化工生產(chǎn)裝置控制回路參數(shù)整定測(cè)試方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及化工領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種化工生產(chǎn)裝置控制回路參數(shù)整定測(cè)試方法 和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，自動(dòng)化程度的不斷提高，新工藝新技術(shù)的不斷創(chuàng)新 應(yīng)用，自動(dòng)化設(shè)備越來(lái)越先進(jìn)，生產(chǎn)裝置不斷擴(kuò)大，對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)化控制系統(tǒng)有了 更高的要求。化工自動(dòng)化是指在其生產(chǎn)線上安裝一些自動(dòng)化儀表檢測(cè)裝置，依據(jù)采取的數(shù) 據(jù)進(jìn)行科學(xué)生產(chǎn)，運(yùn)些自動(dòng)化裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工操作模式，稱(chēng)作化工生產(chǎn)自動(dòng)化?；ど?產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的傷害人體的化學(xué)物質(zhì)，因此生產(chǎn)過(guò)程基本上都是在密閉的容器和設(shè)備 中產(chǎn)生，為維持化工生產(chǎn)正常高效的順利生產(chǎn)，必須把生產(chǎn)工藝中的參數(shù)維持在某一最佳 數(shù)值范圍內(nèi)，方可確保化工產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的安全。而實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化，最基 本的要求是生產(chǎn)裝置的控制回路需要運(yùn)行在自動(dòng)狀態(tài)。
[0003] 雖然化工生產(chǎn)自動(dòng)化程度不斷提高、儀器儀表在化工產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用范圍和規(guī)模不斷 擴(kuò)大，且儀表與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)有力結(jié)合的分布式控制系統(tǒng)(DCS)可完成復(fù)雜的控制功能，但在 實(shí)際化工生產(chǎn)企業(yè)，仍舊有不少控制回路運(yùn)行在人工操作狀態(tài)，僅僅"視DCS為遠(yuǎn)程操作現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備的一種手段"的現(xiàn)象和認(rèn)識(shí)屢見(jiàn)不鮮，真正意義上的化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制無(wú)從談 起。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種化工生產(chǎn)裝置控制回路參數(shù)整定測(cè)試方法和裝置，W避 免參數(shù)設(shè)置不合理就將控制回路投入自動(dòng)造成關(guān)鍵被控對(duì)象超調(diào)后破壞生產(chǎn)穩(wěn)定的化工 行業(yè)共性難題，最大限度地降低了持續(xù)性地進(jìn)行實(shí)際測(cè)試對(duì)化工生產(chǎn)裝置造成的潛在風(fēng) 險(xiǎn)，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)大幅降低能耗、改善勞動(dòng)條件、保障生產(chǎn)安全。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種化工生產(chǎn)裝置控制回 路參數(shù)整定測(cè)試方法，包括:步驟1，根據(jù)所述化工生產(chǎn)裝置的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息判斷其是 否處于正常開(kāi)車(chē)狀態(tài);步驟2，如果處于正常開(kāi)車(chē)狀態(tài)，則獲取所述化工生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵控 制回路;步驟3,判斷所述關(guān)鍵控制回路是否處于自動(dòng)控制狀態(tài);步驟4,如果未處于自動(dòng)控 制狀態(tài)，則確定該關(guān)鍵控制回路的被控對(duì)象類(lèi)型；步驟5,根據(jù)所述被控對(duì)象類(lèi)型獲取控制 閥的閥位變化百分比A 0P、被控對(duì)象在控制閥閥位變化后開(kāi)始變化的時(shí)間td、對(duì)應(yīng)于閥位 變化百分比的被控對(duì)象變化百分比A PV、被控對(duì)象從開(kāi)始變化到穩(wěn)定不變所經(jīng)歷的時(shí)間T 