一种基于可编程逻辑控制器的PID控制死区调节方法

摘要

本发明公开了一种基于可编程逻辑控制器的PID控制死区调节方法，所需设备包括上位机、PLC系统、电动执行机构和电动调节阀开关。该基于可编程逻辑控制器的PID控制死区调节方法，通过将当前分输支路的天然气流量作为输入参数引入计算模块，计算出来的流量死区值与当前流量密切相关，然后将该流量死区值写入站场流量PID控制程序中，从而达到了依据转供或分输量自动设定流量PID死区值的目的，代替了人工手动离线修改PID参数值的工作，同时减少了非必要的停输，能够有效保障生产运行平稳，且该方法对于流量死区的调整完全依靠PLC系统判断，按照预设的顺序执行逻辑计算，减少了人员修改设定值的工作以及误操作带来的风险。

说明书

技术领域

本发明涉及PID控制技术领域，具体为一种基于可编程逻辑控制器的PID控制死区调节方法。

背景技术

天然气分输站场分输支路设置电动执行器驱动的调节阀用以控制向下游分输天然气，为保证分输的可控，调节阀采用PID控制模式。根据被控量的不同，分为压力PID和流量PID两种。

PID控制系统由比例单元、积分单元和微分单元组成。其输入

因此它的传递函数为：

站场流量调节阀的各项PID参数以及流量死区值设置在站场过程控制系统PLC中，一旦在上位机中设定好需要控制的流量值并写入PLC系统，PLC系统则自动通过PID运算控制现场流量调节阀动作。因此，PID参数和死区设定值与当前的工艺状态密切相关。传统的控制方式无法及时对这些参数进行修改，当转供量或分输量大幅度变化时，当前的流量死区值无法适应调节需求，当转供量增大时较小的阀门开度会引起较大的流量变化，引起调节阀的震荡；同理当转供量小的时候，阀门动作引起的流量变化可能会小于流量死区，导致阀门停滞无法调节。

然而，目前流量死区设定值固化在程序中，无法在正常分输条件下在线进行程序修改，需要人为将PID调节停止并将PLC离线后方可修改，该操作过程中需要值班人员在工艺区密切关注阀门状态以避免非必要停输，现有的技术中，PID调节参数是固化在程序中，当工艺流程发生变化时，需要手动将PLC系统离线后对参数进行修改，在参数修改期间无法对生产系统的运行进行控制，同时也容易因人为因素导致系统停输。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于可编程逻辑控制器的PID控制死区调节方法，以解决上述背景技术中提出人工手动离线修改PID参数值的工作，容易造成非必要停输，难以保障生产运行平稳的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于可编程逻辑控制器的PID控制死区调节方法，所需设备包括上位机、PLC系统、电动执行机构和电动调节阀开关，所需设备通过以下步骤实现该基于可编程逻辑控制器的PID控制死区调节方法：

S1:在现场进行电动调节阀开关测试得到最小开度,最小开度在编程时设置为相应的数值，根据实际情况设定；

S2:在现场进行电动调节阀开关测试，相应得到最小开度变化时的标况瞬时流量变化最小值；

S3:阀位开度初始值设为FW1，在PLC程序初始运行的时刻，将阀位开度值FW赋给FW1，同时将标况瞬时流量F赋给F1；

S4:根据标况瞬时流量变化值判断阀门是否为最小开度，用当前时刻的阀位开度值FW-FW1，如果差值在设定的范围内，则表示当前在最小开度，此刻的标况瞬时流量F-F1即为标况瞬时流量变化值（F_DEV），如果F_DEV＞F_DEV_MIN，则认为计算有效，F_DEV计算有效后，分别将此刻的阀位开度值、标况瞬时流量再分别赋给FW1和F1；

S5:设定流量死区与标况瞬时流量变化值的倍数关系，（F_DB）=X*|F_DEV|;

