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石油化工装置PID整定技术方案

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石油化工装置PID整定技术方案
1 概述
比例积分微分控制器简称PID控制器，通过调节给定值与测量值的偏差来控制，从而有规律的纠正控制过程，控制原理简单，使用方便，适应性强，鲁棒性强，其控制品质对被控对象的变化不太敏感，不需要知道被控对象的数学模型，所以广泛应用生产过程。

2 PID参数整定
PID控制是当前石油化工生产的主要控制形式，其控制作用的好坏取决于PID参数是否合适，PID参数的获得有两种方法:人工整定和自整定。

人工整定由于PID参数整定困难、费时费力、严重依赖整定人员的实际经验，导致PID应用效果不理想。

自整定方法分为以下几类：
（1）基于非参数模型的自整定方法。

工程上常用、经典的有：Z－N法、R－ZN法、Cohen-Coon法、ISTE最优设定法、Astrom-Hagglund的继电PID自整定法、基于相位裕度和幅值裕度的PM整定法、SPAM整定法、相位和幅值裕度与时间优化结合的方法等。

（2）基于参数模型的自整定方法。

如IMC(内模控制)－PID、自适应PID、预测控制－PID等。

（3）基于规则的自整定方法。

在基于规则的自整定方法中,不用获得过程实验模型,而是根据被控过程的特性,基于规则整定控制器参数（类似有经验的操作者的手动整定）。

（4）基于系统输出特性的自整定方法。

如基于遗传算法PID 参数自整定、基于浮点数编码遗传算法(GA)等。

（5）智能自整定。

利用神经网络、模糊控制和专家控制去整定控制器的参数，如神经网络自整定方法、基于模糊控制的自整定方法、专家式自整定方法、自学习自整定方法等。

这些PID参数的自整定产品，在实际应用中取得了一定的效果，但仍然难以克服装置中的控制回路存在关联和耦合、装置加工
量和热负荷失配等因素的影响，使得PID控制效果难以满足生产现场的需要。

北京化工大学研发的PID模型整定和全流程优化专利技术，它采用先进的模式辨识技术实现PID参数优化达到自控回路的高投控率，它的全流程优化技术能很好地解决装置控制回路存在的关联和耦合想象，对装置间的互供料和热联合能进行有效的平衡控制。

3 应用情况
3.1 国内应用
北京化工大学研发的PID模型整定和全流程优化技术已在燕山石化、齐鲁石化、广州石化、扬子石化、天津石化、茂名石化、石家庄石化、海南石化、大庆石化、独山子石化、惠州石化等二十多家大型石化企业推广应用，其中北京燕山石化39套炼化装置采用该项技术控制回路投用率都达到98%以上，有很多装置的自控率达到100%，实现了黑屏操作。

3.2 公司应用
公司采用北京化工大学研发的PID模型整定和全流程优化技术，对作业一部、二部、化工作业部共17套装置进行了优化整定，应用效果表现在以下几个方面：
（1）平均自控率由60%提高到95%以上；
（2）提高回路控制质量，关键被控变量(工艺考核量)标准偏差降低30%以上，增加产品合格率、增加轻油收率、节能降耗，增加经济效益；
（3）回路高水平的投自动，操作平稳、波动少，各类设备所受的干扰、冲击减少，不光工艺本身稳，更主要的是阀门避免大幅动作，有利于设备的长周期健康运行，在一定程度上降低设备的损坏速度；
（4）大幅降低了操作工的劳动强度。

4 公司生产装置PID整定优化技术存在的问题及对策
4.1 存在的问题
（1）公司生产装置自2012年开始应用PID优化整定技术，经过多年的运行，特别是大检修后工艺、设备发生了很大变化，原来的PID 参数很多已经不能满足生产高精度控制需要。

