下图是现场的一个液位控制回路。控制系统是横河的DCS。首先需要说明横河的DCS的PID参数的单位分别为P(比例带)、I(秒)、D(秒)。

图 14‑1液位控制示意图
控制回路初始参数为150/20/3(P/I/D)。对液位对象而言积分作用太强容易导致振荡。趋势图也能看出:尽管该被控对象干扰很少还是会偶尔出现振荡的现象。

图 14‑2积分作用强是导致液位振荡的主要原因
针对回路特性,建议参数为强比例、弱积分、无微分。首先设置为了80/300/0。设定值变化测试,PV无超调达到设定值。然后逐步设置参数为40/300/0、20/300/0、20/150/0。最终的设定值变化测试仍表现为PV无超调。这个过程有几点启示:
液位对象的PID参数应为强比例、弱积分、无微分;
基于试凑法或经验法的PID参数整定过程中,极力推荐进行设定值变化测试进行验证;
最终参数比初始参数增加了8倍(P4倍,I2倍)。控制回路仍表现为PV无超调,可见初始PID参数太弱了。在实际工业现场使用太弱的PID参数虽然由于负反馈作用能够控制,但是抑制干扰能力很弱,这类问题比振荡回路隐藏的更深,更不容易发现。
PID参数整定要有求是的精神,必须根据被控对象的动态特性进行整定。有的液位控制回路积分时间设为150秒就能实现无振荡的设定值跟踪,有的可能需要1500秒才能实现无振荡的设定值跟踪。

图 14‑3参数整定测试过程趋势
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