【文章內(nèi)容簡介】 除氧頭，管線上設(shè)有調(diào)節(jié)閥PV1101；另外一路進(jìn)入除氧器下水箱，管線上設(shè)有開關(guān)閥XV1106。除氧器壓力為PI1106，除氧器液位為LI1101。軟化水在除氧器底部經(jīng)由上水泵P1101泵出，出口流量FI1101，出口管線閥FV1101。圖32 為除氧器系統(tǒng)工藝流程 選擇被控變量確定操縱變量一般的過程控制系統(tǒng)是由被控變量和自動控制兩大部分或由被控變量、測量變送器、控制器、控制閥四個基本環(huán)節(jié)組成。被控對象除氧器也可以看成是儲蓄罐，罐體中存儲經(jīng)過除氧的除氧水，除氧器作為整個生產(chǎn)工藝的首個環(huán)節(jié)，是否能穩(wěn)定的供應(yīng)除氧水，關(guān)系到后面生產(chǎn)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定，所以儲罐需具有一定的水儲量，使鍋爐正常、安全地運(yùn)行。選擇除氧罐中的液位作為被控變量，可以看到對罐體液位影響最大的兩個變量為進(jìn)口的軟化水進(jìn)水流量和出口的去鍋爐除氧罐出水流量。一般情況下在選取操縱變量的時候要選擇對被控對象影響較大的變量做為我們的操縱變量，以便能夠得到較好的控制效果。從上圖可以看到，對除氧罐液位影響較大的有兩個變量理論上都可以作為操縱變量，但是為了滿足生產(chǎn)工藝要求，我們還是選擇入口流量來作為操縱變量。如果選擇用出口流量來控制液位的話，那么為了維持罐體液位的穩(wěn)定，出水口流量勢必不斷變化波動，那么去往下一生產(chǎn)單元的流量就會不穩(wěn)定，勢必會影響后面的生產(chǎn)單元。在此我們可以確定被控變量為除氧器液位，操縱變量為除氧器進(jìn)水流量。 調(diào)節(jié)閥的選擇FV1106是除氧器進(jìn)水流量調(diào)節(jié)閥，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，氣源信號減弱，這時為了防止鍋爐發(fā)生干燒危險，應(yīng)保證有水進(jìn)入鍋爐，調(diào)節(jié)閥應(yīng)處于打開狀態(tài)，所以選擇氣閉式調(diào)節(jié)閥。根據(jù)調(diào)節(jié)閥流量特性，選擇等百分比調(diào)節(jié)閥。但是在SMPT1000中使用的調(diào)節(jié)閥全部默認(rèn)為氣開式調(diào)節(jié)閥，在此仿真裝置中，可以不進(jìn)一步的追究，但是在現(xiàn)實生產(chǎn)過程中，必須從安全的角度選擇閥門的氣開氣關(guān)。氣開、氣閉的選擇原則：主要從工藝生產(chǎn)上的安全要求出發(fā)。當(dāng)輸入氣壓信號中斷時，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥門打開的時候，危害性小，就應(yīng)該選用氣閉式，這樣當(dāng)氣源系統(tǒng)發(fā)生故障、氣源中斷時，閥門能夠自動打開，保證安全。反之，如果閥門關(guān)閉時，危害性小，就應(yīng)該選用氣開閥。 控制方案設(shè)計控制的對象為除氧器罐，被控變量為儲蓄罐的液位，根據(jù)選擇被控變量確定操縱變量內(nèi)容的描述，選擇儲蓄罐的入口流量來作為操縱變量。控制系統(tǒng)的方案設(shè)計可以有以下幾種方案。 單回路控制系統(tǒng)（1）單回路液位控制系統(tǒng)的方塊圖由圖32為除氧器系統(tǒng)工藝流程可以看到，系統(tǒng)的被控對象為除氧器罐V1101，被控變量為除氧器液位L1101，操縱變量為入口流量的調(diào)節(jié)閥FV1106,為此可以根據(jù)圖32我們可以畫出液位單回路控制系統(tǒng)的方塊圖如圖33所示。圖33 液位單回路控制系統(tǒng)的方塊圖（2）控制器正反作用的選擇確定了系統(tǒng)的變量以及控制方案，接下來要調(diào)用PID控制系統(tǒng)的液位穩(wěn)定，由此要涉及到控制器的正反作用的選擇?？刂破髡醋饔玫呐卸椋刂破鞯妮敵鲭S著其輸入偏差的增大而增大為正作用控制器，控制器的輸出隨著其輸入偏差的增大而減小為反作用控制器。