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数字PID调节器在选煤厂中的应用温占稳;赵云霞【摘要】主要阐述了数字PID调节器在选煤厂重介密度控制系统中的应用,着重介绍数字PID调节器的工作原理及其参数的整定方法.【期刊名称】《煤》【年(卷),期】2007(016)011【总页数】2页(P34-35)【关键词】PID调节器;选煤厂;应用【作者】温占稳;赵云霞【作者单位】平顶山选煤设计院,中选自控系统有限公司,河南,平顶山,467000;平煤集团,田庄选煤厂,河南,平顶山,467000【正文语种】中文【中图分类】TP214PID调节器是连续控制系统中技术成熟、应用广泛的一种调节器，具有结构典型、参数整定方便、结构改变灵活、控制效果好等优点。
尤其是在工业过程控制中，由于许多控制对象的精确数学模型无法建立，难以用控制理论进行分析，所以往往采用PID调节器。
随着微机技术的发展，在选煤行业数字PID控制在选煤微机控制系统中得到了广泛的应用，比如重介密度控制系统中密度控制、液位控制和压力控制等。
数字PID控制采用模拟化设计方案，对模拟PID调节器进行数字化，得到数字PID调节器，最后编写程序在计算机上实现。
根据选煤的工艺要求，对选煤控制系统中的加水调节阀、分流执行器、变频器等闭环控制采用就地、自动两种控制方式，就地方式下通过人工进行手动调节，自动方式下通过数字PID调节器进行自动调节。
1．1 密度控制系统为了确保合格介质桶的密度稳定到工艺所需的要求，在合格介质泵出口管道上安装放射性同位数密度计来连续测量密度值，即过程变量PV，通过密度转换器转变成标准的4～20 mA DC信号送给PLC。
在PLC内部的数字PID调节器，通过对给定值(SV)与过程变量(PV)之间差值(△=SV－PV)的运算，输出到现场的加水调节阀和加介分流箱执行器，去控制介质的稳定。
1．1．1 系统调节过程在生产过程中，如果系统受到外来干扰而使运行工况发生偏移时，数字PID调节器能进行必要的操作来抵消干扰的影响，以使运行工况恢复正常。
PID在工业自动控制中的应用作为工业生产中最常用的一个控制形式，PID技术在工业自动控制中发挥着至关重要的作用。
随着我国工业自动化水平的逐渐提高，PID技术也已经成为了衡量各个行业现代化水平高低的主要标准，其控制理论也历经了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。
目前市场中已经出现了多款PID控制、控制器以及智能控制器仪表等工业自动化产品并都得到了广泛的应用。
笔者首先介绍了PID工作的原理，接着对PID在工业自动控制中的应用进行了分析。
标签：PID；工业自动控制1 PID工作的原理PID控制器发展至今已经走过了约70年的历程，它之所以能够成为工业自动控制的主要技术之一，主要在于其自身所具备的结构简单、稳定性能强、调节方便、可靠等优点。
在工业自动控制过程中，一旦出现无法完全掌控被控制对象的结构以及参数的情况，此时应用便利的PID控制技术可以对系统控制器的结构及参数进行判断，而判断的主要依据则是经验和现场调解。
PID控制和PID调节是目前国内外工业自动控制中使用最为普遍的调节器控制规律，它们也被称之为比例、积分和微分控制。
2 选定PID被控参数选择被控参数在设计控制方案的过程中是尤为重要的一环，对于工业企业生产的稳定、产品产量与质量的提升都起着决定性的作用，在自动控制的过程中，不管选用哪一种先进过程检测控制设备，也不管构成哪一种控制系统，只要没有正确选择被控参数，控制方案中所提出的控制成果都无法得到实现。
影响控制参数值变化的因素比较多，但并不需要控制所有影响因素，精确地选定被控参数在这一系列过程中至关重要。
在选择被控参数时，技术人员需深入分析生产工艺要求与过程，进而找出能够决定产品质量、产量、安全生产并能够将工艺生产状态较好体现出来的参数，这些被控参数一般而言难以通过人工控制来满足要求。
在实际应用过程中，PID参数的选择并不是唯一的，当然也不是任意的，只有对生产工艺过程的特殊性进行深入地分析，才能够选定正确的PID参数。
