集散控制系统的控制算法应用

仅供个人参考合肥学院仅供个人参考HEFEIUNIVERSITY集散控制与现总线课程设计设名：

集控系的制法用班

级08自化2班姓学

名号00

李灶指教：

丁

健不得用于商业用途

仅供个人参考摘要:现代科学技术领域中机技术和自动化技术被认为是发展较快的两个分支自动化根据生产过程的特点可分为过程控制和制造工业自动化及自动化测量系统程控制自动化是以流程工业为对象程工业自动化控制一般采用集散控制系统(。本文主要介绍了集散控制系统概念、组成（现场控制级、过程控制级、过程管理级、经营管理级（系统构成灵活、操作管理便捷、控制功能丰富、信息资源共享、安装调试方便件构、控制算法以及其在常减压装置中的应用。关键词构成与特点

硬件结构

控制算法

应用

流程介绍不得用于商业用途

仅供个人参考一、集控系统构与点1.1集散控制系统概念集散控制系统Distributedcontrol产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的中分散控制系统，简称DCS系。该系统将若干台微机分散应用于过程控制信息过通信网络由上位管理计算机监控现化控制个装置继承了常规仪表分散控制计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控系统危险性高度集中的缺点现了在管理和显示三方面集中，又实现了在功能负荷和危险性三方面的分散。1.2集散控制系统的组成集散控制系统一般有以下四部分成：）现控级又称数据采集装置是将过非控变量进行数据采集和预处理对数据进一步加工处理，供CRT操示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机出置在有上位的情况下以关或模信号的方式终端元件输出计算机控制命令。）过控级又称现场控制单元或基本控制器是系中核部。工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节顺序控制、连续控制等等。）过管级DCS的接口装置，普遍配有分辨率、大屏幕的色彩CRT作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员通过操站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟DCS交信的台是的核显、跟管理装置。操作人员通过操作站来监视和控生产过程过屏幕了解到生产运行情况个过程变量的数字跟状态。）经管级又称上位机，功能强、速度快、量大。通过专门的通信接口与高速数据通路相连，综合监视系统各单元，管理全系统所有信息。1.3集散控制系统的特点DCS控统与常规模拟仪表及中型计算机控制系统相比，具有很显著的特点：1）系成灵活2）操理便捷3）控能丰富不得用于商业用途

uKj仅供个人参考uKj4）信源共享5）安调试方便1.4集散控制系统的硬件结构DCS的系统主要由集中操作理装置、分散过程控制装置和通信接口设备等组成。通过通信网络将这些硬件设备连起来同现据集散和集中监视作管理等功能。现场控制站中的主要设备是现场制单元。现场控制单元式DCS直与生产过程进行信息交互的IO处系统，它的要任务是进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制序控制和批量控制户可以根据不同的应用需求择不同的现场控制单元构成现场控制站可是以面连续生产的过程控制为主以顺序逻辑控制成个可以实现多种复杂控制方案的场控制站是以顺序控制控制功能为主的现场控制站；还可以是一个对大批过程信号进行总体信息采集的现场控制站。二、集控系统的制法）比控器P调节）控制器的输出信号u与成正：U=K称比例增益。从减少偏差的角度，PP应该增加K但是还系的稳定性，过大的往会得产生激烈的振荡和不PPP稳定。因此在设计中应该合理优K，满足精度要求下，选取合适的K值PP）积控器I调节在积分控制器中律e经过积分控制器的积分作用得到控制器的输出信号u

K递函数为：G(s)I积分控制器的显著特点是误差调当系统达到平衡后信号稳态设定值和被调量无差，偏差：积分作用实际上是将偏差起来得到如果偏差e为0，积用将使积分控制器的出不断或减小，系统将无法平衡，故而只e为，积分控制器的输出r才生变。）微控器D调节在微分控制器中律e经过微分控制器的积分作用得到控制器的输出信号u

u

K

D

dedt

传递函数为：GKcD积分控制器的显著特点是当出现偏差才进行调节制器则针对被调量的变化率来进行调节不等到被量已经出现较大的偏差后才开始动作分器可以对被调量的变化趋势进行调节，使避免出现大的偏差。一般情况现作用不是直对检测信号进行微分操作样很大的冲击成元器件的不正常，对于噪声干信号，由于其突变性，直微引起很大的输出，从而忽略实际信号的变化趋势而对于性能要求较高的系统用检测信号的速率传感不得用于商业用途

D仅供个人参考D器来避免对信号的直接微分。）比积分微分制（PID调节比例积分、微分控制器各有优点，对于性能要求高的系统，单独使用其中一种控制器有时候不能达到预想的效果，可对其进行组合调的方程如下：KeKP

