重整裝置DCS系統(tǒng)PID參數(shù)整定與控制優(yōu)化

楊中國（大化集團(tuán)大連碳化工有限公司，遼寧 大連 116610）

重整裝置DCS系統(tǒng)PID參數(shù)整定與控制優(yōu)化

楊中國（大化集團(tuán)大連碳化工有限公司，遼寧 大連 116610）

在對化工裝置評估上，主要指標(biāo)就是自控率與平穩(wěn)率，這兩個指標(biāo)和化工裝置產(chǎn)品性能及經(jīng)濟(jì)效益之間有著緊密關(guān)聯(lián)。本文就利用目前最為先進(jìn)的控制方法及參數(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)控制優(yōu)勢，對控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，希望能夠提高控制效果，提高控制器自控率。

控制技術(shù)；建模；數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)階段，化工裝置基本上都應(yīng)用DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制。DCS系統(tǒng)在實際運(yùn)行過程中，能夠有效提高化工裝置控制性能及管理性能，幫助化工企業(yè)完善生產(chǎn)裝置，但是目前生產(chǎn)裝置還存在一定問題。按照生產(chǎn)裝置所存在的問題，利用先進(jìn)控制算法，對PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，有效提高生產(chǎn)裝置穩(wěn)定性能及能源消耗數(shù)量，減少對勞動強(qiáng)度需求。

1 改造項目

生產(chǎn)裝置通過DCS系統(tǒng)進(jìn)行管理控制，DCS系統(tǒng)控制器通過PID進(jìn)行調(diào)節(jié)。PID調(diào)節(jié)效果并不理想，主要體現(xiàn)在以下兩方面：

1.1 控制形式固定

PID控制形式較為固定，控制對象特征、溫度、流量等因素變化，DCS系統(tǒng)都會采取相同PID控制形式進(jìn)行控制。生產(chǎn)裝置在實際運(yùn)行過程中，控制對象不同，生產(chǎn)裝置反應(yīng)時間存在一定差異，這就需要選擇不同PID控制形式對控制對象進(jìn)行確定，現(xiàn)階段并沒有發(fā)現(xiàn)顯著差別。

1.2 參數(shù)設(shè)置不合理

PID參數(shù)在設(shè)置上面還存在一定問題。就以DCS系統(tǒng)來說，所具有的PID參數(shù)廠家較為缺失。PID參數(shù)組態(tài)在設(shè)定完畢之后，DCS系統(tǒng)需要進(jìn)入到生產(chǎn)裝置內(nèi)，操作人員就需要重新對PID參數(shù)進(jìn)行整合。但是DCS系統(tǒng)在實際運(yùn)行過程中，PID參數(shù)和實際參數(shù)之間存在較大差別，同時手工參數(shù)控制形式無法滿足實際需求。

在對調(diào)節(jié)效果不佳問題解決上，主要具有3種解決措施。首先，對生產(chǎn)裝置進(jìn)行重新調(diào)整，按照控制對象所呈現(xiàn)的特征，針對性選擇PID控制形式。流量調(diào)節(jié)閥前泵在對流量處理之后，能夠有效提高調(diào)節(jié)控制效果；其次，控制對象在確定之后，需要按照控制對象特點(diǎn)對PID控制形式進(jìn)行判斷，利用先進(jìn)控制算法對PID參數(shù)進(jìn)行整合，有效提高控制對象穩(wěn)定性能，縮短控制對象反應(yīng)時間，提高控制精確度；最后，對控制對象及PID控制形式有關(guān)參數(shù)進(jìn)行仿真性處理，仿真處理效果良好情況下，確定PID控制形式[1]。

2 技術(shù)路線

2.1 總體技術(shù)架構(gòu)

生產(chǎn)裝置在重新調(diào)整過程中，主要通過對PID參數(shù)整定及控制器優(yōu)化方式，借助控制器優(yōu)化站，對控制器算法及控制器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理。正常情況下，DCS系統(tǒng)主要由兩部分構(gòu)成，分別為操作站、現(xiàn)場控制站?？刂破鲀?yōu)化站在數(shù)據(jù)讀取上，主要通過通信接口將操作站所產(chǎn)生的進(jìn)行采集，應(yīng)用常規(guī)計算方法，操作人員通過人機(jī)操作界面，對趨勢數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析研究。