提高生产效率PID调试在工业自动化中的应用提高生产效率：PID调试在工业自动化中的应用在工业自动化领域中，提高生产效率一直是企业和工程师们追求的目标。
为了实现这一目标，PID调试技术成为了关键的工具。
PID调试通过精确控制系统中的电气、液压、气动或机械过程，以优化工业过程和提高生产效率。
本文探讨了PID调试在工业自动化中的应用，并介绍了其原理和调试方法。
一、PID调试的原理PID调试依赖于三个控制参数：比例系数（P）、积分时间（I）和微分时间（D）。
这些参数通过对目标过程的实时监测和反馈控制，来达到期望的控制效果。
比例控制（P）通过调整控制器的输出与误差之间的线性关系来实现。
它对系统的瞬时响应非常敏感，但可能会导致系统的稳定性问题。
增加比例系数会导致系统的响应速度加快，但会降低系统的稳定性。
积分控制（I）通过根据误差的累积积分值来调整控制器的输出。
它可以追踪目标过程的长期误差，并通过逐渐减小这些误差来实现稳定的控制。
微分控制（D）通过根据误差的变化率来调整控制器的输出。
它可以提高系统的稳定性，并减少超调现象的发生。
二、PID调试的方法1. 初始参数设定：在开始PID调试之前，需要设定初始的PID参数。
这可以通过实验和经验来确定，但也可以使用自动调整算法进行初步设定。
2. 响应测试：通过施加一个阶跃信号到系统中，观察系统的响应。
根据响应的特性，可以确定PID参数是否合适。
如果系统出现超调、振荡或响应时间过长的问题，需要调整PID参数。
3. 参数调整：根据响应测试的结果，可以调整PID参数来改善系统的控制效果。
比如，增加P增益可提高响应速度，减小P增益可提高系统稳定性。
增加I增益可减小系统误差，减小D增益可减少超调和振荡。
4. 迭代优化：通过反复进行响应测试和参数调整，直到达到理想的控制效果。
这可能需要多次尝试和调整。
三、PID调试的应用案例1. 温度控制：在工业生产中，温度控制是一个常见的应用。
通过将温度传感器与PID控制器相连，可以实现对冷却或加热设备的精确控制。
模糊PID技术在煤矿压风机自动化控制系统中的应用【摘要】本文针对煤矿压风机供风系统压力不稳的问题，在可编程控制器的基础上结合PID控制与模糊控制技术，设计了模糊PID控制器，使压风机供风系统能够根据系统要求以及实际使用情况的不同做出最优控制，实现了系统恒压供风的要求。
【关键词】煤矿压风机；压风机自动化；模糊PID技术1 概述煤矿压风机担负着全矿风动机械和卸煤机械的动力供给任务，其工作的可靠性和安全性直接影响着全矿的正常生产和经济效益。
山东能源淄矿集团岱庄煤矿压风机24小时不间断的运行，而煤矿每时的用风量又都不一样，这就容易造成供风压力不稳，不能满足煤矿恒压供风的要求，同时压风机时常工作在空载状态加剧了设备的磨损，也造成了电能的大量浪费。
针对目前岱庄煤矿压风机供风系统稳定性差，系统基于目前工业领域应用最广泛的PLC控制器，在传统PID控制中融入了模糊控制理念，依据系统状态实现在线调节PID参数，提高系统对于各种情况的适应性，增强系统稳定性，从而实现了煤矿压风机供风压力的自动调节，提高了煤矿机电设备的自动化与智能化水平。
在常规PID的基础上增加模糊参数自整定控制器，以弥补常规PID控制器无法实现参数的在线调整的缺点。
系统以误差e和误差变化ec为输入，通过模糊推理作出相应决策，找出PID的三个参数、、与误差和误差变化之间的关系，从而实现在线自动调整、、，使被控对象达到理想的控制效果。
（1）输入模糊化过程：定义输入输出的模糊集均为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，论域为{-3，-2，-1，0，1，2，3}；（2）建立模糊规则表：根据误差以及误差变化趋势来设计消除误差的模糊规则，从而建立输入e、ec与输出、、的模糊规则；（3）模糊推理过程：建立模糊推理系统，并计算得出系统控制参数、、。
（4）反模糊化过程：将模糊化的结果通过重心法转化为PID控制器可读的确定值。
