DCS中使用ST語言計算一段時間內平均值在MVR蒸發NMMO中的應用

侯松欣

摘 要 本文介紹了DCS中使用ST語言計算一段時間內平均值在MVR蒸發NMMO中的應用。

HOLLiAS（Hollysys integrated Industrial Automation System）是由和利時基于先進自動化技術開發的集成工業自動化系統。它用一個開放的系統軟件平臺，將和利時多年開發的各種自動化系統和設備進行有機結合，可根據不同行業的自動化控制需求，提供專業解決方案。其子系統覆蓋了企業經營管理層、企業成產管理層和裝置與過程控制層。

關鍵詞 平均值 ST

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A

0 引言

在Lyocell纖維的生產中，溶劑N-甲基嗎啉-N-氧化物（簡稱NMMO）是一種能夠使纖維素漿粕直接溶解制得Lyocell纖維。

溶劑NMMO的生產過程中，通過MVR蒸發過程生產出高濃度的NMMO溶劑，罐內的NMMO是在真空狀態下蒸發的。

1軟件介紹

HOLLiAS（Hollysys integrated Industrial Automation System）是由和利時基于先進自動化技術開發的集成工業自動化系統。它用一個開放的系統軟件平臺，將和利時多年開發的各種自動化系統和設備進行有機結合，可根據不同行業的自動化控制需求，提供專業解決方案。其子系統覆蓋了企業經營管理層、企業成產管理層和裝置與過程控制層。

2程序的編寫

2.1編程思路

NMMO在罐內是處于真空狀態，NMMO的沸騰點也只有70多度，當罐內的真空值、溫度、進料量都相對平穩時，液位也比較平衡，此時出料進料量也比較容易控制。但當罐內的的真空值、進料量等因素變化較快時，液位波動明顯，此時對于出料調節閥和罐內液位構成的PID回路來講，因PV值變化幅度大而且快速頻繁，所以PID輸出值變化快，出現振蕩，調節效果差，對后序工段造成很大的影響。

如果我們調節儀表的阻尼時間，能啟到一定的作用，但阻尼時間越長，儀表的反應速度越慢，這樣并不能實時反應液位的變化狀態，并不符合工藝的要求。

如果使用系統自帶的平均值庫函數，它只能反應固定時間間隔內變量的平均值，不能反映在任意時刻前單位時間內變量平均值，比如我們采取的是2分鐘的平均值，那么這個平均值只會在第2、4、6、8分鐘時變量的平均值才會變化一次，其余時間變量不會發生變化，如果是2分鐘變化一次就不能滿足工藝的要求，當變量參與PID控制時，大大影響調節性能。

基于上述原因，根據工藝要求，我們決定自己編程建立一個平均值庫函數，在編程語言的選擇上，因為根據工藝需要，程序可能需要上百個或上千個變量累計求和，計算過程需要用到循環處理語句， LD、CFC、SFC語言不能滿足編程要求，選擇符合IEC61131-3標準的ST文本化編程語言。

考慮到庫函數的通用性，結合CPU的運算速度和處理能力，為了滿足不同工藝的要求，采樣周期預先設置為1秒、2秒、5秒、10秒。變量數組最大個數定義為1800個，假如變量1秒鐘采集一次，1800個變量能求取前30分鐘的平均值，這個時間基本上滿足絕大多數的工藝過程的控制要求了。

2.2程序代碼如下

//程序定時定時執行

IF PLUS THEN

//數據清零

IF SetTime <> SET2 THEN

OUT1：=0；

OUT2：=0；

K：=0；

L：=1；

FOR J：=0 TO SetTime*factor DO

AVE1_1[J]：=0；

END_FOR；

END_IF；

//變量采樣周期選擇

CASE f OF

1： factor：=60；

2： factor：=30；

5： factor：=12；

10： factor：=6；

END_CASE；

OUT2：=0；

//變量采樣

AVE1_1[K]：=IN1；

K：=K+1；

//變量求和

FOR J：=0 TO SetTime*factor - 1 DO

OUT2：=OUT2+AVE1_1[J]；

END_FOR；

//求取單位時間內的平均值

OUT1：=OUT2/WORD_TO_REAL（SetTime*factor）；

IF K>=SetTime*factor THEN

L：=0；

K：=0；

END_IF；

SET2：=SetTime；

END_IF；

2.3 運行分析90

運行后，我們截取二個變量的趨勢圖，可以明顯的觀察到現場變送器采集的變量數據抖動大，變化頻繁，而經過求取2分鐘平均值的變量值相對平滑，并且實時反應液位的變化情況，沒有滯后性。

現場變送器傳到DCS的實時值，10分鐘趨勢圖

每2秒鐘采集一次變量的實時平均值，10分鐘趨勢圖

3結束語

這個自定義庫函數不僅僅用在液位的控制上，還可以用在流量波動較大的控制回路中，在實際生產中也進行了應用，并取得了明顯的效果。在現場調試時完全滿足工藝控制要求，性能穩定可靠，滿足各項工藝要求，生產效率和產品質量均有大幅提高

當上述代碼加入適當的語句，可以求出單位時間內過程變量的最大值和最小值，也可以去掉的最大值和最小值，單位時間的平均值更能準確的反應一段時間內液位的變化，曲線相對更為平滑，且不影響數據的真實性和準確性，更適合PID的調節。

參考文獻

[1] HOLLiAS MACS V6.5.2功能塊說明.

[2] HOLLiAS MACS V6.5.2用戶組態手冊，2014.