控制回路整定优化指改善控制回路的性能,以从中获得最佳性能。控制回路整定优化往往采用试凑法进行,但这通常是无效的,并且很少能获得真正的最佳回路性能。通过遵循最佳实践,可以系统且有效的进行控制回路优化。
了解您的过程。简单通过整定来解决控制问题,而不考虑被控对象是严重的错误。过程知识可提供有关控制目标、要使用的整定规则、要执行的诊断测试以及进行整定的过程条件的指导。有关过程需要知道的信息包括:过程类型(自衡或积分)、纯滞后时间和时间常数的比、过程增益或动态特性是否会在不同的操作条件下发生变化、所使用的最终控制元件的类型及其特性、过程的干扰以及是否可测、过程变量超调或者快速变化的控制器输出可能会产生的负面影响。
确定控制目标。需考虑以下几点:回路应快速执行还是缓慢执行?超调是否可以容忍?控制器输出是否可以尽可能变化?控制器设定值是否经常变化?回路是否必须克服过程干扰?控制目标将决定要使用的整定方法的类型。控制目标可以是快速的设定值跟踪或快速的干扰消除、过程变量零超调、对设定值变化的特定过程响应、最小控制器输出变化以及控制器输出没有超调。
检查控制策略。借助管道仪表图检查控制策略设计。设计是否支持以上确定的控制目标?是否需要并正确应用串级、前馈、比值和其他控制策略?有耦合控制回路吗?如果是这样,如何处理?在干扰,非线性和其他细微差别的广泛过程中,控制策略应支持控制目标。
现场检查。检查过程设备的尺寸和布局,以及仪表和最终控制元件(例如调节阀、挡板或调速泵)的状况和位置。需要确认一切状况都良好且位于正确的位置。通过设备的大小,能够大致了解该过程对控制器输出变化的响应速度有多快。这些知识将有助于阶跃测试。
检查测量设备。确保过程测量满足需求。变送器的量程是否合适?这是针对当前条件的最佳传感技术吗?设备安装正确吗?
评估滤波的使用。检查是否正在使用变送器阻尼或过程变量滤波。如果需要,应在控制系统中进行滤波,以简化其整定并方便更换变送器,而不必担心设备本身的滤波。检查过程变量的时间趋势,并确定是否需要滤波以及需要多少滤波。如果使用过程变量滤波器,则应检查其时间常数,以确保其设置适当且显著小于主要过程时间常数。
测试最终控制元件。最终控制元件工作不正常会损害控制回路性能,并会否定正确的控制器整定方法。典型的问题包括死区、静摩擦、非线性流动曲线和定位器问题。这些问题可能看起来与整定问题非常相似,如果问题出在控制阀上,那么一个不了解情况的整定人员可能会花费很多时间进行徒劳的整定。在尝试进行任何整定之前,应进行一些简单的过程测试以检测和诊断最终控制元件问题。为了获得最佳控制性能,必须解决这些问题。同样,最终的控制元件问题可能会严重影响测试结果,并导致计算出完全不正确的整定参数。
查看控制器配置。控制器提供了多种选择,可以针对各种情况优化其性能。即使操作员突然修改设定值,也可以在内部对设定值进行爬坡调整或滤波以获得平滑的控制响应。设定值更改也可以与比例和微分控制模式无关。外部积分反馈可防止在不利条件下出现积分饱和,并且变化率约束可保护下游的敏感设备。在整定控制器之前,请检查控制器算法和可配置的控制器选项。
PID参数整定只是一小步,却是提高控制资产效能的一大步。
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