化肥生产过程控制软件：Emerson DeltaV二次开发_（7）.DeltaV控制回路调校.docx

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DeltaV控制回路调校

1.控制回路调校概述

在化肥生产过程中，控制回路的调校是一项至关重要的任务，它直接影响到生产过程的稳定性和效率。控制回路调校的目标是确保控制系统能够快速、准确地响应过程变量的变化，从而保持生产过程在最佳状态运行。本节将详细介绍DeltaV控制系统中控制回路调校的基本原理和方法。

1.1控制回路的基本概念

控制回路是自动化控制系统的核心组成部分，通常包括传感器、控制器、执行器和被控对象。在DeltaV系统中，控制回路的调校主要涉及PID控制器参数的调整。PID控制器是一种常用的反馈控制器，通过比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分来控制过程变量，使其达到设定值。

1.2PID控制器的工作原理

PID控制器的输出由以下三个部分组成：

比例部分（P）：根据当前的误差（设定值与实际值的差）进行调整。

积分部分（I）：根据误差的累积进行调整，用于消除静态误差。

微分部分（D）：根据误差的变化率进行调整，用于预测未来的误差变化。

PID控制器的输出公式为：

u

其中：

ut

et

Kp

Ki

Kd

2.控制回路调校的方法

2.1Ziegler-Nichols方法

Ziegler-Nichols方法是一种经典的PID参数调校方法，适用于大部分工业过程。该方法分为两步：第一步是确定临界增益和临界周期，第二步是根据这些参数设置PID控制器的参数。

2.1.1确定临界增益和临界周期

关闭积分和微分部分：将积分时间和微分时间设置为无穷大。

逐渐增加比例增益：从一个较小的值开始，逐渐增加比例增益Kp

记录临界增益和临界周期：当系统出现等幅振荡时，记录此时的比例增益Ku和振荡周期T

2.1.2设置PID参数

根据确定的临界增益Ku和临界周期T

P控制：

K

PI控制：

K

K

PID控制：

K

K

K

2.2Cohen-Coon方法

Cohen-Coon方法是一种基于阶跃响应的PID参数调校方法，适用于自衡过程。该方法通过分析过程的阶跃响应曲线来确定PID参数。

2.2.1确定过程参数

阶跃响应测试：在过程变量上施加一个阶跃扰动，记录过程变量随时间的变化曲线。

确定过程参数：从阶跃响应曲线中提取以下参数：

Δy

Δt

L：阶跃响应的滞后时间。

T：过程的时间常数。

2.2.2设置PID参数

根据确定的过程参数，使用以下公式设置PID参数：

P控制：

K

PI控制：

K

K

PID控制：

K

K

K

2.3试错法（TrialandError）

试错法是一种经验性的调校方法，通过不断调整PID参数来优化控制性能。虽然这种方法相对简单，但需要较多的时间和经验。

初始设置：根据经验和初步测试，设置一个初始的PID参数。

观察响应：观察控制回路的响应，记录过程变量的变化。

调整参数：

比例增益（P）：如果响应过慢，增加Kp；如果响应过快且不稳定，减少K

积分时间常数（I）：如果静态误差较大，减小Ki；如果系统振荡，增加K

微分时间常数（D）：如果系统响应迟缓，增加$K_d）；如果系统振荡，减少Kd

重复测试：不断重复上述步骤，直到系统响应符合要求。

3.控制回路调校的实践

3.1使用DeltaV系统进行调校

在DeltaV系统中，可以通过以下步骤进行控制回路的调校：

3.1.1进入控制回路配置界面

登录DeltaV系统：使用管理员账号登录DeltaV操作站。

打开控制回路：在“ControlStrategies”中找到需要调校的控制回路，双击打开回路配置界面。

3.1.2调整PID参数

在控制回路配置界面中，可以调整PID控制器的参数：

比例增益（P）：在“ProportionalGain”中设置。

积分时间常数（I）：在“IntegralTime”中设置。

微分时间常数（D）：在“DerivativeTime”中设置。

3.1.3进行阶跃响应测试

施加阶跃扰动：在控制回路中施加一个阶跃扰动，例如改变设定值。

记录响应曲线：使用DeltaV系统的数据记录功能，记录过程变量随时间的变化曲线。

3.2代码示例：使用DeltaV系统进行PID参数调校

以下是一个使用DeltaV系统的API进行PID参数调校的Python代码示例。假设我们已经安装了DeltaV的PythonSDK，并且有一个名为“FertilizerControlLoop”的控制回路需要调校。

#导入必要的库

importdelta_v_sdkasdv

importtime

#连接到DeltaV系统

controller=dv.connect(192.168.1.100,admin,password)

#打