单回路整定()合编.ppt

DCS中典型的控制回路 * 单回路系统的结构组成 ● 单回路反馈控制系统 四个基本环节：被控对象、测量变送、控制器和控制阀 反馈控制中的最基本系统 特点：简单、有效、 应用最成熟、最普遍 --- 占70%以上 单回路系统的结构组成 控制器 控制阀 被控 对象 测量 变送 偏差 给定 ? 测量 ? 液位 ●给定量位于系统的输入端，称为系统输入量。 也称为参考输入量（信号）。 ●被控制量位于系统的输出端，称为系统输出量。 ● 输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系 统的输入端，使 之与输入量进行比较，产生偏差（给定信号与返回的输出信号之差）信号。输出量的返回过程称为反馈。返回的全部或部分输出信号称为反馈信号。 接线端子箱 端子机柜 安全栅 PID 控制器 DCS输入卡 接线端子箱 端子机柜 安全栅 DCS输出卡 装置现场 区 控制室机柜间 区 中央控制室 操作员 区 接线端子箱 端子机柜 继电器 DCS输出卡 DCS 控制处理器 PT-101***** 压力变送器 PT-101 调节阀 PV-101 切断阀 XV-101 PIC-101 流程图画面 分组画面 细目画面 单回路系统的结构组成 ● 控制系统的原理和作用（定值） ●维持被控参数保持在设定值上，偏差越小越好 ●偏差控制：纠正偏差 过程工业中，此类系统占大多数 ●按被控参数分类： 温度控制回路、压力控制回路、 流量控制回路、物位（液位）控制回路 单回路系统投运和整定 系统投入运行以及控制器的参数调整 投运前的准备： （1）熟悉被控对象和整个控制系统，检查所有仪表及连接管线，以保证投运时能及时、正确的操作，故障能及时查找。 （2）现场检验所有的仪表，保持仪表能正常使用。 （3）根据经验或估算，设置Kc、TI、To，或为纯比例，比例度设置在较大位置。 （4）确认阀的开、闭形式。 （5）确认控制器的正、反作用。 （6）根据上述选择，假设被控变量受一干扰，看控制系统能否克服干扰的影响。 原则：系统开环总放大倍数必须为负值（保证负反馈） 单回路系统投运和整定 控制器正反作用的确定 Gc(s) Gv(s) Go(s) Gm(s) R(s) E(s) Y(s) 根据：对象Go(s)、控制阀Gv(s)、 测量变送器Gm(s)的正反作用， 保证：总符号为负， 确定：控制器Gc(s)的符号。 正：输入信号?，输出信号? 负：输入信号? ，输出信号? ● 对象、控制阀、测量变送装置 ● 若控制阀为气闭式，膜 头压力增大阀门关小 P ● 对象特性，输出流量F2 增大，液位L减小 ● 测量变送 ● 控制器符号应该为负， 即反作用 LC 水槽液位控制系统 单回路系统投运和整定 P 弹性薄膜 阀芯 一般，对于仪表控制器，都带有正反作用开关， 对于计算机控制，可以通过程序设置 单回路系统投运和整定 1 控制系统投运 ● 关键是自动和手动的切换 要求，必须保证是无扰动切换 手动：通过控制器，手动给出控制器的输出， 手动输出 自动：控制器根据偏差，自动计算给出控制 器的输出，自动输出 无扰动切换 2 控制系统整定 目前基本控制器一般均为PID控制器（比例、积分、微分控制器） PID控制器整定，调节P、I、D参数，使得控制系统的控制性能指标达到满意。 一旦控制控制系统安装到位，控制系统的品质就取决于控制器的参数设置 ●整定的目的 对象特性、控制方案、干扰的形式和大小、 控制器参数整定 选择什么样的控制系统性能指标 常见的，如4：1衰减等，根据不同的实际情 况，有所不同。 ● 整定方法 两类：理论计算和工程整定方法 2 控制系统整定 ●理论整定方法 基于控制原理的计算方法（时域法、频域法、根轨迹法等） 例子： 已知一广义对象传递函数为： 采用纯比列控制器，过渡过程4:1衰减，求 ?。 （1）临界比例度法 步骤： ●系统闭环 ●TI最大、TD最小 （没有积分、微分作用） ●比例度δ放到100%（K=1），由大往小逐渐改变，每改变一 次，通过设定值的改变给控制系统施加阶跃干扰，观察输出Y 的变化 ●若Y衰减振荡，则继续减小δ；若Y发散振荡，则应增大δ ●当Y出现等幅振荡（临界振荡），此时δk称为临界比例度， 振荡周期Tk称为临界周期。 工程整定方法 2 控制系统整定 有了δk和Tk后，按经验公式确定δ、TI、TD，按此参数可使控制系统呈4：1衰减。若还有差距，可适当调整δ 2 控制系统整定 0 t Tk 等幅振荡曲线 临界周期 ? δ% TI，min TD，min P 2δk ? ? PI 2.2