3 控制器设计该控制系统以西门子S7 - 200 PLC作为控制核心，通过模糊控制算法对PID 控制器中、、三个参数进行在线调整，然后经由PLC将调整结果的控制指令传送给压风机、变频器等现场设备以达到最终的控制目的。
模糊控制与PID控制在自动化控制中的应用自动化控制是一种通过各种设备和技术手段对生产过程、工业设备、机器人等进行控制和调节的技术。
在自动化控制中，常用到两种控制方式：模糊控制和PID控制。
模糊控制是一种基于模糊逻辑理论的控制方法。
它通过对目标系统的模糊化，建立一系列“若-则”规则，并且通过计算机算法进行运算，得到最终的控制策略。
模糊控制在处理不确定性和复杂性的问题上具有较高的适应性和普适性。
而PID控制则是一种常见的控制方法，它基于比例、积分和微分三个方面对系统进行控制。
PID控制器的作用是根据误差的大小和变化率，来进行调节控制。
它是一种求解比较简单的方法，应用广泛。
在自动化控制领域中，模糊控制和PID控制被广泛应用。
不同应用场景下，控制器选择的方法也会有所不同。
以温度控制为例，如果使用PID控制，则需要通过控制器不断地测量温度变化，在误差较小的情况下进行控制。
虽然PID控制在温度变化扭曲性较小的情况下有一定的优势，但是当温度变化较快或者扭曲性较大时，PID控制就会失去优势，而模糊控制则适应性更强，可以更好地应对这些情况。
另外在机器人控制中，模糊控制也具有较优越性。
机器人的运动过程中，往往存在不确定性，例如环境的变化、地形高低不平等等，如果采用传统PID控制方法，效果不佳。
而模糊控制则可以通过人工模糊化建立控制策略，能够更好地适应机器人的不确定性。
总的来说，模糊控制在一定范围内比PID控制更好，但是模糊控制方案的设计和实现需要更多的经验和技能。
在实际应用中，两种方法可以互相结合起来，进行联合控制，在不同场景下发挥各自的优势，提升整体控制效果。
在未来，随着人工智能和物联网技术的发展，模糊控制在自动化控制中的应用将会更加广泛和深入。
同时，我们也需要不断探索新的控制方法和技术手段，为自动化控制的发展注入更多的动力和活力。
自动化控制系统中的PID调节技术自动化控制系统中的PID调节技术是一种常用的控制方法。
PID是比例-积分-微分的缩写，是一种经典的控制算法。
PID控制器可以根据被控制对象的输入信号和输出信号的差异，自动调节控制器的输出信号，使被控制对象按照期望的方式运行。
一、PID控制器的原理及组成PID控制器由三个部分组成：比例控制器（P），积分控制器（I）和微分控制器（D）。
这三个组成部分的输出信号分别与被控制对象的输入信号相加，形成PID控制器的输出信号。
比例控制器：比例控制器的输出信号与被控制对象的输入信号成比例。
比例控制器的作用是根据被控制对象当前的状态，产生一个与其偏差成比例的输出信号。
比例控制器的参数称为比例增益。
积分控制器：积分控制器的输出信号与被控制对象的输入信号积分。
积分控制器的作用是根据被控制对象的历史状态，产生一个与历史偏差的累积值成比例的输出信号。
积分控制器的参数称为积分时间。
微分控制器：微分控制器的输出信号与被控制对象的输入信号微分。
微分控制器的作用是根据被控制对象的变化速率，产生一个与变化率成比例的输出信号。
微分控制器的参数称为微分时间。
二、PID调节技术的应用场景PID调节技术广泛应用于各个领域的自动化控制系统中。
下面以工业控制系统为例，介绍PID调节技术的应用场景。
1. 温度控制：在加热加工过程中，温度的自动控制是十分重要的。
PID控制器可以根据温度传感器的反馈信号，自动调节加热设备的输出，使得温度始终稳定在设定值附近。
这在生产过程中可以提高产品质量和效率。
2. 速度控制：在机械传动系统中，控制转速的平稳性对于保证设备正常运行十分重要。
PID控制器可以根据速度传感器的反馈信号，自动调节电机的输出，使设备运行的速度能够适应不同的工况需求。
3. 液位控制：在储液设备或者管道系统中，液位的自动控制对于避免溢流或者干涸具有重要意义。
PID控制器可以根据液位传感器的反馈信号，自动调节液位控制阀的开度，使液位维持在设定范围内。
PLC技术在煤炭工程电气自动化中的运用PLC（可编程逻辑控制器）技术是一种专门用于工业自动化的控制系统，广泛应用于各个行业的电气自动化中。