I

t0

K

D

传递函数为：

Kj

P

1)IKs2s取其中的3个K值值，可以成不同的组合。三、集控系统在减装置中应用3.1常压系统程介绍原油由原油罐输出常压一二线和常压中段回流，经过换热器，把原油加热，然后经过混合阀注水进入一电脱盐罐，再经过二号混合阀注水，进入二级电脱盐罐，使原油脱盐脱水利品质的调节于后加程操脱出来的原油与二次常底油换热进入闪蒸塔油面的剩余水分分出原油里面的轻油组分闪顶油气通过闪顶油气线进入常压塔盘塔经过闪底油泵抽出一次常底油换热后进入加热炉原加热到合的温(365进压塔压制要分馏出合格的侧线油一常二线)还取常塔多热，就侧线的馏出量和中段回量要有合适的比:段量太，取热过多，侧线馏出量减少，降低了轻油的收;中段量过小，取热少，侧线油质量重不合格。侧线馏出的轻油成分还要经过汽提塔汽提，时还要控制常底油外甩的量以常底的液位但也可过减少常底的外甩量，那样将影响后路的控压度大求使用串级控制压程类似于常压，但控制比常压简单。3.2常压装置制回路及控规律常压系统主要有塔顶温度调节系线出量调节系统底液位调节系统等侧线产品质量调节系统段取热系统等压对品量高的要求顶分馏出合格汽油馏分常在顶设置塔顶温度——回流量串级调节系统服方面的干扰。常用的控制规律控制，积分控制，比例积分控制，比例微分控制，比例积分微分控制为线质量求高求对系统抗干扰能力强出扰动时可以迅速恢复，单独采用比例控制、积分制、微分控制已经不能满足要求，这里采用比例、积分、微分的组合控制PID控器在制开始时分起作用出信号发生突然的大幅变化，同时比例也起作用进行控制使偏差幅度减小，接着积分起作用，慢慢地消除静差。不得用于商业用途

eq\o\ac(△,d)eq\o\ac(△,)仅供个eq\o\ac(△,d)eq\o\ac(△,)3.2.2比、分微控规）特具有比例P)、(I)微分D)三控制规律的控制器，简称PID制器。其控制规律的数学表达式:P=Pp+Pi+Pd=Keq\o\ac(△,()/T∫/dt)）传函PID控的传递函数Wpid:当很大时W

pid

(S)s/T+1+1dd1s图为控制原理框图。）控规对程制统影①例控制作用比例控制作用可表示为△e=1Kp比例放大倍数或比例控制器的增益，:Kp=1eq\o\ac(△,/)由于比例控制器的比例运算没有态元件制输入输出仅仅是一种比例放大关系，因此，使用比例控制器所生的相移-180°，固有180°是负反馈控制产生的，不是控制器本身产生，例控制器本身产生的相移为0。例控制器的增益决定于比例带的大小，的小也决定了反馈的强弱以改善控制特性但若使用不当，也可能导致系统不定，并且可能产生振荡。②分控制作用积分控制作用可以表示:/d△e/T1

积分作用产生了一个90°相后，也即积分输出也落后输入90°积控制增益等于积分输出与输入幅值之比。由于使用积分控制作用生一控系的滞系定性降低积间短，积分作用强，积分增益也时，也会使系统稳定性降低。③分控制作用不得用于商业用途

仅供个人参考微分控制作用可以表示:eq\o\ac(△,e)eq\o\ac(△,)/dt超前了90°。

微分作用产生一个超前的90°输由于微分的控制作用得个统相滞后减小了而加系稳定性果分时间短，微分作用弱，则对系影响不显著。如果微分时间过长，虽然微分作用强，超前的角度有利于系统的稳定性，但增益也变大，增益过大，反而会降低系统的稳定性。3.2.3PID数整方为了使系统不仅静态特性好，而要稳定性好，过程过渡短，正确的整定参数字控制器的参数Kp、T1是重要的。在连续控制系统中，模拟控制器的参数整定方法非常多程整定法就是其中一由频率法化简而来点是整定参数时不必依赖控制对象的数学模型，简单易。3.3控回路说为了保持常底液位在一定范围内动，又要保证减压塔进料稳定，采取液面与流量组成的串级调节系统系，允液面在一定范围内变化，而持流量相对不变。减压塔的控制方案设置是根据装产品方案是燃料型还是润滑油型来决定，产燃料型产品的侧线抽出均以减压塔集油箱中液位为控制对象，集抽出的另一物流返塔作为回流，减压塔顶冷回流量是由减压塔顶温度控制。而中段回流一般采用流量调节系统，产品滑油型时，由侧线产品质量要求比较严格，其类似常压塔控制方案。减压塔底介质黏度大、温度高，要留时间短，又是空系统，容造成塔底泵抽空，一用浮球或差压液位调节器来控制塔底抽出量，用塔底液-油外甩串级调节系统，保塔底液位一定范围内波动。四、参文[刘散控制与现场总械工业出版社[袁散型控制系统应技术与实例机工出社[常装置系统操作中石集资.不得用于商业用途

仅供个人参考仅供个用学习、究不得用商业用。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfürden