DCS系统的PID整定很复杂?看完这个故事你就懂了

文章来源:石油石化行业资讯,“流程工业”编辑整理发布。 发布时间:2016-08-03
当今大部分炼化企业已基本采用了DCS进行控制,DCS系统好比指挥各类炼油化工装置生产运行的神经中枢系统,DCS能否发挥其应有的作用与其能否顺利投自动息息相关,而DCS自控率又与PID参数整定密不可分。为便于大家理解PID整定,流程君推荐一个小故事,通俗诠释这个处于自动与工艺边界领域的知识点。

PID是比例、积分、微分的缩写。一个自动控制系统能否发挥良好的控制效果,与被控对象的特性、干扰形式与大小、控制方案的确定及控制器的参数整定有着密切关系。PID的整定往往需要操作者具备一定的仪表、控制与工艺知识,总体而言是一个综合性的技术活儿。很多装置的操作单元投不了自动,其实说到根上,是PID整定没弄好。

小明从老师那里接到这样一个任务:

有一个水缸有点儿漏水(而且漏水的速度还不一定固定不变),老师要求水面高度维持在某个位置,一旦发现水面高度低於要求位置,就要往水缸里加水。

小明接到任务后就一直守在水缸旁边,时间长就觉得无聊,就跑到房里看小说了,每30分钟来检查一次水面高度。水漏得太快,每次小明来检查时,水都快漏完了,离要求的高度相差很远,小明改为每3分钟来检查一次,结果每次来水都没怎麼漏,不需要加水,来得太频繁做的是无用功。几次试验后,确定每10分钟来检查一次。这个检查时间就称为采样周期。

开始小明用瓢加水,水龙头离水缸有十几米的距离,经常要跑好几趟才加够水,於是小明又改为用桶加,一加就是一桶,跑的次数少了,加水的速度也快了,但好几次将缸给加溢出了,不小心弄湿了几次鞋,小明又动脑筋,我不用瓢也不用桶,老子用盆,几次下来,发现刚刚好,不用跑太多次,也不会让水溢出。这个加水工具的大小就称为比例系数。

小明又发现水虽然不会加过量溢出了,有时会高过要求位置比较多,还是有打湿鞋的危险。他又想了个办法,在水缸上装一个漏斗,每次加水不直接倒进水缸,而是倒进漏斗让它慢慢加。这样溢出的问题解决了,但加水的速度又慢了,有时还赶不上漏水的速度。於是他试著变换不同大小口径的漏斗来控制加水的速度,最后终於找到了满意的漏斗。漏斗的时间就称为积分时间。

小明终於喘了一口,但任务的要求突然严了,水位控制的及时性要求大大提高,一旦水位过低,必顸立即将水加到要求位置,而且不能高出太多,否则不给工钱。小明又为难了!於是他又开努脑筋,终於让它想到一个办法,常放一盆备用水在旁边,一发现水位低了,不经过漏斗就是一盆水下去,这样及时性是保证了,但水位有时会高多了。他又在要求水面位置上面一点将水凿一孔,再接一根管子到下面的备用桶里这样多出的水会从上面的孔里漏出来。这个水漏出的快慢就称为微分时间。经过这一系列的折腾,小明终于算是完成了老师交待的任务,可以松一口气了。

小结

小明的方法,其实属于PID整定中常见的经验凑试法。这种方法的的特点是操作简单,适用于各种控制系统,因此应用非常广泛。特别是外界干扰作用频繁,记录曲线不规则的控制系统,采用此法最为合适。但是此法主要是靠经验,在缺乏实际经验或过渡过程本身较慢时,往往费时较多。为了缩短整定时间,可以运用优选法,使每次参数改变的大小和方向都有一定的目的性。

总之在一个控制系统投运时,控制器的参数必须整定,才能获得满意的控制质量。同时,在生产进行的过程中,如果工艺条件改变,或负荷有很大变化,被控的对象特性就要改变,因此,控制器的参数必须重新整定。由此可见,整定控制器参数是经常的工作,对工艺人员与仪表人员来说,都是需要熟练掌握的。

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