之前我更新過(guò)一篇文章《熱工DCS系統(tǒng)邏輯中應(yīng)當(dāng)避免的那些問題（一）》，在這篇文章中主要是針對(duì)DCS邏輯測(cè)點(diǎn)的一些設(shè)置和基本的運(yùn)算展開的，提到了三個(gè)問題，點(diǎn)的基本信息設(shè)置錯(cuò)誤、點(diǎn)的品質(zhì)判斷信息設(shè)置錯(cuò)誤、延時(shí)時(shí)間、脈沖時(shí)間、上升沿、下降沿等設(shè)置錯(cuò)誤。

這三個(gè)問題在日常的邏輯編寫過(guò)程中經(jīng)常會(huì)犯錯(cuò)，比如延時(shí)和脈沖分不清的情況，雖然看上去不是多大的技術(shù)難題，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤就會(huì)造成很大麻煩。我一直認(rèn)為真正的難題都是有各種保險(xiǎn)措施可以預(yù)防的，我們?nèi)粘Ｋ傅腻e(cuò)誤回頭盤點(diǎn)的時(shí)候都是小問題。

之前工作過(guò)程中我就犯過(guò)類似錯(cuò)誤。有一次在整定某個(gè)自動(dòng)的PID參數(shù)的時(shí)候，和利時(shí)的比例參數(shù)因?yàn)樵O(shè)置值是在分母上，且在公式中分子擴(kuò)大了100倍，因此設(shè)置的比例參數(shù)往往都是大于100的數(shù)值。有一次我在整定參數(shù)過(guò)程中，少輸入了一個(gè)0，造成了比例作用擴(kuò)大了10倍。

幸虧當(dāng)時(shí)反應(yīng)夠快，立刻解掉自動(dòng)，在手動(dòng)模式下降調(diào)節(jié)閥恢復(fù)到原位，然后重新修改參數(shù)后投入自動(dòng)。PID參數(shù)整定當(dāng)然是一個(gè)技術(shù)難題，但是單純的去設(shè)定一個(gè)PID參數(shù)并沒有什么難度。但是，日常工作中我們對(duì)于一些技術(shù)難題往往都會(huì)深入探索，但是對(duì)于一些小的問題，總是因?yàn)橹匾暡粔蛟斐蓡栴}。

這里就引出了今天要說(shuō)的第一個(gè)問題。

問題一：手動(dòng)設(shè)定的參數(shù)務(wù)必增加限幅和速率限制。

組態(tài)DCS邏輯過(guò)程中，熱控工程師必須站在一個(gè)普通人的角度去思考邏輯的前后關(guān)系。什么是普通人？就是會(huì)犯低級(jí)錯(cuò)誤的人。所以，我們組態(tài)一個(gè)手動(dòng)輸入的變量，就要考慮到運(yùn)行人員在輸入過(guò)程中會(huì)不會(huì)出現(xiàn)手誤，會(huì)不會(huì)輸錯(cuò)數(shù)量級(jí)，所以我們就需要增加一些幅值的限制。

比如汽包水位設(shè)定，正常水位一般在0位線上下波動(dòng)不能超過(guò)50mm，而我們的設(shè)定值一般就在0位線附近，那么對(duì)于水位設(shè)定值就要增加一個(gè)限制，這樣可以有效避免運(yùn)行人員輸錯(cuò)造成的事故。

再比如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)值，我們知道在機(jī)組沖轉(zhuǎn)過(guò)程中目標(biāo)值會(huì)分解成給定值，然后轉(zhuǎn)換成調(diào)門的開度指令，作用到調(diào)門上。如果目標(biāo)值設(shè)置錯(cuò)誤，比如設(shè)定到了臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，那么就可能會(huì)造成不必要的麻煩。所以對(duì)于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值，除了設(shè)定幅值以外，還有避開臨界轉(zhuǎn)速區(qū)。

此外，速率限制在邏輯關(guān)系中也起到了非常大的作用。還是以汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速目標(biāo)值為例，我們?cè)跊_轉(zhuǎn)過(guò)程中，往往還需要設(shè)定升速率，一般情況下升速率的大小是由廠商提供建議，尤其是臨界區(qū)的升速率對(duì)汽輪機(jī)的安全非常重要。大部分的DEH邏輯常規(guī)區(qū)間的升速率可以運(yùn)行人員手動(dòng)設(shè)置，臨界區(qū)都是自動(dòng)跳轉(zhuǎn)。

我對(duì)比了一下，有一些廠商的DEH邏輯中，常規(guī)區(qū)間的升速率是保持不變的。但是也有一些廠商的DEH邏輯更加友好，當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速接近目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)，升速率會(huì)按照一定的曲線逐步減小。這樣的設(shè)計(jì)其實(shí)是利用升速率的變化曲線給轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)增加了一個(gè)微分作用，可以保證升速過(guò)程中機(jī)組運(yùn)行更加穩(wěn)定。

