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工業(yè)控制系統(tǒng)相互之間出現(xiàn)干擾現(xiàn)象解析方案

作者: 時(shí)間:2012-06-01 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

一、概述

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/160517.htm

控制中,許多控制過程機(jī)理復(fù)雜,滯后大,控制對(duì)象具有變結(jié)構(gòu),時(shí)變等特點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)被控量的單回路簡單解決了大部的控制問題。對(duì)于滯后較大,時(shí)間常數(shù)較大,多而劇烈的,控制質(zhì)量較差,對(duì)各個(gè)過程變量內(nèi)部存在相關(guān)過程,會(huì)等等。采用AI系列人工智能調(diào)節(jié)器組建串級(jí)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)性能好,滯后小,反應(yīng)快,采用模糊規(guī)則進(jìn)行PTD調(diào)節(jié)的一種新型算法,在誤差大時(shí),運(yùn)用模糊算法進(jìn)行調(diào)節(jié),以消除PID飽和積分,當(dāng)誤差趨小時(shí),采用改進(jìn)后的PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié),并能在調(diào)節(jié)中自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶被控對(duì)象的部分特征以使效果最優(yōu)化,具有無超調(diào),高精度,參數(shù)確定簡單,對(duì)復(fù)雜對(duì)象也能獲得較好的控制效果等特點(diǎn),其整體調(diào)節(jié)效果比一般PID算法及模糊調(diào)節(jié)均更優(yōu)越,自整定功能的引入使復(fù)雜的參數(shù)整定簡單化,一組(M、P、T)參數(shù)即可同時(shí)確定PID參數(shù)和模糊控制參數(shù)大大的節(jié)約了調(diào)試時(shí)間,提高了的調(diào)節(jié)品質(zhì)。

AI系列人工智能調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí),采用了一個(gè)副調(diào)節(jié)器(PD)系統(tǒng)功能選擇允許外部給定,副主調(diào)節(jié)器加入一些比主信號(hào)提前反應(yīng)擾動(dòng)的補(bǔ)充信號(hào)(即超前信號(hào))使得在擾動(dòng)發(fā)生后主信號(hào)還沒有明顯變化時(shí),調(diào)節(jié)系統(tǒng)就進(jìn)行調(diào)節(jié),因而能及早消除擾動(dòng)對(duì)主信號(hào)的影響,有效地控制主控量的變化;副調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)由主調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)來校正,副調(diào)節(jié)器直接控制執(zhí)行器去操縱閥門。如果外部給定的電壓信號(hào)小于1V,則自動(dòng)取消外部給定功能,而改用內(nèi)部給定值。

二、 精餾塔溫度、流量串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1、 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理

采用AI-808AXL2調(diào)節(jié)器、變送器,執(zhí)行器組成蒸發(fā)溫度與冷卻液流量串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理接線如圖(一)。采用了一個(gè)副調(diào)節(jié)器,系統(tǒng)取消了積分作用及AI人工智能調(diào)節(jié)功能,調(diào)節(jié)部分成為一個(gè)比例微分(PD)調(diào)節(jié)器,這時(shí)儀表在串級(jí)調(diào)節(jié)中作為副調(diào)節(jié)器使用,冷卻液的流量超前信號(hào)送給副調(diào)節(jié)器,副調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)由主調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)來校正,副調(diào)節(jié)器直接控制執(zhí)行去操縱冷卻液調(diào)節(jié)閥門。(圖-)

生產(chǎn)工藝上對(duì)精餾塔溫度控制要求是精餾塔溫度升高(或低)時(shí),冷卻液調(diào)節(jié)閥開大(或關(guān)小)受系統(tǒng)V02儲(chǔ)液筒、LC調(diào)節(jié)單元的影響,冷卻介質(zhì)流量升高(或降低)時(shí),冷卻液調(diào)節(jié)閥關(guān)小(或開大)使精餾塔溫度恢復(fù)到給定值,為滿足上述要求,調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)附合以下條件

2、副調(diào)節(jié)器的作用方向

工藝上要求副調(diào)節(jié)器為反向作用,確定調(diào)節(jié)器的作用方向,只要看調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)變化方向與工藝要求調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)的變化方向是否一致,兩者方向一致,則調(diào)節(jié)器為正向作用,兩者方向相反,則調(diào)節(jié)器為反作用

3、主調(diào)節(jié)器的作用方向

主調(diào)節(jié)器的作用方向,應(yīng)在副調(diào)節(jié)器的作用確定以后,再根據(jù)工藝要求來確定。因?yàn)楦闭{(diào)節(jié)器直接控制執(zhí)行器,要保證執(zhí)行器正確動(dòng)作。在主調(diào)節(jié)器輸入偏差增大(或減小)時(shí),要求主調(diào)節(jié)的輸出信號(hào)增大(或減小),因此主調(diào)節(jié)的作用為正向作用。

4、參數(shù)設(shè)置

正確接線(圖二),注意信號(hào)方向,設(shè)置參數(shù):副調(diào):AI-808AXL2、流量量程標(biāo)度1.60T/h、設(shè)定值0.80T/h(系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的流量值)。dF=2、Ctrl=1、Ct1=1、Sn=32、dIP=2、dIL=0、dIH=1.60T/h、OPI=4、CF=8(反作用、外給定功能)、dL=2、可設(shè)置正、負(fù)偏差報(bào)警。主調(diào):AI-808AXL2、傳感器熱電阻,設(shè)定值40℃、Ctrl=1,dF=0.2、Ct1=4、Sn=21、dIP=1、OPI=4、CF=1(正作用)、dL=2、可設(shè)置上、下限報(bào)警、正、負(fù)偏差報(bào)警。