在確定控制器正反作用的時候一般的情況下根據(jù)系統(tǒng)必須構(gòu)成負(fù)反饋，系統(tǒng)總的開環(huán)放大倍數(shù)必須為負(fù)，也就是構(gòu)成系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)的符號乘積為負(fù)，來確定控制器的正反作用。為了快速的確定控制器的正反作用，在此可以運(yùn)用如下的分析過程來確定控制器的正反作用，要控制的是儲罐的液位，假如除氧器液位液位此時升高，為了使得液位保持穩(wěn)定，此時操縱變量即入口流量調(diào)節(jié)閥要開小，才可能使得液位降低以維持穩(wěn)定,由此可以看到調(diào)節(jié)閥與液位成反比的關(guān)系，這樣就很容易確定，控制器的作用為反作用而不用通過進(jìn)繁瑣的“負(fù)號法則”進(jìn)行選擇控制器的正反作用。（3） 控制規(guī)律的選擇及控制參數(shù)的調(diào)整對于除氧罐的液位，其實在整個系統(tǒng)中的精度要求不是很高，只要滿足罐體中有除氧水，不影響后面的工藝生存就可以了，所以可以簡單的選擇比例控制。但是純比例控制存在一定的誤差，從另一方面來說，雖然除氧器液位對整個系統(tǒng)來說精度要求不高，但是對于儲蓄罐這個被控對象來說還是有意義的需要達(dá)到一定的精度，為此要消除誤差的存在，引入積分的作用，積分有消除誤差的作用，能夠使得液位達(dá)到相對精確穩(wěn)定的液位高度?？刂破鲄?shù)的調(diào)整方法有經(jīng)驗湊試法、衰減振蕩法、等幅振蕩、臨界比力度法，最常用的方法為經(jīng)驗湊試法，其具體步如下：置控制器積分時間Ti為99999，微分時間Td=0，在比例度按照經(jīng)驗設(shè)置的初值條件下，將系統(tǒng)投如運(yùn)行，整定比例度。若曲線振蕩頻繁，則加大比力度；若曲線超調(diào)量大，且趨于非周期過程，則減小比例度，求得滿意的4:1過程曲線。引入積分作用（）。將Ti由大到小進(jìn)行整定。若曲線波動較大，則應(yīng)增大積分時間Ti；若曲線偏離設(shè)定值后場時間回不來，則需減小Ti以求得較好的過度過程曲線。若需要引入微分作用時，則將Td按經(jīng)驗值或按Td=（1/3~1/4）Ti設(shè)置，并由小到大加入。若曲線超調(diào)量大而衰減緩慢,則需增大Td；若曲線振蕩厲害，則應(yīng)減小Td。觀察曲線，再適當(dāng)控制比例度和Ti，反復(fù)調(diào)試直到求得滿意的過程過度曲線。需要指出的是，有人認(rèn)為比例度與積分時間Ti可以在一定范圍內(nèi)匹配，若減小比例度可以用增大Ti來補(bǔ)償，若需引入微分作用，可以按以上所述進(jìn)行調(diào)整。將控制器參數(shù)進(jìn)行反復(fù)湊試。（4）SMPT1000軟件仿真調(diào)試具體的步驟如下：確保在SMPT1000監(jiān)控環(huán)境中打開儲罐工程02_TankLI1101Control。點(diǎn)擊工具欄中的按鈕，打開閥門/擋板控制配置對話框，將閥門FV1106設(shè)為內(nèi)控狀態(tài)。圖34 閥門/擋板控制配置對話框點(diǎn)擊工具欄中的按鈕，將當(dāng)前窗口切換到控制組態(tài)畫面，進(jìn)行控制系統(tǒng)組態(tài)。（1）設(shè)置數(shù)據(jù)源，采集儲罐液位實際測量值作為控制器輸入。◆ 在SMPTLab左側(cè)浮動工具盒中，已經(jīng)打開基本模板目錄，目錄中包括了組成控制回路常用的控制器輸入模塊、控制器輸出模塊和PID控制器模塊。◆ 用鼠標(biāo)左鍵選中“控制器輸入”不放，拖動至控制組態(tài)窗口中放開，即在控制組態(tài)窗口中生成了一個“數(shù)據(jù)源”模塊。雙擊該模塊符號，彈出數(shù)據(jù)采集點(diǎn)配置對話框。在選擇位號下拉框中，選擇LI1101，即表示當(dāng)前數(shù)據(jù)源模塊將從現(xiàn)場獲取LI1101位號對應(yīng)的實時數(shù)據(jù)?！?點(diǎn)擊【確定】按鈕，完成對儲罐液位信號的配置。（2）PID控制器組態(tài)?！?在基本模板目錄中，選中“PID控制器”圖標(biāo)，并將它拖放至控制組態(tài)窗口，生成如下圖所示的PID控制器圖標(biāo)。圖35 “PID控制器”圖標(biāo)◆ 雙擊該圖標(biāo)，彈出PID控制器配置對話框。圖3