(shí)間的積分成正比。即偏差存在積分作用就會(huì)有輸出。它起著消除余差的作用。積分作用太強(qiáng)也會(huì)引起振蕩，太弱會(huì)使系統(tǒng)存在余差。
3）微分調(diào)節(jié)作用的動(dòng)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(duì)滯后大的對(duì)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(shí)間縮短。微分時(shí)間太長(zhǎng)也會(huì)引起振蕩。

2、 整定方法
經(jīng)驗(yàn)法是簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用整定方法，是一種試湊法。它通過(guò)參數(shù)預(yù)先設(shè)置和反復(fù)試湊來(lái)實(shí)現(xiàn)。參數(shù)的預(yù)置值要根據(jù)對(duì)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(dāng)加強(qiáng)作用。四類(lèi)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(dòng)，此時(shí)積分時(shí)間放，微分時(shí)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(shí)的比例度Pbc和振蕩周期Tc，然后按下式計(jì)算PID的比例度和積分時(shí)間：P=2.2Pbc；T=0.85Tc。實(shí)際情況可能超出此范圍。