DCS系統的多回路分程串級調節無擾動投用輔助

熊驥偉(中國石油四川石化有限公司，四川 彭州 611930)

DCS系統的多回路分程串級調節無擾動投用輔助

熊驥偉(中國石油四川石化有限公司，四川 彭州 611930)

隨著現代工業生產控制設備的數字化、智能化、網絡化的發展，DCS系統作為一種控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協調的設計原則的新一代儀表控制系統，其應用的場景越來越多。構成DCS的組態中，串級控制系統作為一種可以對生產裝置實施過程數據采集、控制并可以根據不同要求進行順序、批量控制以及一些更復雜的生產過程控制的方法得到了廣泛的運用。通常的單回路串級控制只有兩個調節器組成，分別為主調節回路與副調節回路，主調節回路的輸出值作為副調節回路的設定值，用以實現主控變量的未定。而多回路分程串級調節就是只單個主回路控制兩個及兩個以上的副調節回路的控制系統。

DCS系統；多回路分程串級調節；應用

控制器的回路其基本參數為實際值(PV)、給定值(SV)和輸出值(MV)三項，而其控制狀態可分為手動狀態(MAN)、自動狀態(AUT)和串級狀態(CAS)。在串級投用的狀態應為主回路控制器處于自動狀態(AUT)，其給定值(SV)與實際值作(PV)比較得出輸出值(MV)，主控制器輸出值(MV)作為副回路控制器的給定值(SV)；副回路控制器處于串級狀態(CAS)，用其所得到的主回路輸出值(MV)變換后作為給定值(SV)參與決定輸出值(MV)。而當存在多個輸出副回路時，在投用順序上通常需要先對實際副回路控制其的設定值進行計算并推算主回路的輸出值并進行設定。

在這種情況下，對于控制回路的投用通常情況下需要工作人員記憶回路控制參數熟練掌握并在投用分程調節時進行數字計算。為減小人員失誤帶來的系統波動及波動造成的損失，在實際生產中減少人為因素的擾動，筆者設計了一套輔助邏輯來幫助工作人員進行分程串級調節的投用。

假定主控制器(MC)控制多個副回路控制器(C1、C2.....Cx......Cn)，并且全部控制器初始狀態為手動狀態(MAN)，需要投用自動串級狀態的情況中，設計出以下邏輯：

圖1 常見的多回路串級控制

1 多回路分程串級調節及應用

(1)由于系統的初始狀態設計為所有控制器均為手動狀態(MAN)，所以此時副回路控制器并不受到主回路的影響，所以隨意更改主回路并不會對副回路控制器的狀態及輸出值(MV)有所影響。在這套邏輯判斷中，總體分為兩個步驟并進行了兩次判斷。第一次的邏輯判斷保證了第一次投用任意副回路控制器(Cx)時，均可以直接投用并省略人工計算的步驟直接平穩完成串級狀態的投用。

(2)通過兩次判斷可以較為完美的適配主控制器(MC)控制多個副回路控制器(C1、C2.....Cx......Cn)的情況并可以在系統正常工作的情況下消除投用操作過程中對系統的擾動。通過第二次邏輯判斷可以在第1+n(N>0)次投用副回路時保證投用的副回路只有在無擾動投用串級的情況下才可以完成控制器的狀態改變，并且在實際給定值(SV0)與推斷給定值(SV1)存在差異的情況下還有警示框給出推斷給定值(SV1)的具體數值，使得操作人員可以進行快速對照并找出擾動差值進行系統操作，以此來消除通用過程中的擾動。

(3)對于回路分程串級調節最常用的應用就是一個主控制器(MC)控制兩個副回路控制器(C1、C2)的情況，常見于罐體或系統的壓力控制、液位的補充和排放、主副控制管線上調節閥的分程操作等控制。在此種情況下，多為主回路在一個區間只對一個副回路進行輸出控制而另外一個副回路處于全開或者全關的穩定狀態。通常實際工作生產中發生出現需要投用這種情況的下的分程調節，兩個副回路中有一個副回路是處于全開或者全關的穩定狀態，此時只要先投用系統中處于控制狀態下的閥門(既為非全開或全關的用于系統平穩的另一個副回路)，通過邏輯判斷第一步直接對主回路進行自動賦值，接下來只需對穩態副回路進行串級調節即可直接完成多回路串級調節通用，并跳過人工計算的步驟。

2 結語

在系統多回路串級中按照此邏輯添加程序步驟，可以減少投用串級操作中人為計算誤差和操作失誤帶來的影響，保證了裝置生產的平穩。

熊驥偉(1990-)，男，漢，重慶，本科，中國石油四川石化有限公司，自動控制系統優化。