如800万吨/年常减压。

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PID控制器参数整定

PID控制器参数整定

Lambda 法：Kc = 0.56, 7}=) 6.5 niin
仿真举例#2
广义对象特性参数：
K= 1.75 T= 6.5,r= 6.3 min 若采用PI控制器， Z・N法：匕=0.53, R = 20.8 min Lambda 法：Kc = 0.30, 7]= 6.5 min
PID参数在线整定法
+ "o
T=0 J
4整定原则：
R = O.lOmin 或 7} = 0.05miii K,整定原则：
控制增益可人工调楚，但对于设定 值的阶跃变化， 实际流量不应出现超 调。.
流量回路整定仿真举例
Output of Controller
请比较控制器的比例增 益与积分 增益
Time, min
分析下列液位控制问题的不同点
PID （比例■积分■微分）控制器
■理论PID控制器 ■工业PID 控制器（如何构造其仿真模型？）
为微分增益，通常
= 10 o
单回路PI D控制系统应用问题
对于某一动态特性未知的广义被控过程，如何选择PID控制器形式，并 楚定PID控制器参数？
内容
•:・PID控制器类型的选择 •:・控制器参数整定的一般方法 •:・流量控制回路的PID参数整定方 法
△TO,% _TOf顽一TO^g }
△CO, % COfinal — COiniJial:%
r = 1 ・5 X (，o.632z\o — *0.28
T—t' 4 0.632AO
J--
1
o
2
3
4贝6
7
8
9
i —
0
— 000m0000 0
i
n
步骤3：获取初始PID参数
如何整定DCS控制系统中PID参数

如何整定DCS控制系统中PID参数

如何整定DCS控制系统中PID参数一、调节器正/反作用的确定方法调节系统投自动：往往在控制方案确定好且判断出调节器的正/反作用后，最关键的是P、I、D参数如何整定，根据多年的现场工作经验，谈谈如何整定调节系统的P、I、D参数，请大家在工程中参考。

在整定调节系统的P、I、D参数前，要保证一个闭环调节系统必须是负反馈，即Ko*Kv*Kc ＞0。

（看上面图片）Ø调节对象Ko：阀门、执行器开大，测量PV增加，则Ko＞0；反之，则Ko＜0；Ø调节阀门Kv：阀门正作用（气开、电开），则Kv＞0；阀门反作用（气关、电关），则Kv＜0；Ko、Kv的正负由工艺对象和生产安全决定，根据Ko、Kv的正负和Ko*Kv*Kc ＞0，我们可以确定Kc的正负，Ø调节器Kc：若Kc＞0，则调节器为反作用；若Kc＜0，则调节器为正作用；软件组态中要设置正确,在装置调试和开车及P、I、D参数整定前，调节器的正/反作用务必检查，且正确无误。

1、在整定调节系统的P、I、D参数前，要保证测量准确、阀门动作灵活；2、在整定调节系统的P、I、D参数时，打好招呼，要求用户工艺操作密切注意生产运行状况，确保安全生产；3、在整定调节系统的P、I、D参数时，先投自动后串级，先投副环后主环，副环粗，主环细。

在操作站CRT上，打开调节器的整定调整画面窗口，改变给定值SP或输出值OP，给出一个工艺允许的阶跃信号，观察测量值PV变化和趋势图，不断修定PID参数，往往反复几次，直至平稳控制。

实际中，一般能达到工艺满意的一阶特性即可。

二、经验PID整定参数预置对介质为流体（气体、液体）情况，经验PID整定参数参考如下，（在出所前最好在软件组态中要设置好，到现场再细调或不动）：1、对流量调节（F）：Ø一般P=120～200%，I=50～100S，D=0S；Ø对防喘振系统：一般P=120～200%，I=20～40S，D=15～40S；2、对压力调节（P）：Ø一般P=120～180%，I=50～100S，D=0S；Ø对放空系统：一般P=80～160%，I=20～60S，D=15～40S；3、对液位调节（L）：Ø1]、大容器（直径4米、高2米以上塔罐）：一般P=80～120%，I=200～900S，D=0S；Ø2]、中容器（直径2--4米、高1.5--2米塔罐）：一般P=100～160%，I=80～400S，D=0S；Ø3]、小容器（直径2米、高1.5米以下塔罐）：一般P=120～300%，I=60～200S，D=0S；4、对温度调节（T）：一般P=120～260%，I=50～200S，D=20～60S；上述参数是经验性的东西，不是绝对的。

