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PCS7—PID调节分析与控制

腈纶厂聚合装置生产控制系统于2013年8月更新为德国西门子公司PCS7

过程控制系统。该控制系统采用二台控制站，其功能：AS-400H控制站按照“热

备份”模式（无扰动、出现故障自动切换）的冗余原理运行。根据这个原理，只

要没有故障，两个子CPU都是激活的。如果发生故障，备用的控制器全面接管

过程控制。确保了无扰动切换、快速可靠的数据交换。两台控制器保持：同样的

用户程序、同样的数据块、过程映像区和同样的内部数据，如定时器、计数器、

内存位等。这就确保了两个控制器始终都是必威体育精装版更新的，以便当一个控制器发生

故障时另一个可以接管控制。此系统控制台设有CRT显示屏幕可以读取和调节

每一个控制回路的数据，输入PID最佳值，达到工艺过程中被调参数的稳定性。

标签：热备份；CPU；数据块；过程映像

1自动调节PID模式

一个完整的自动控制回路是由调节对象，测量装置，调节器及调节阀这四大

部分组成。（如图1）

图1中，被调参数即指在工艺过程中，为达到某一目的而需要稳定或重新调

优的具体的某一调节对象，如氧化剂进料量，脱单塔真空度等，在某一干扰作用

如管线后路背压变化，机泵出口阀门开度变化情况下，可能会出现波动，偏离原

参数值，使整个自动控制回路平衡被破坏，需通过自动控制回路的自动调节作用

重新建立新的平衡。

图1中的测量元件把被测参数的测量值通过变送器转换成特定信号输送至

调节器的比较机构，和原设定值进行比较，得出一个偏差就是被调参数测量值，

减去仪表原设定值。有正偏差和负偏差两种，偏差作为调节器的输入信号。由于

偏差的输入，调节器的输出信号即偏差大于零时，调节器输出增加，当偏差小于

零时调节器输出信号减小；当偏差小于零时，输出信号增加。调节器的作用方向

根据工艺需要人为设定，具体设定方法按实际生产需要而定。

当调节器将输出信号输送至调节阀后，调节阀的执行机构即开始动作，将调

节器输出过来的电信号转换成风压信号，并使调节阀阀位发生变化。调节阀的动

作方向有风开和风关两种，具有风开特征的调节阀，当调节器的输出信号增加时，

能使调节阀的开度增大；当调节器的输出信号减小时，调节阀开度减小；反之具

有风关特征的调节阀当调节器输出信号时，调节阀开度减小，当调节器输出信号

减小时，调节阀开度增大。调节阀的动作是根据停风后的安全角度来设定的，如

进釜各物料的调节阀就是风开阀，而进釜WDE“A”的阀和BR-9℃盐水阀则是风

关阀。

调节阀定位器作为提高调节阀性能的重要手段之一，它利用闭环控制原理，

控制调节阀开度等于调节阀输入信号，不受阀杆磨擦力和不平稳力变化的影响。

同时，因气源压力大，还能提高阀的压差，并且具有加快阀的动作，改变作用方

式，改变流量物性功能。

2PCS7控制系统

2.1PCS7控制系统的应用

控制系统生产厂家为西门子股份公司，系统产地为德国。西门子公司PCS7

过程控制系统是集DCS、SIS、PLC以及远程IO为一体的新型全集成控制系统。

具有分散控制、集中管理、控制装置和现场仪表全数字化、安装方便成本低和维

护管理智能化等特点。采用SIEMENS全集成过程控制系统PCS7、PROFIBUS

现场总线、SIEMENS远程IO等组成先进的全集成、全数字化系统。

2.1.1PCS7系统主要特点：

（1）统一集成故障安全；（2）一体化的工程（PCS7COMOS）；（3）集

成的资产和设备管理；（4）高度灵活的控制系统（同一系统实现从实验室到大型

工程控制；（5）高性能的操作与组态，与多种工程工具，优化工具，现场设备，

第三方系统的完美集成；（6）整个控制系统各个层面的全冗余解决方案；（7）正

在的离散架构，完美集成现场智能设备（ProfibusDP/PA，Profinet，FF，HART

etc.）；（8）提供完整的现场总线冗余解决方案（ProfibusPAFF）；（9）集成高

级控制功能；（10）一站式采购，所有组件均由西门子开发生产。

2.1.2PCS7系统控制器的优点

（1）PCS7系统控制器强有力的处理能力（一对冗余控制器可以处理多达

4000个IO点）；（