用YS-1700可編程調節器實現軟分程控制

韓有林,段群智,阮志安,謝波

（云南昆鋼動力能源分公司,云南昆明650302）

用YS-1700可編程調節器實現軟分程控制

韓有林,段群智,阮志安,謝波

（云南昆鋼動力能源分公司,云南昆明650302）

在生產過程中，有時將一個調節器的輸出全程分割成若干個信號段控制幾個閥門。分程控制建立在工藝參數變化相對不大的基礎之上。而生產的過程實際上是一個隨機變化的過程，當工藝狀況改變時，就必須對分程點進行現場整定。從實用的角度出發，采用2臺YS-1700可編程調節器進行軟分程控制，分程點由運行人員根據工藝狀況自行整定，徹底解決了高爐煤氣放散系統壓力大幅波動時的控制問題，滿足了特殊情況下的控制要求。

軟分程;控制;可編程調節器

1 引言

昆鋼動力能源分公司高爐煤氣放散系統原采用單臺調節器單管控制進行放散控制，控制效果在工況變化不大時能夠正常運行，但在高爐煤氣管網壓力波動較大時，特別是軋材系統等煤氣用戶出現不規則無規律生產時，高爐管網壓力往往在短時間內產生6 kPa范圍的波動，此時，運行人員只能將控制系統切換為手動控制，根據高爐煤氣管網的壓力波動情況來進行手動操作，若操作人員操作不當，將產生管網壓力劇烈波動帶來的安全問題。

2 軟分程控制的特點

如圖1，軟分程控制的實質是采用調節器1的操作輸出MV1作為調節器2的PV值，這就決定了調節器2所控制的調節閥2的起始動作位置即分程控制點；而調節器1所控制的調節閥1除了可以全程動作外，也可用軟件HLM對其操作輸出進行限幅，限幅點可以與分程點重合，也可以不重合，能夠適應各種不同生產工藝的特殊要求，避免了因重復調整電——氣閥門定位器造成的非線性誤差和生產工藝介質參數躍變造成的控制系統振蕩，既保留了傳統單臺調節器分程控制方式調節閥的可調比，又實現了分程點的自由整定。

圖1雙調節器分程控制原理圖

同時，分程后控制閥的可調范圍比單個控制閥得到了提高，見圖2。

圖2控制閥分程動作（同向）

3 雙調節器軟分程控制系統品質指標要求

調節器1和調節器2均采用PI控制規律，其輸入X與輸出Y之間遵循以下算式

k——比列系數

Ti——積分時間

對應階躍擾動作用下的響應曲線如圖3。

圖3PI控制規律對階躍A擾動作用的響應曲線

在昆鋼高爐煤氣放散控制系統改造試驗中發現，出現4：1衰減比時的δS值為30%，TS值為1.5 min，根據經驗公式求得對應δ值和Ti值分別為

δ=1.2δS=1.2×30%=36%

Ti=0.5TS=0.5×1.5=0.75 min

因此，將調節器比例帶δ設置為36%，積分時間T設置為1.5 min，控制系統調節效果即滿足要求。

4 分程控制系統應用中注意的問題

在壓力分程控制系統中，根據使用不同性能的控制閥，就有不同的控制效果。選擇控制閥一般要注意以下幾個問題：

(1)控制閥的泄漏量問題。特別是大閥、小閥并聯分程控制時，大閥的泄漏量要小，否則小閥將不能充分發揮作用。

(2)控制閥流量特性的選擇除考慮對象特性外，更要注意在分程點處控制閥的放大系數可能出現突變，這在大閥、小閥并聯分程控制時更需考慮。如果兩個控制閥都是使用線性特性，這個問題最嚴重，見圖4。因此，一般分程控制系統中選用對數控制閥效果最好（參見圖5），分程信號重疊一小段成為過渡過程，改善了控制效果。

（3）理論上，由于控制閥的控制通道特性不同，極少數情況可能引起廣義對象特性的改變，因此，在雙控制器的分程控制中，控制參數的整定在以控制器1為主的整定后，還須兼顧控制器2的參數整定。從實驗情況看，控制器1參數整定后，控制器2的參數不需隨時整定，僅考慮控制器1就可達到控制要求。不同控制閥特性情況的分程控制閥門特性。

圖4線性閥分程控制特性

圖5對數閥分程控制特性

5 結束語

雙控制器分程控制方式是一種全新的控制方式，它兼顧了控制閥的不同性能特性，特別在分程點的整定方面體現出了傳統單控制器分程控制方式無可比擬的優越性，在昆鋼高爐煤氣梯級自動放散系統應用中取得了成功，并以“高爐煤氣梯級放散裝置”的名義取得國家實用新型技術專利，在實際自動控制中具有普遍意義。

[1]厲玉鳴主編.化工儀表及自動化(第四版)[M].北京∶化學工業出版社.2010年5月.

[2]欒秀春主編.流體控制工程(第一版)[M].北京∶國防工業出版社.2010年1月.

作者簡歷：韓有林（1960-），男，大學本科學歷，儀器儀表高級工程師，現從事自動化儀表及自動控制技術工作。

To Achieve Soft Split-range Control Using YS-1700 Programmable Adjustor

HAN Youlin,DUAN Qunzhi,Ruan Zhian,XIE Bo
(The Power and Energy Co.of Yunnan Kunming Iron and Steel Co.,Ltd.,Kunming,Yunnan 650302,China)

In the process of production,sometimes a full output range is split into a number of signal segments to control several valves.Split-range control is based on relatively little variation of process parameters,while production process actually changes randomly and the split points must be set up on site according to changing process condition.Starting with a practical viewpoint,two YS-1700 programmable controllers were used for soft split-range control with the split points being set up by operators according to process conditions, completely solving the problem of sharp pressure fluctuations in the blast furnace gas release system and meeting the control requirements for special circumstances.

soft split-range;control;programmable controller

TP311.5

B

1006-6764（2014）05-0079-02

2014-01-10