5、串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)自整定兩步操作法

在串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中有兩個(gè)閉合回路,對(duì)象超前區(qū)流量、副調(diào)節(jié)器,執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥組成內(nèi)回路,由對(duì)象惰性區(qū)、溫度、主調(diào)節(jié)器和副回路組成的外回路。

對(duì)于冷卻液流量的變化,超前信號(hào)的反應(yīng)要比蒸發(fā)溫度的反應(yīng)快得多,因此,在流量的自發(fā)擾動(dòng)時(shí),由于副調(diào)節(jié)器的動(dòng)作能及時(shí)消除它的影響而使蒸發(fā)溫度很少變化。當(dāng)蒸發(fā)溫度偏離給定值時(shí),則由主調(diào)節(jié)器發(fā)出校正信號(hào),通過副調(diào)節(jié)器控制執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)節(jié),使蒸發(fā)溫度最后恢復(fù)到給定值。

在串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,對(duì)副回路的要求是盡快消除擾動(dòng)、對(duì)精餾塔蒸發(fā)溫度起粗調(diào)作用,因此采用比例、微分AI調(diào)節(jié)器(PD);而主調(diào)節(jié)器的作用是最后保持蒸發(fā)溫度無靜差,對(duì)蒸發(fā)溫度起細(xì)調(diào)作用,采用AI調(diào)節(jié)器模糊規(guī)則進(jìn)行PID 調(diào)節(jié)的一種新型算法。

串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中兩個(gè)調(diào)節(jié)器串接一起,整定工作比較麻煩。但是,由于兩個(gè)回路中對(duì)象的滯后時(shí)間和時(shí)間常數(shù)量差別較大,副回路的過程快得多,因此可以將主、副回路分開整定。即在整定副回路時(shí),設(shè)定CF參數(shù)取消外給定,將主回路近似看作開路,這樣就可用整定單回路方法進(jìn)行整定。在整定主回路時(shí),副回路可近似看成快速隨動(dòng)系統(tǒng),副回路可看成是主回路中的一個(gè)比例環(huán)節(jié),則使主回路仍能按整定單回路的方法來整定。實(shí)際上,兩個(gè)回路之間存在著不可分割的聯(lián)系。

自整定兩步操作法用副調(diào)節(jié)器的增、減鍵手動(dòng)操作控制閥門,使精餾塔正常運(yùn)行后,開始自整定操作。

第一步:副調(diào)節(jié)器CF參數(shù)改0,取消外給定功能為單回路功能,在手動(dòng)狀態(tài)下,設(shè)定系統(tǒng)正常時(shí)的工作壓力值,然后投自動(dòng),起動(dòng)自整定,儀表執(zhí)行位式調(diào)節(jié),經(jīng)2-3次振蕩后自整定結(jié)束,將M5參數(shù)改成M5=0,即系統(tǒng)取消積分作用改成比例微分(PD)調(diào)節(jié);CF參數(shù)改成CF=8,具有外給定功能后開始下一步操作。

第二步:主調(diào)節(jié)器在手動(dòng)狀態(tài)下設(shè)定值,給定值為系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的溫度值,然后投自動(dòng)、起動(dòng)自整定結(jié)束即可。

在系統(tǒng)調(diào)試設(shè)運(yùn)中,為防止串級(jí)系統(tǒng)的共振效應(yīng),主回路的輸出周期應(yīng)大于副回路輸出周期的三倍,否則主、副回路的波動(dòng)會(huì)互相促進(jìn),使系統(tǒng)產(chǎn)生共振,防止共振的措施是改變輸出周期CtL參數(shù)值。

三、串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入前的準(zhǔn)備工作

①檢測(cè)點(diǎn)位置是否合理和測(cè)量元件的安裝質(zhì)量直接影響著自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入和正常運(yùn)行。

②傳感器的選擇:AI主調(diào)節(jié)器溫度輸入可直接采用熱電阻、熱電偶無需采用變送單元。AI副調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)必經(jīng)采用變送輸入,因外給定與測(cè)量輸入是同一個(gè)標(biāo)度。

③正常運(yùn)行中,溫度的變化范圍很小,為提高測(cè)量的靈敏度,應(yīng)根據(jù)各測(cè)點(diǎn)溫度變化范圍確定,溫變的量程范圍,特別是作為副調(diào)節(jié)器的輸入由為重要。

④具有流量控制的副回路應(yīng)注意流量信號(hào)的恒定性。由于許多流量控制副回路在低負(fù)荷下運(yùn)行,此時(shí)主調(diào)節(jié)器輸出微小的變化就會(huì)造成流量大幅度的波動(dòng),使調(diào)節(jié)品質(zhì)變壞。需要經(jīng)常在小流量下工作其流量副回路應(yīng)加開方器為好。恒定性好流量信號(hào)可不用開方器。

⑤調(diào)節(jié)閥門是直接受調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)去調(diào)節(jié)的工具,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)存在的問題較多,往往被人們忽視,如選型、流量特性對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性,在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)閥的開度一般應(yīng)在40%-70%范圍內(nèi),滿足負(fù)荷變化的平衡;其它如泄漏,機(jī)械性能等都將直接影響調(diào)節(jié)品質(zhì)。

四、總結(jié)

擬定串級(jí)調(diào)節(jié)時(shí)遵循一定的原則,根據(jù)工藝條件,合理配置傳感器,找出主要源,主副調(diào)節(jié)協(xié)作好,就會(huì)有好的調(diào)節(jié)效果。



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