手動(dòng)設(shè)定值的幅值限制和速率限制在DCS邏輯中起到了非常大的作用，雖然是一些細(xì)節(jié)上的問題，但的確可以給機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)不小的幫助。

問題二：PID的正反作用要弄清。

只要討論熱控邏輯就會(huì)討論到PID調(diào)節(jié)，PID調(diào)節(jié)是電廠控制中避不開的話題。所以在之前的文章中我反復(fù)強(qiáng)調(diào)PID的重要性，也通過(guò)不同的方式給大家講解PID的知識(shí)。

我們遇到的PID調(diào)節(jié)主要有兩種，一種是單沖量的，一種是串級(jí)調(diào)節(jié)的。說(shuō)白了就是一種是一個(gè)PID模塊的，一種是兩個(gè)連接在一起，然后主調(diào)的輸出作為副調(diào)的設(shè)定，這樣來(lái)完成模擬量系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。、

引入串級(jí)調(diào)節(jié)的原因是影響系統(tǒng)運(yùn)行的不止一個(gè)參數(shù)，或者反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的不止一個(gè)參數(shù)，所以需要將兩個(gè)甚至是三個(gè)參數(shù)結(jié)合起來(lái)，于是就有了串級(jí)調(diào)節(jié)。比如汽包的給水自動(dòng)，被調(diào)量是水位當(dāng)然沒問題，但是影響水位的還有蒸汽流量和給水流量，尤其是水位的變化會(huì)有一定的延時(shí)，而蒸汽流量的變化可以直接反應(yīng)機(jī)組負(fù)荷的變化。因此，我們將蒸汽流量引入到PID調(diào)節(jié)中作為前饋，以達(dá)到提前調(diào)節(jié)的目的。

在PID邏輯組態(tài)過(guò)程中，我們必須要弄清楚的一個(gè)問題是PID的正反作用。什么是PID的正反作用，就是被調(diào)量或者過(guò)程量與設(shè)定值之間的偏差變化趨勢(shì)與調(diào)節(jié)器的輸出量變化趨勢(shì)之間的相互關(guān)系，當(dāng)偏差增大時(shí)，需要調(diào)節(jié)器增大輸出，那么就是正作用；當(dāng)偏差減小時(shí)，需要調(diào)節(jié)器增大輸出，那么就是反作用。

比如我們使用引風(fēng)機(jī)進(jìn)行爐膛負(fù)壓的控制。

當(dāng)負(fù)壓數(shù)值增大的時(shí)候，此時(shí)負(fù)壓實(shí)際上變小，PV與SP之間的偏差就會(huì)變大，而我們?yōu)榱司S持負(fù)壓，需要引風(fēng)機(jī)增大指令，因此，PID的OUT端輸出也要增大。反之也是如此，因此爐膛的負(fù)壓調(diào)節(jié)是一個(gè)正作用。

比較難判斷的是串級(jí)調(diào)節(jié)，還是以給水的串級(jí)調(diào)節(jié)為例。

很多人都知道串級(jí)調(diào)節(jié)的兩個(gè)PID都是反作用，但是很多人搞不清楚為何是反作用。我們對(duì)PID正反作用定義的時(shí)候說(shuō)了，作用的方向與過(guò)程值和實(shí)際所需要的PID輸出為基準(zhǔn)進(jìn)行判斷。

先說(shuō)副調(diào)的PID，給水流量是過(guò)程值，主調(diào)的輸出是副調(diào)的設(shè)定。我們假設(shè)SP一定，那么當(dāng)給水流量增大的時(shí)候，PV與SP的偏差增大，系統(tǒng)為了維持水位的穩(wěn)定，勢(shì)必要減小主給水調(diào)節(jié)閥的開度，因此需要副調(diào)PID的輸出減小。因此，過(guò)程值和實(shí)際所需要的PID輸出相反，因此副調(diào)PID是反作用。

設(shè)定好了副調(diào)PID的方向，我們?cè)倏粗髡{(diào)PID。還是假設(shè)汽包水位設(shè)定值一定，那么當(dāng)PV項(xiàng)汽包水位增大的時(shí)候，PV與SP的偏差增大，假如主調(diào)PID的輸出是正作用，那么副調(diào)PID的SP項(xiàng)就會(huì)增大，副調(diào)PV與SP的偏差減小，而副調(diào)是反作用，所以會(huì)導(dǎo)致主給水調(diào)節(jié)閥的開度增大，此時(shí)水位會(huì)繼續(xù)增大，不符合我們降低水位的目標(biāo)。

因此主調(diào)PID也是反作用。當(dāng)水位升高的時(shí)候，PID輸出會(huì)減小，此時(shí)副調(diào)PV與SP偏差增大，主給水調(diào)節(jié)閥關(guān)小開度。

這就是PID方向判斷的一個(gè)過(guò)程，如果方向弄反，那么無(wú)論怎么整定PID參數(shù)，都不會(huì)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。

未完待續(xù)~~~

2023年2月26日 于上海！