PID整定经验

PID整定经验

PID整定经验！（2）PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s压力P: P=30~70%,T=24~180s,液位L: P=20~80%,T=60~300s,流量L: P=40~100%,T=6~60s。

PID整定经验！（3）书上的常用口诀：参数整定找最佳，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。

微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低4比1一看二调多分析，调节质量不会低可以用MA TLAB仿仿，感受一下参数对典型对象动态特性影响PID整定经验！（4）控制电动阀的开度来达到控制温度是可以的，我个人认为用比例电磁阀替代电动阀完全可以实现PID的控制。

因为比例电磁阀有标准的模拟量输入信号和反馈信号而且具有PID调节功能。

经过多年的工作经验，我个人认为PID参数的设置的大小，一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是经验。

P是解决幅值震荡，P大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；I是解决动作响应的速度快慢的，I大了响应速度慢，反之则快；D是消除静态误差的，一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。

对于温度控制系统P在5-10%之间；I在180-240s之间；D在30以下。

对于压力控制系统P在30-60%之间；I在30-90s之间；D在30以下。

PID整定经验！（5）CyboSoft拥有无模型自适应（MFA）控制技术美国专利，开发了多种基于MFA的软硬件产品，包括Cybo Con（无模型自适应控制软件），CyboCon CE（通用型先进控制仪表），CyboCon Dragon（先进的微型DC S系统）。

与其它负反馈控制器（自适应或非自适应）一样，MFA根据设定值和过程变量之间的偏差决定如何最好地控制过程。

PID回路整定详细说明

PID回路整定详细说明

仪表控制说明及PID整定方法化工乙烯仪表-李恒超主要内容一、仪表控制说明1、单回路控制说明2、复杂控制说明二、PID整定方法1、PID整定方法2、PID整定举例三、自动控制回路参数波动原因分析1、工艺操作系统引起参数波动分析2、仪表和调节阀的特性引起参数波动分析3、机泵控制的波动原因分析主要内容一、仪表控制说明1、单回路控制说明1.1 单回路的结构与组成1.2 明确自动控制的目的1.3 被控变量的选择1.4 控制变量的选择1.5 控制质量1.6 滞后1.7 举例与仿真1.8PID的正反作用2、复杂控制说明2.1 前馈控制2.2 串级控制2.3 均匀控制2.4 分程控制2.5 比值控制2.6 选择控制2.7 三冲量控制2.8 耦合控制二、PID整定方法1、PID整定说明1.1 PID回路阶跃响应性能指标1.2PID设置面板1.3 PID参数功能1.3.1 增益K作用对调节过程的影响1.3.2 积分作用对调节过程的影响1.3.3 微分调节D说明1.4 PID参数的整定1.4.1 测试阶跃响应法1.4.2 PID参数的整定步骤说明1.4.3 PID参数整定经验说明1.4.4 PID参数整定方法二2、PID整定举例2.1 PID参数的形象说明2.2 PID参数仿真曲线举例说明2.3 PID整定参数举例分析说明2.4 PID参数整定总结三、自动控制回路参数波动原因分析1、工艺操作系统引起参数波动分析1.1 精馏塔的典型控制1.2 反应器的控制2、仪表和调节阀的特性引起参数波动分析2.1 流量计的量程比、流速，对测量的影响2.2 调节阀的流量特性和可调比2.3 提高调节阀使用寿命的常见方法3、机泵控制的波动原因分析3.1 对离心泵的控制3.2 对计量泵的控制3.3 对变频泵的控制一、仪表控制说明\1.单回路控制说明1.1 单回路的结构与组成由一个被控对象、一个测量变送器、一个控制器和一个执行机构（控制阀）所组成的闭环控制系统。