或被控對(duì)象從開(kāi)始變化到變化所述被控對(duì)象變化百分比時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間T;步驟6,根據(jù)閥 位變化百分比A 0P、被控對(duì)象在控制閥閥位變化后開(kāi)始變化的時(shí)間td、對(duì)應(yīng)于閥位變化百 分比的被控對(duì)象變化百分比A PV、被控對(duì)象從開(kāi)始變化到穩(wěn)定不變所經(jīng)歷的時(shí)間T或被控 對(duì)象從開(kāi)始變化到變化所述被控對(duì)象變化百分比時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間T計(jì)算數(shù)據(jù)鏡像結(jié)果;步 驟7,根據(jù)所述數(shù)據(jù)鏡像結(jié)果得到用于所述關(guān)鍵控制回路整定所需的比例參數(shù)、積分參數(shù)和 微分參數(shù)。
[0006] 優(yōu)選地，當(dāng)所述被控對(duì)象類(lèi)型為流量、壓力、或溫度時(shí)，所述步驟5獲取的是閥位變 化百分比A 0P、被控對(duì)象在控制閥閥位變化后開(kāi)始變化的時(shí)間td、對(duì)應(yīng)于閥位變化百分比 的被控對(duì)象變化百分比A PV、被控對(duì)象從開(kāi)始變化到穩(wěn)定不變所經(jīng)歷的時(shí)間T。
[0007] 優(yōu)選地，當(dāng)所述被控對(duì)象類(lèi)型為液位時(shí)，所述步驟5獲取的是閥位變化百分比A 0P、被控對(duì)象在控制閥閥位變化后開(kāi)始變化的時(shí)間td、對(duì)應(yīng)于閥位變化百分比的被控對(duì)象 變化百分比A PV、被控對(duì)象從開(kāi)始變化到變化所述被控對(duì)象變化百分比時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間T。 [000引優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)鏡像結(jié)果包括W下=個(gè)參數(shù):kp、tau和A，其中：
[0009] kp= APV/AOP
[0010] tau = T/4
[0011] A = 3*(maxtd,tau) O
[0012] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)鏡像結(jié)果包括W下=個(gè)參數(shù):kp、tau和A,其中：
[0014] tail = 2* 入+td [001引入為設(shè)定值。
[0016]優(yōu)選地，所述比例參數(shù)P、積分參數(shù)I和微分參數(shù)D分別采用下式計(jì)算得到：
[001 7]當(dāng)所述被枉對(duì)象類(lèi)型為流重或壓力時(shí),P = tau/Kp*( A+td)、I二tau、D = 0 ;
[001引當(dāng)所述被控對(duì)象類(lèi)型為溫度時(shí)，P = tau/Kp* ( A+td )、I = tau、D = 0.1 25tau。
[0019] 優(yōu)選地，所述比例參數(shù)P、積分參數(shù)I和微分參數(shù)D分別采用下式計(jì)算得到：
[0020] P = tau/Kp*(A+td)2
[0021] I = tail
[0022] D = Oo
[0023] 優(yōu)選地，所述A為液位在當(dāng)前物料加入速度和裝置容積下，裝滿該容器時(shí)所需要的 時(shí)間。
[0024] 本發(fā)明還提供了一種化工生產(chǎn)裝置控制回路參數(shù)整定測(cè)試裝置，包括:開(kāi)車(chē)狀態(tài) 判斷模塊，用于根據(jù)所述化工生產(chǎn)裝置的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息判斷其是否處于正常開(kāi)車(chē)狀 態(tài);關(guān)鍵控制回路獲取模塊，用于在處于正常開(kāi)車(chē)狀態(tài)時(shí)獲取所述化工生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵控 制回路；自動(dòng)控制狀態(tài)判斷模塊，用于判斷所述關(guān)鍵控制回路是否處于自動(dòng)控制狀態(tài);被控 對(duì)象類(lèi)型確定模塊，用于在未處于自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)確定該關(guān)鍵控制回路的被控對(duì)象類(lèi)型； 參數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)所述被控對(duì)象類(lèi)型獲取控制閥的閥位變化百分比A 0P、被控對(duì)象 在控制閥閥位變化后開(kāi)始變化的時(shí)間td、對(duì)應(yīng)于閥位變化百分比的被控對(duì)象變化百分比A PV、被控對(duì)象從開(kāi)始變化到穩(wěn)定不變所經(jīng)歷的時(shí)間或被控對(duì)象從開(kāi)始變化到變化所述被控 