重整裝置DCS系統PID參數整定與控制優化

楊中國（大化集團大連碳化工有限公司，遼寧 大連 116610）

重整裝置DCS系統PID參數整定與控制優化

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在對化工裝置評估上，主要指標就是自控率與平穩率，這兩個指標和化工裝置產品性能及經濟效益之間有著緊密關聯。本文就利用目前最為先進的控制方法及參數，結合傳統控制優勢，對控制器參數進行優化，希望能夠提高控制效果，提高控制器自控率。

控制技術；建模；數據處理

現階段，化工裝置基本上都應用DCS系統進行控制。DCS系統在實際運行過程中，能夠有效提高化工裝置控制性能及管理性能，幫助化工企業完善生產裝置，但是目前生產裝置還存在一定問題。按照生產裝置所存在的問題，利用先進控制算法，對PID參數進行優化，有效提高生產裝置穩定性能及能源消耗數量，減少對勞動強度需求。

1 改造項目

生產裝置通過DCS系統進行管理控制，DCS系統控制器通過PID進行調節。PID調節效果并不理想，主要體現在以下兩方面：

1.1 控制形式固定

PID控制形式較為固定，控制對象特征、溫度、流量等因素變化，DCS系統都會采取相同PID控制形式進行控制。生產裝置在實際運行過程中，控制對象不同，生產裝置反應時間存在一定差異，這就需要選擇不同PID控制形式對控制對象進行確定，現階段并沒有發現顯著差別。

1.2 參數設置不合理

PID參數在設置上面還存在一定問題。就以DCS系統來說，所具有的PID參數廠家較為缺失。PID參數組態在設定完畢之后，DCS系統需要進入到生產裝置內，操作人員就需要重新對PID參數進行整合。但是DCS系統在實際運行過程中，PID參數和實際參數之間存在較大差別，同時手工參數控制形式無法滿足實際需求。

在對調節效果不佳問題解決上，主要具有3種解決措施。首先，對生產裝置進行重新調整，按照控制對象所呈現的特征，針對性選擇PID控制形式。流量調節閥前泵在對流量處理之后，能夠有效提高調節控制效果；其次，控制對象在確定之后，需要按照控制對象特點對PID控制形式進行判斷，利用先進控制算法對PID參數進行整合，有效提高控制對象穩定性能，縮短控制對象反應時間，提高控制精確度；最后，對控制對象及PID控制形式有關參數進行仿真性處理，仿真處理效果良好情況下，確定PID控制形式[1]。

2 技術路線

2.1 總體技術架構

生產裝置在重新調整過程中，主要通過對PID參數整定及控制器優化方式，借助控制器優化站，對控制器算法及控制器參數進行優化處理。正常情況下，DCS系統主要由兩部分構成，分別為操作站、現場控制站?？刂破鲀灮驹跀祿x取上，主要通過通信接口將操作站所產生的進行采集，應用常規計算方法，操作人員通過人機操作界面，對趨勢數據、歷史數據進行深入分析研究。

2.2 具體技術方案

伴隨先進控制技術逐漸完善，人們逐漸認識到先進控制技術優勢，形成大量新型算法，例如MAC、DMC等，經過實踐表明，不同算法在生產過程中應用，能夠有效提高生產裝置安全穩定性能，保證生產裝置處于最佳運行狀態，有效提高生產裝置經濟效益。這些算法及優化方案基本上都依托于數學模型開展，大部分工業生產都十分復雜，數學模型無法對控制對象特點及實時變化精確掌控，所以所取得的效果并不理想。

改項目在改造過程中，應用到了目前最為先進控制思想，進而對PID控制器形式及參數進行整定優化，在保留控制器原有控制優勢情況下，對先進控制形式所存在的漏洞進行修補，提高DCS系統控制性能[2]。

3 控制器優化前后效果對比

3.1 趨勢效果對比

在對控制器優化前后效果對比分析研究中，采取隨機選擇模式，對T303塔溫度回路進行檢測，分析PID控制器效果變化?？刂破髟谶M行優化之后，T303塔溫度回路PID參數變化為0.35，控制器在進行優化之前，T303塔溫度回路PID參數為0.84.由此可知，生產裝置在改造之后，控制器控制效果有效改進。

3.2 自控率對比

在對控制器自控率對比過程中，主要采取實施性監控方式。生產裝置在進行改造之后，控制器自控率能夠達到100%，生產裝置在進行改造之前，控制器自控率正常情況下控制在95%左右。

3.3 串級投用情況

重整裝置DCS系統PID參數整定與控制優化之后，串級投用總數為23個，這23個串級在投用之后，全部都可以在生產裝置內應用，串級投用比例為100%。DCS系統PID參數在整定及控制優化之前，串級投用總數依舊為23個，這23個串級在投用之后，僅僅有20個能夠在生產裝置內進行應用。由此可知，重裝裝置DCS系統PID參數整定與控制優化之后，串級投用情況應用效率顯著提升，控制器控制效果有效優化，有效提高控制器經濟效益。

4 實際應用效果

改造項目在落實過程中，所取得的實際應用效果主要體現在以下幾個方面：首先，項目在實施之后，產品合格率顯著提高，有效降低能源消耗數量，提高生產裝置經濟效益，有效解決現階段產品在生產過程中存在波動問題；其次，控制器自控率水平顯著提升，基本上能夠達到100%；再次，DCS系統串級控制回路具有較高精確性，串級回路在運行過程中，具有良好投運效果，控制效果及質量顯著提升；最后，能源消耗數量大幅度降低，節能降耗效果十分明顯。

5 結語

改造生產項目在落實之后，生產裝置自控率顯著提升，同時精度顯著提升，自動化水平提升，被控制參數穩定性顯著提高，被控制參數能夠快速變化，有效提高生產裝置自控率及穩定率?？刂破骺梢詮脑瓉硎謩硬僮鳎D變為自動操作，有效提高控制水平。

[1]鐘洋.I/ADCS系統的PID參數優化整定[J].儀器儀表用戶, 2013,06:45-47.

[2]王慧,康環宇,孟冉.模糊PID在冷軋機厚度控制系統上的應用[J].測控技術,2014,06:71-74.