自动切向自动控制的无扰切换

自动切向自动控制的无扰切换

cpr1000最初的该项目的第二个项目是岭澳一期后，红沿河、宁德、庆阳等新项目进展迅速。各新项目与岭澳二期一样采用了数字化仪控系统(DCS),但与岭澳二期不同的是DCS供应商由AREVA/SIEMENS(阿海法/西门子)平台变成了MELCO/CTEC(三菱/广利核)平台。虽然数字化后调节控制实现都有相似性,但毕竟采用了不同的DCS平台,具体方法上将依据各平台自身特点实现。本文将分别举例介绍CPR1000新项目DCS手自动无扰切换在CTEC和MELCO平台的实现方法。1pid控制器在之际t实现无扰动切换的条件分析目前在工程实践中调节采用最广泛的控制方法是PID控制,其具有控制响应快,可以做到无静差跟踪的特点。CPR1000项目核电工程中许多参数的调节也是采用PID控制。PID的控制环节一般由比例项、积分项、微分项3项构成:式中:Kp——比例系数;T——控制器的积分时间常数;Td——控制器的微分时间常数;e(t)——偏差;y(t)——被调参数;SP——控制器的设定值;在调节控制中,调节阀一般都有手动和自动2种控制模式。在手动状态时,PID调节器不起控制作用,调节阀直接由人机界面手动控制站手动输入值控制。但被调参数y(t)仍由PID调节器的输入端输入与设定值SP比较构成偏差量e(t)。根据控制原理,若e(t)不为零,则PID控制器对偏差长时间的积分项:将逐渐向控制器输出的两个极端方向变化,直到达到饱和,即达到PID调节器的极限输出为止(对应于调节阀全开或者全关);即使输出没有到达饱和,自动计算的输出值与手动输出值一般也不一致。若此时由手动切换到自动,PID调节器将发生控制作用,使调节阀阀位发生快速扰动变化甚至全开或全关,很容易引起事故。通过上述分析,则PID调节器在时刻t实现无扰动切换的条件是:1)在手动控制时保证PID控制器的偏差为零,由式(2)可知,必须保证设定值SP一直跟踪被调量y(t),或者切换到手动后PID模块停止自动运算。2)PID调节器的输出U(t)应等于切换前的手动控制值。当手动切换到自动状态时,调节器开始接手控制作用,由以上2点条件可知,此时由于偏差为零(或PID不运算),控制器将不发生调节作用,即控制器的输出保持为最后的手动输出值不变,由于PID调节器的输出等于切换前手动控制最后时刻的调节器阀位,则切换瞬间不会引起扰动。2自动无扰切换控制原理CPR1000新项目非安全级控制在CTEC平台实现,而核电厂大部分的调节控制都属于NC级控制。以下以一简单的单回路调节——RCV下泄温度控制为例,介绍CTEC平台手自动无扰切换如何实现。RCV下泄温度控制工艺原理为由RCV002MT检测下泄温度,送入调节器402RG与定值比较产生偏差,进行PI调节器的运算后输出信号控制下泄热交换器的冷却水阀门RRI155VN,从而控制进入热交换器的冷却水流量来控制下泄温度。其中控制回路中包括一手自动控制站407KU可直接手动调节阀位。其控制原理简图如图1所示。此调节在CTEC平台的组态实现如图2所示。图2中CTEC平台用2个算法块实现下泄温度调节。左边为PID模块实现通用的PID运算功能,图中使用到的各端子的意义为:SP——设定值;PV——过程值,即被调节参数;TP——开环时的跟踪量;RM——运行模式,0为开环,1为闭环;AV——调节器输出值。图2中右边AMAN2为不带BUP控制的闭环模拟手操器,此模块算法与PID配合使用,实现阀位给定值的手动修改。图中所使用到的各端子意义为:IN——阀位输入;SP——设定值;PV——过程值;CM——控制模式,0为KIC或RSS控制,1为BUP控制;FM——强制手动信号,0为非强制手动,1为强制手动,当检测到工艺参数RCV002MT信号质量坏时强制为手动模式;Q——综合信号质量。本例实现调节的手自动无扰切换过程为:当控制处于自动调节时,运行模式RM为0,PID功能块进入闭环工作模式,按过程值与设定值的偏差进行运算,输出阀位控制信号由手操器AMAN2直接输出到现场控制阀门。当调节由自动模式切换到手动模式时,由于AMAN2模块输出为切换前PID自动运算值,因此不存在扰动。此时PID模块RM为1,PID进入开环工作模式,PID模块停止演算,其输出值随跟踪量TP而变化,而TP的输入即为手操器的输出值。因此该调节由手动(开环模式)再次切入自动(闭环模式)时,PID的输出保持了切换前手操器的输出信号,切换瞬间调节阀阀位是无扰动的。在非安全级控制中还有些比较复杂的PID调节控制,其基本方式与上述相同,不做一一介绍。3rra010vp控制CPR1000型核电厂中1E、SR级自动调节控制不多,仅有GCT排大气阀控制(IE)和RRA013VP(SR)调节在MELCO平台实现。以下以RRA013VP控制为例介绍MELCO平台无扰切换的实现方法。RRA013VP为余热排出系统总流量调节阀。其控制原理如图3所示。RRA系统投入运行后,经过RRA两路热交换器和旁路阀RRA013VP的总流量一般为1800m3/h,由RRA006MD检测。而经过热交换器的流量是变化的,因此总流量恒定由调节旁路阀013VP来维持。从图3可知流量信号与定值的偏差经积分调节后输出控制RRA013VP,也可以直接从手操器404KU控制阀门开度。此控制在MELCO平台的SR级机柜中实现,其组态原理如图4所示。图4中,YRRA407XR实现内外部定值切换,ST为手动定值站的跟踪值,信号S1050XA为RRA006MD实测值,通过减法模块*G计算出偏差并输入模块PIDP的输入端S进行自动计算。模块PIDP为MELCO平台实现PID调节算法的模块,输入端A为手动/自动模式切换,S端为偏差输入,P端为实现微分作用的输入,T端为在手动模式下的跟踪值;其输出经过切换模块*W后控制现场阀门,*W模块实现自动计算信号与手动给定阀位信号灯的切换(A为1时S值输出,A为0时R值输出)。此例实现手自动无扰切换的过程为:当阀门处于自动调节状态时,PIDP模块的A输入端为1,设定值与实测值的偏差经S端输入PIDP进行运算(此调节仅有积分作用,由*V模块减去比例作用实现),P端输入不起作用。输出值OUTPUT一方面去现场控制阀门,另一方面作为手操器的跟踪值。当由自动控制切换到手动时,由于手操器一直在跟踪自动输出值,切换瞬间手操器输出保持切换前的自动计算值,阀门不会发生扰动;此时PIDP的输入端A为0,PIDP模块停止运算,并跟踪T端口输入值(因为实现积分作用时PIDP输出减去了比例作用,因此PIDP的手动跟踪值在MV值上加了比例作用值,保证输出时减去比例作用后仍为手动给定值MV),*W模块选择R端即手动阀位给定值MV输出。所以当由手动模式切换回自动模式瞬间,*W模块的S端输入值为MV值,阀门也不会产生扰动。4自动识别无扰切换首先从理