S6:重复S2-S4操作循环执行，然后将该流量死区值赋值给电动执行机构控制逻辑中的对应变量。

进一步的，所述步骤一中最小开度在编程时所设置数值范围以百分比数值表示，比如以[1.5%，2.0%]样式的数值进行表示。

进一步的，所述步骤二中相应得到最小开度变化时的标况瞬时流量变化最小值设为（F_DEV_MIN）。

进一步的，所述步骤五中流量死区与标况瞬时流量变化值的倍数关系的倍数关系公式中，X为根据实际修改的可变量,有利于实现PID流量死区的调节工作；

进一步的，所述PLC系统中预先设置流量死区保护限值,当流量死区超过高限或小于低限时，采用高限值或低限值，以防程序计算错误带来的问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于可编程逻辑控制器的PID控制死区调节方法，通过将当前分输支路的天然气流量作为输入参数引入计算模块，计算出来的流量死区值与当前流量密切相关，然后将该流量死区值写入站场流量PID控制程序中，从而达到了依据转供或分输量自动设定流量PID死区值的目的，代替了人工手动离线修改PID参数值的工作，同时减少了非必要的停输，能够有效保障生产运行平稳，该算法将当前通过阀门的天然气流量作为输入参数引入，因此计算出来的流量死区值与当前流量密切相关，然后将该流量死区值写入站场流量PID控制程序中，从而达到了依据转供量或分输量自动设定流量PID死区值的目的，并可根据流量进行流量死区值自动计算，无需手动修改，较好适应了工况环境的变化，且该调整完全依靠PLC系统判断，按照预设的顺序执行逻辑计算，减少了人员修改设定值的工作以及误操作带来的风险，该方法对于分输量或专供量不稳定、经常发生变化的分输用户或转供支路具备良好的推广价值。

附图说明

图1为本发明调节流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例与附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种基于可编程逻辑控制器的PID控制死区调节方法，所需设备包括上位机、PLC系统、电动执行机构和电动调节阀开关，所需设备通过以下步骤实现该基于可编程逻辑控制器的PID控制死区调节方法：

S1:在现场进行电动调节阀开关测试得到最小开度,最小开度在编程时设置为相应的数值，根据实际情况设定，比如[1.5%，2.0%]；

S2:在现场进行电动调节阀开关测试，相应得到最小开度变化时的标况瞬时流量变化最小值；

S3:阀位开度初始值设为FW1，在PLC程序初始运行的时刻，将阀位开度值FW赋给FW1，同时将标况瞬时流量F赋给F1；

S4:根据标况瞬时流量变化值判断阀门是否为最小开度，用当前时刻的阀位开度值FW-FW1，如果差值在设定的范围内，则表示当前在最小开度，此刻的标况瞬时流量F-F1即为标况瞬时流量变化值（F_DEV），如果F_DEV＞F_DEV_MIN，则认为计算有效，F_DEV计算有效后，分别将此刻的阀位开度值、标况瞬时流量再分别赋给FW1和F1；

S5:设定流量死区与标况瞬时流量变化值的倍数关系，（F_DB）=X*|F_DEV|;

S6:重复S2-S4操作循环执行，然后将该流量死区值赋值给电动执行机构控制逻辑中的对应变量。

实施例1

S1:在现场进行电动调节阀开关测试得到最小开度的基础上，在现场进行电动调节阀开关测试，相应得到最小开度变化时的标况瞬时流量变化最小值（F_DEV_MIN），最小开度的设定范围为1.5%；

S2:阀位开度初始值为FW1，在PLC程序初始运行的时刻，将阀位开度值FW赋给FW1，同时将标况瞬时流量F赋给F1；

S3:根据标况瞬时流量变化值判断阀门是否为最小开度，用当前时刻的阀位开度值FW-FW1，差值不在所设定的1.5%范围内，当前不在最小开度，此刻的标况瞬时流量F-F1即为标况瞬时流量变化值（F_DEV），F_DEV＜F_DEV_MIN，计算无效，回到S1进行范围的重新设定。

实施例2

S1:在现场进行电动调节阀开关测试得到最小开度的基础上，在现场进行电动调节阀开关测试，相应得到最小开度变化时的标况瞬时流量变化最小值（F_DEV_MIN），最小开度的设定范围为2%；

S2:阀位开度初始值为FW1，在PLC程序初始运行的时刻，将阀位开度值FW赋给FW1，同时将标况瞬时流量F赋给F1；

S3:根据标况瞬时流量变化值判断阀门是否为最小开度，用当前时刻的阀位开度值FW-FW1，差值在所设定的2%范围内，当前在最小开度，此刻的标况瞬时流量F-F1即为标况瞬时流量变化值（F_DEV），F_DEV＞F_DEV_MIN，计算有效，F_DEV计算有效后，分别将此刻的阀位开度值、标况瞬时流量再分别赋给FW1和F1，循环执行上述所有步骤，然后将该流量死区值赋值给电动执行机构控制逻辑中的对应变量。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。