化工过程控制软件：Foxboro二次开发_（7）.Foxboro控制策略设计.docx

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Foxboro控制策略设计

1.控制策略概述

在化工过程控制中，控制策略的设计是实现稳定、高效运行的关键。Foxboro控制系统支持多种控制策略的定制和优化，以满足不同的生产需求。本节将详细介绍Foxboro控制策略设计的基本概念、类型和设计方法。

2.控制策略的基本类型

2.1单回路控制

单回路控制是最基本的控制策略，通常用于单一变量的控制。在Foxboro控制系统中，单回路控制可以通过PID控制器来实现。PID控制器通过比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分的组合，对过程变量进行精确控制。

2.1.1PID控制器原理

PID控制器是一种线性控制器，其输出是误差的函数，误差定义为设定值（SP）与过程变量（PV）之间的差值。控制器的输出（MV）计算公式如下：

M

其中：

Kp

Ki

Kd

et=

2.1.2PID控制器配置

在Foxboro控制系统中，PID控制器的配置可以通过以下步骤完成：

选择控制器：在Foxboro工程工具中选择合适的PID控制器模块。

设置参数：根据过程特性设置比例增益（P）、积分时间常数（I）和微分时间常数（D）。

连接输入输出：将传感器的输出连接到控制器的输入，将控制器的输出连接到执行器的输入。

2.1.3代码示例

以下是一个简单的FoxboroPID控制器配置示例，假设使用FoxboroI/ASeries系统：

#导入FoxboroI/ASeries的控制模块

fromfoxboro_iaimportPIDController,Sensor,Actuator

#初始化传感器和执行器

sensor=Sensor()

actuator=Actuator()

#创建PID控制器

pid=PIDController(sensor,actuator)

#设置PID控制器参数

pid.set_proportional_gain(1.0)#比例增益

pid.set_integral_time(5.0)#积分时间常数

pid.set_derivative_time(0.5)#微分时间常数

#设置设定值

pid.set_setpoint(100.0)#设定值为100

#启动控制器

pid.start()

#模拟过程变量的变化

foriinrange(100):

sensor.update_value(95+i*0.05)#模拟过程变量逐渐接近设定值

pid.update()

print(fCycle{i}:PV={sensor.get_value()},MV={actuator.get_value()})

3.多回路控制

多回路控制用于处理多个过程变量的控制，通过多个单回路控制器的协同工作，实现更复杂的过程控制。在Foxboro控制系统中，多回路控制可以通过级联控制、前馈控制等方法实现。

3.1级联控制

级联控制通过将一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值，实现对多个变量的精确控制。主控制器负责控制主要过程变量，副控制器负责控制次要过程变量。

3.1.1原理

级联控制的原理是通过分解复杂的过程控制问题，将主要和次要变量分别控制，从而提高控制精度和稳定性。主控制器的输出作为副控制器的设定值，副控制器的输出直接控制执行器。

3.1.2配置方法

选择主控制器和副控制器：在Foxboro工程工具中选择合适的PID控制器模块。

设置参数：根据主控和副控过程特性设置相应的PID参数。

连接输入输出：将主控制器的输出连接到副控制器的设定值输入，副控制器的输出连接到执行器的输入。

3.1.3代码示例

以下是一个简单的级联控制配置示例，假设使用FoxboroI/ASeries系统：

#导入FoxboroI/ASeries的控制模块

fromfoxboro_iaimportPIDController,Sensor,Actuator

#初始化主传感器、副传感器和执行器

main_sensor=Sensor()

secondary_sensor=Sensor()

actuator=Actuator()

#创建主控制器和副控制器

main_pid=PIDController(main_sensor,secondary_sensor)

secondary_pid=PIDController(secondary_sensor,actuator)

#设置主控制器参数

main_pid.set