2.2 具體技術(shù)方案

伴隨先進(jìn)控制技術(shù)逐漸完善，人們逐漸認(rèn)識到先進(jìn)控制技術(shù)優(yōu)勢，形成大量新型算法，例如MAC、DMC等，經(jīng)過實踐表明，不同算法在生產(chǎn)過程中應(yīng)用，能夠有效提高生產(chǎn)裝置安全穩(wěn)定性能，保證生產(chǎn)裝置處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，有效提高生產(chǎn)裝置經(jīng)濟(jì)效益。這些算法及優(yōu)化方案基本上都依托于數(shù)學(xué)模型開展，大部分工業(yè)生產(chǎn)都十分復(fù)雜，數(shù)學(xué)模型無法對控制對象特點(diǎn)及實時變化精確掌控，所以所取得的效果并不理想。

改項目在改造過程中，應(yīng)用到了目前最為先進(jìn)控制思想，進(jìn)而對PID控制器形式及參數(shù)進(jìn)行整定優(yōu)化，在保留控制器原有控制優(yōu)勢情況下，對先進(jìn)控制形式所存在的漏洞進(jìn)行修補(bǔ)，提高DCS系統(tǒng)控制性能[2]。

3 控制器優(yōu)化前后效果對比

3.1 趨勢效果對比

在對控制器優(yōu)化前后效果對比分析研究中，采取隨機(jī)選擇模式，對T303塔溫度回路進(jìn)行檢測，分析PID控制器效果變化?？刂破髟谶M(jìn)行優(yōu)化之后，T303塔溫度回路PID參數(shù)變化為0.35，控制器在進(jìn)行優(yōu)化之前，T303塔溫度回路PID參數(shù)為0.84.由此可知，生產(chǎn)裝置在改造之后，控制器控制效果有效改進(jìn)。

3.2 自控率對比

在對控制器自控率對比過程中，主要采取實施性監(jiān)控方式。生產(chǎn)裝置在進(jìn)行改造之后，控制器自控率能夠達(dá)到100%，生產(chǎn)裝置在進(jìn)行改造之前，控制器自控率正常情況下控制在95%左右。

3.3 串級投用情況

重整裝置DCS系統(tǒng)PID參數(shù)整定與控制優(yōu)化之后，串級投用總數(shù)為23個，這23個串級在投用之后，全部都可以在生產(chǎn)裝置內(nèi)應(yīng)用，串級投用比例為100%。DCS系統(tǒng)PID參數(shù)在整定及控制優(yōu)化之前，串級投用總數(shù)依舊為23個，這23個串級在投用之后，僅僅有20個能夠在生產(chǎn)裝置內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用。由此可知，重裝裝置DCS系統(tǒng)PID參數(shù)整定與控制優(yōu)化之后，串級投用情況應(yīng)用效率顯著提升，控制器控制效果有效優(yōu)化，有效提高控制器經(jīng)濟(jì)效益。

4 實際應(yīng)用效果

改造項目在落實過程中，所取得的實際應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，項目在實施之后，產(chǎn)品合格率顯著提高，有效降低能源消耗數(shù)量，提高生產(chǎn)裝置經(jīng)濟(jì)效益，有效解決現(xiàn)階段產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中存在波動問題；其次，控制器自控率水平顯著提升，基本上能夠達(dá)到100%；再次，DCS系統(tǒng)串級控制回路具有較高精確性，串級回路在運(yùn)行過程中，具有良好投運(yùn)效果，控制效果及質(zhì)量顯著提升；最后，能源消耗數(shù)量大幅度降低，節(jié)能降耗效果十分明顯。

5 結(jié)語

改造生產(chǎn)項目在落實之后，生產(chǎn)裝置自控率顯著提升，同時精度顯著提升，自動化水平提升，被控制參數(shù)穩(wěn)定性顯著提高，被控制參數(shù)能夠快速變化，有效提高生產(chǎn)裝置自控率及穩(wěn)定率?？刂破骺梢詮脑瓉硎謩硬僮?，轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣硬僮?，有效提高控制水平?/p>

[1]鐘洋.I/ADCS系統(tǒng)的PID參數(shù)優(yōu)化整定[J].儀器儀表用戶, 2013,06:45-47.

[2]王慧,康環(huán)宇,孟冉.模糊PID在冷軋機(jī)厚度控制系統(tǒng)上的應(yīng)用[J].測控技術(shù),2014,06:71-74.