串级控制在ECS700系统中的应用

串级控制在ECS700系统中的应用

帕哈里丁·玉素甫 ,,艾斯卡尔·买买提,,张新

中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司 新疆844804

摘要：串级控制系统是比较常用、使用最早的一种复杂控制系统，也是改善控制过程品质极为有效的方法，并得到了广泛的应用。随着现代工业的发展，工业自动化水平越来越高，国产的集散控制系统也逐渐的功能完善、性能先进，作为浙大中控的最新DCS系统ECS700正在扩大应用范围，在石化行业应用更为普遍。该文主要讲述塔底液位串级控制在ECS700系统中组态实现方法。

关键词：组态  串级控制  ECS-700 

1 序言

过程控制系统中被控对象的动态特性决定了它很难控制，当被控对象滞后较大，干扰比较剧烈，频繁，工艺对调节质量要求很高，此时使用单回路回馈控制系统效果不理想，很难达到控制精度及控制质量要求。

与单回路回馈控制系统比较，串级控制系统有许多优点。如串级控制系统能改善对象的动态特性、提高系统的控制质量；能迅速克服进入副回路的二次扰动；能提高系统的工作频率以及对负荷变化的适应性较强等。

2 串级控制系统楷书

串级控制系统是一种在单回路控制的基础上发展起来的，常用的复杂控制系统。该系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。它根据系统结构命名，它由2个或2个以上控制器串联组成，两个PID控制器串联为例，主PID控制器的输出值作为副PID控制器的给定，由副PID控制器的输出值去控制阀门开度，从而实现对目标的更好控制。串级控制系统结构如图1所示。

图1  串级控制系统结构

   主控制器根据参数与给定值的偏差而动作，其输出作为副调节器的给定值。副调节器给定值由主调节器的输出决定，并根据副参数与给定值的偏差动作。

3 串级控制实现方法

3.1 应用案例

以D塔液位的控制为例，图2所示为工业生产中的D塔，D塔液位检测LIT-20501与塔底液相泵出口流量FIT-20501，液位控制主回路LIC-20501与流量控制副回路FIC-20501构成串级调节回路，通过调节FV-20501开度，稳定了塔底液相泵出口流量FIT-20501，进而达到稳定塔液位LIT-20501。

图 2  D塔液位控制

3.2 串级控制组态搭建

此串级控制系统采用ECS700组态搭建如图3所示，搭建采用两个PIDEX功能块实现，上位机界面显示、操作数据通过控制模块自带的控制面板实现对数据监控。

图3  串级控制程序搭建

3.2.1 主回路PIDEX功能块参数设置

   SVSCL、SVSCH、SVEU与PV量程单位一致；

   MVSCL、MVSCH、MVEU跟副回路的PV量程单位一致；

   SVL、SVH应与SV量程范围一致；

   MVL、MVH应与MVSCL、MVSCH一致；

   SWPN（正反作用）=ON（反作用）；

3.2.2 副回路PIDEX功能块参数设置

   SVSCL、SVSCH、SVEU与PV量程单位一致；

   MVSCL、MVSCH、MVEU保持默认（0~100%）；

   SVL、SVH应与SV量程范围一致；

   MVL、MVH应保持默认（0~100）；

   SV_OPT（内外给定控制源）=OFF（面板控制）；

   SWPN（正反作用）=ON（反作用）；

扩展PID功能块设置入下图所示：

4 结束语

在科技高度发达的今天，常规仪表控制系统已经不能满足化工系统的要求，操作简便、性能稳定、功能强大的DCS 系统才是石油化工行业的主流，ECS700系统作为国产DCS系统的典型代表。串接控制系统应用单回路控制系统不符合工艺生产需求的场合，而提升过程的动态特性、改善系统工作频率、有助于生产线的平稳运行，为生产线实现全面自动化创造条件。希望此文能够给部分从事自动化行业人员在ECS700系统搭建串级控制回路提供一个参考。