對(duì)象變化百分比時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間;數(shù)據(jù)鏡像計(jì)算模塊，用于根據(jù)閥位變化百分比A 0P、被控 對(duì)象在控制閥閥位變化后開(kāi)始變化的時(shí)間td、對(duì)應(yīng)于閥位變化百分比的被控對(duì)象變化百分 比A PV、被控對(duì)象從開(kāi)始變化到穩(wěn)定不變所經(jīng)歷的時(shí)間T或被控對(duì)象從開(kāi)始變化到變化所 述被控對(duì)象變化百分比時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間T計(jì)算數(shù)據(jù)鏡像結(jié)果;參數(shù)整定模塊，用于根據(jù)所述 數(shù)據(jù)鏡像結(jié)果得到用于所述關(guān)鍵控制回路整定所需的比例參數(shù)、積分參數(shù)和微分參數(shù)。
[0025] 優(yōu)選地，當(dāng)所述被控對(duì)象類(lèi)型為流量、壓力、或溫度時(shí)，所述數(shù)據(jù)鏡像計(jì)算模塊獲 取的是閥位變化百分比A OP、被控對(duì)象在控制閥閥位變化后開(kāi)始變化的時(shí)間td、對(duì)應(yīng)于閥 位變化百分比的被控對(duì)象變化百分比A PV、被控對(duì)象從開(kāi)始變化到穩(wěn)定不變所經(jīng)歷的時(shí)間 T。
[0026] 優(yōu)選地，當(dāng)所述被控對(duì)象類(lèi)型為液位時(shí)，所述數(shù)據(jù)鏡像計(jì)算模塊獲取的是閥位變 化百分比A 0P、被控對(duì)象在控制閥閥位變化后開(kāi)始變化的時(shí)間td、對(duì)應(yīng)于閥位變化百分比 的被控對(duì)象變化百分比A PV、被控對(duì)象從開(kāi)始變化到變化所述被控對(duì)象變化百分比時(shí)所經(jīng) 歷的時(shí)間T。
[0027] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)鏡像結(jié)果包括W下=個(gè)參數(shù):kp、tau和A，其中：
[002引 kp= A PV/A OP
[0029] tau = T/4
[0030] 入= 3*max(td，tau)。
[0031] 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)鏡像結(jié)果包括W下=個(gè)參數(shù):kp、tau和A，其中：
[0033] tau = 2* 入+td
[0034] A為設(shè)定值。
[0035] 優(yōu)選地，所述比例參數(shù)P、積分參數(shù)I和微分參數(shù)D分別采用下式計(jì)算得到：當(dāng)所述 被控對(duì)象類(lèi)型為流量或壓力時(shí)，P = tau/Kp*(A+td)、I = tau、D = 0;當(dāng)所述被控對(duì)象類(lèi)型為溫 度時(shí),P 二 tau/Kp*(入+td )、I 二 tail、D 二 0.1 25tau。
[0036] 優(yōu)選地，所述比例參數(shù)P、積分參數(shù)I和微分參數(shù)D分別采用下式計(jì)算得到：
[0037] P = tau/Kp*(A+td)2
[003引 I = tau
[0039] D = Oo
[0040] 本發(fā)明可W對(duì)化工生產(chǎn)裝置中的控制回路在投入自動(dòng)狀態(tài)時(shí)所需要的關(guān)鍵控制 參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，能夠避免參數(shù)設(shè)置不合理就將控制回路投入自動(dòng)造成關(guān)鍵被控對(duì)象超調(diào)后 破壞生產(chǎn)穩(wěn)定的化工行業(yè)共性難題；同時(shí)基于數(shù)據(jù)鏡像的方法，最大限度地降低了持續(xù)性 地進(jìn)行實(shí)際測(cè)試對(duì)化工生產(chǎn)裝置造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)。將計(jì)算結(jié)果在化工生產(chǎn)裝置的實(shí)際控制 系統(tǒng)中進(jìn)行固化并將控制回路成功投入自控后，能夠提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)大幅降 低能耗、改善勞動(dòng)條件、保障生產(chǎn)安全。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)中整定化工生產(chǎn)裝置控制回路參數(shù)時(shí)測(cè)試方法的實(shí)施 不意圖；
[0042] 圖2示意性示出了本發(fā)明的基于數(shù)據(jù)鏡像的化工生產(chǎn)裝置控制回路參數(shù)整定測(cè)試 方法的總體示意圖；
[0043] 圖3示意性示出了本發(fā)明的基于數(shù)據(jù)鏡像的化工生產(chǎn)裝置控制回路參數(shù)整定測(cè)試 裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。