煤炭工程作为重要的能源工程领域，自动化控制在其中具有重要意义。
本文将探讨PLC技术在煤炭工程电气自动化中的运用。
1. 煤炭输送与起重系统的控制：煤炭在采矿和运输过程中需要通过输送带和起重机进行多次传输与搬运。
采用PLC技术可以实现对输送带和起重机的自动控制，通过传感器及时获取煤炭的位置和状态信息，并根据程序指令控制输送带的运行速度和方向，起重机的起重高度和角度，实现对煤炭的有效控制和高效运输。
2. 风电机组的控制：在煤炭发电过程中，风电机组作为主要的动力设备，其控制和调节对发电效率和安全运行至关重要。
采用PLC技术可以实现对风电机组的实时监控和远程控制。
通过传感器获取风力和转速等参数，并将其输入PLC控制器，根据预设的程序逻辑进行控制和调节，保证风电机组的稳定运行和最大功率输出。
3. 高压电气设备的监控和保护：煤炭工程中存在着大量的高压电气设备，如变压器、开关柜等，其监控和保护对于保障煤炭生产的连续性和安全性至关重要。
采用PLC技术可以实现对高压电气设备的实时监测和故障诊断。
通过连接传感器，实时采集电流、电压、温度等参数，并将其输入PLC控制器，根据预设的逻辑程序进行监控和保护，并及时报警和采取措施，以防止设备故障和人身伤害。
4. 能耗控制与优化：煤炭工程中存在着大量的能耗设备，如煤粉磨煤机、风机、泵站等，其能耗情况对于降低生产成本和提高能源利用效率具有重要意义。
采用PLC技术可以对能耗设备进行实时监控和控制，通过传感器获取设备的运行参数，并根据预设的逻辑程序进行能耗计算和优化控制，实现对能耗设备的精确控制和优化运行，降低能源损耗和环境污染。
PLC技术在煤炭工程电气自动化中的应用广泛而重要。
通过PLC控制器的智能化和高效化，可以实现对煤炭工程中各种设备的自动化控制和监测，提高煤炭生产的效率和安全性，降低生产成本和环境污染，具有重要的经济和社会意义。
172针对选煤厂合介密度及桶位平衡控制自动化，龙固选煤厂引入基于数字PID算法的调节。
改造范围包括上位机、PLC、旋流器入料口压力表、密度计、合介泵泵前补水阀、桶位补水阀、静压式液位计。
1 改造必要性分析1.1 调度室方面改造前龙固选煤厂的重介系统密度及桶位调节纯粹为手动方式，集控员需要时刻关注上述参数指标的变化，并适当进行人工调节以控制系统密度稳定及桶位平衡，作为调度中心的集控室还需要兼顾处理各个岗位反馈的现场问题信息，工作量特别大且非常紧凑。
1.2 生产车间现场改造前使用的密度计由于使用时间过长，仪表老化，传感器不稳定，反馈回的密度值不准确，现场补水阀等均为电控阀，反应速度相比气动阀要慢，在日常频繁的调节过程中且易出现故障，导致选煤过程中指标难以更好地控制，影响生产质量。
现场部分压力表为现场显示，未引入到集控室，且有个别压力表出现故障，示数不准确，造成调度中心不能及时准确方便地观察控制该参数。
为了科学有效地提高调度中心集控室的工作效率，提高密度测量的准确度，减少现场补水阀的故障发生率，使选煤厂可以更好地控制各项生产指标，达到高质量高效率的运营，本次龙固选煤厂重介系统改造采用基于数字PID的算法控制密度准确稳定和桶位平衡，更换现场密度计仪表、安装新压力传感器并传输信号到集控室便于观察控制、安装气动电控阀替换旧的电液阀门。
2 数字PID调节器在龙固选煤厂重介密度控制及桶位平衡系统中的应用重介选煤密控系统的目的就是使测量密度值跟踪、趋近直至等于设定值。
由于选煤工艺决定了在正常生产过程中合格介质的密度呈上升趋势，故测控系统是通过补加水来实现控制合格介质密度的。
由于水循环系统中的损耗，车间重介系统桶位整体趋势为下降，所以增加补水阀实现桶位平衡。
基于PID 算法的密控及桶位平衡调节在龙固选煤厂的应用——记龙固选煤厂重介系统改造武金龙 王焕忠 侯瓒学（山东新巨龙能源有限责任公司，山东 菏泽 274918）摘要：文章着重介绍数字PID 调节器在山东新巨龙能源有限责任选煤厂重介系统中，结合北京通尼科技的密度计传感器与韩国泰克的气动电控阀、美国进口E+H 压力传感器，进行密控及桶位平衡调节，从而提高该重介洗选系统的效率，并更好地控制洗选指标。
