分布式控制系统（DCS）系列：Yokogawa CENTUM VP_（7）.过程控制策略设计.docx

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过程控制策略设计

引言

在混凝土生产工业控制系统中，过程控制策略的设计是确保生产过程高效、稳定和安全运行的关键。YokogawaCENTUMVP系统提供了一套强大的工具和方法，用于设计和实现各种过程控制策略。本节将详细介绍如何在CENTUMVP中设计和实现过程控制策略，包括PID控制、批量控制、顺序控制和高级控制策略。

PID控制

PID控制（比例-积分-微分控制）是工业自动化中最常用的一种控制策略。它通过比例、积分和微分三个部分来调整控制输出，以达到稳定控制的效果。在YokogawaCENTUMVP中，PID控制可以通过内置的控制模块和自定义函数来实现。

PID控制原理

PID控制的数学模型可以表示为：

u

其中：

ut

et

Kp

Ki

Kd

在CENTUMVP中实现PID控制

步骤1：配置PID控制器

在CENTUMVP中，PID控制器的配置可以通过以下步骤完成：

选择控制模块：在CENTUMVP的工程配置工具中，选择一个合适的PID控制模块，如FC（FlowController）或TC（TemperatureController）。

设置控制参数：配置PID控制器的比例、积分和微分参数。这些参数可以通过手动调整或使用自整定功能来优化。

连接输入输出：将PID控制器的输入（PV）和输出（MV）连接到相应的传感器和执行器。

示例：配置温度控制器

假设我们需要配置一个温度控制器来控制混凝土生产过程中的干燥室温度。以下是具体步骤：

创建控制模块：

//在工程配置工具中创建一个新的温度控制器模块

Module:TC101

Type:TC

设置控制参数：

//设置PID参数

Kp:2.0

Ki:0.1

Kd:0.5

连接输入输出：

//连接输入输出

PV:T101.PV//温度传感器的测量值

SP:T101.SP//温度设定值

MV:V101.OP//控制阀门的输出

PID自整定

PID自整定功能可以帮助用户自动优化PID参数，提高控制效果。在CENTUMVP中，可以通过以下步骤启用PID自整定：

选择自整定模式：在控制模块的配置中，选择自整定模式，如Ziegler-Nichols或Cohen-Coon。

启动自整定：在运行过程中，启动自整定功能，系统会自动调整PID参数。

验证效果：自整定完成后，验证控制效果，必要时进行微调。

示例：启用Ziegler-Nichols自整定

假设我们使用Ziegler-Nichols方法进行自整定：

选择自整定模式：

//在TC101模块中选择Ziegler-Nichols自整定模式

SelfTuneMethod:Ziegler-Nichols

启动自整定：

//启动自整定

SelfTune:Start

验证效果：

//自整定完成后，检查PID参数

Kp:2.5

Ki:0.15

Kd:0.6

批量控制

批量控制是指对生产过程中的一批物料进行控制，确保每个批次的生产条件和结果一致。在YokogawaCENTUMVP中，批量控制可以通过批量控制模块和序列控制功能来实现。

批量控制原理

批量控制的核心在于定义和执行一系列预设的步骤，每个步骤都有特定的控制目标和条件。通过这些步骤的顺序执行，可以实现对整个生产过程的精确控制。

在CENTUMVP中实现批量控制

步骤1：定义批量控制步骤

创建批量控制模块：在工程配置工具中，创建一个批量控制模块，如BC（BatchController）。

定义步骤：在批量控制模块中定义每个步骤的控制目标和条件。

示例：定义混凝土生产批次

假设我们需要定义一个混凝土生产批次，包括混合、搅拌和出料三个步骤：

创建批量控制模块：

//创建批量控制模块

Module:BC101

Type:BC

定义步骤：

//定义混合步骤

Step1:

Name:Mix

Condition:T101.PV80

Action:V101.OP=100

//定义搅拌步骤

Step2:

Name:Stir

Condition:T101.PV100

Action:M101.OP=50

//定义出料步骤

Step3:

Name:Discharge

Condition:T101.PV120

Action:V102.OP=100

步骤2：执行批量控制

启动批量控制：在运行过程中，启动批量控制模块，开始执行预定义的步骤。

监控和调整：监控每个步骤的执行情况，必要时进行调整。

示例：启动批量控制

假设我们已经定