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剖析磁翻板液位计如何仅使用一个输出控制多个过程变量

来源:编辑::发表时间:2019-08-23 15:02:07

        磁翻板液位计可以同时限制两个值。例如,可以自动调节变速泵的速度,以使其排出管线中的流量和压力保持在每个的限制或低于限制。操作员输入两者的设定值 - 它们都作为限制。如果他或她输入50 GPM和150 PSIG,并且下游阀门打开仅需要40 GPM,则压力回路将压力控制为150 PSIG,流量将降至40 GPM。但是,如果下游阀门打开需要60 GPM,流量回路将接管将流量限制在50 GPM,压力将低于150 PSIG。

    动态OP限制
    如果您只是将两个OP中的最小值发送到速度参考并且将两个PID OP限制为0-100%,则不受控制的循环的OP将上升到100% - 并且当交换时哪个循环正在主动限制对于泵速来说,较高的OP需要很长时间才能从100%下降到满足其他OP,从而导致主要的过冲。

    为了解决这个问题,不应允许较高的OP上升到低于较低的OP。但是,必须允许较高的OP略高于较低值,因为不受控制的环路的比例作用将作用于信号噪声,以在不需要降低时降低速度。通过将PID的OP上限设置为几个百分点(2%是一个良好的起点,但可能需要1%或5%),可以避免这些问题,而不是发送到过程的较低OP。

    启动
    该方案如何支撑泵启动或从较低的空闲转换到较高的运行输出限制?创业企业至少有四种一般方案:

        1.最简单的方法是让磁翻板液位计继续正常运行。当泵停止时,回路将驱动输出达到最大值。当泵启动时,它将被命令全速运行,然后在接近极限时退回。这对于想要快速跳到设定点的磁翻板液位计来说很好,可以容忍不可避免的过冲,并且不关心水锤。
        2.使循环保持活动状态,但对磁翻板液位计进行编程,以便在泵关闭或空转时将正常输出最大值(在这些图表中为100%)降低到较低值,然后将其返回到100%或操作员可选择的上限泵启动。如果使用此方法,最好不要将较低的最大值设置为与最小输出完全相同的值 - 如果将两者都设置为零,则某些PID块可能会发出警报甚至故障。相反,在最小值和最大值之间留出0.001%的“摆动空间”。
        3.类似于2,除了选择起始输出以产生低但零流量,并在泵启动后保持足够长的时间以使流量和压力稳定。然后,当您将最大输出释放到其正常运行值时,回路会将流量和压力升高到控制下达到的第一个极限。
        4.如果磁翻板液位计将继续运行,但您希翼空闲阶段的流量和/或压力下限较低,请单独保留输出限值,对磁翻板液位计进行编程以调整适用环路的设定值,并让环路自动降低输出。

 

 

磁翻板液位计.jpg

 

    您可能还想应用输出速率增加限制。理想情况下,这可以在PID块中完成以避免过冲,但是如果适用,速率限制应该应用于VFD,无论控制器中是否存在。

    与其他方法比较
    还有其他方法可以实现这种控制 - 一种方法是让一个PID循环跟踪另一个,直到它应该接管。当您希翼操作员决定应该控制哪个循环以及何时切换到另一个循环时,这是有意义的。但是当你想要自动限制所有PV时,上面的方案是优越的,因为:

     逻辑更简单,本质上是无扰动的。没有切换,也无需决定何时有OP或SP轨道。实际上,根本没有布尔逻辑。所有PID循环始终处于活动状态。
     一个环路跟踪另一个环路的磁翻板液位计在切换时往往会过冲。在上面的例子中,如果压力回路跟踪流量回路,当压力超过其极限时,您将切换。然后,您将失去通过比例操作限制过冲的能力。相比之下,对于这里提出的磁翻板液位计,如果压力开始快速上升,压力回路的OP将下降并在压力达到其极限之前控制,从而使过冲最小化。

    OP Tieback
    处理OP绑定到PID块的最简单方法是不使用该功能。如果您的磁翻板液位计需要使用,我建议:
      从OP命令(速度参考或位置命令到阀门)减去OP反馈(例如 - VFD实际速度或阀门位置反馈)以计算OP-FB差分。
      对于每个PID循环,将公共OP-FB-Differential添加到该循环的OP并将结果发送到该循环的Tie回。这将导致实际处于控制中的PID回路接收精确的OP反馈作为其回接。其他循环将具有略高于真实反馈的回接 - 这将防止它在由动态OP限制偏移引起的差异时“沮丧”。

    变化
    该一般方案可用于许多应用并具有其他变型。例如,您可以使用它来设置下限而不是上限,方法是取两个OP中的较大值,然后减去几个下限值。您可以同时限制三个或更多PV - 唯一的要求是OP必须全部限制在同一方向。在上面的示例中,您可以为吸入压力添加另一个PID,并采用所有三个PID回路的最小OP。流量和排出压力PID回路将是反作用的,并且吸入压力PID回路将是直接作用的 - 因此您将具有流量和排出压力的上限以及吸入压力的下限 - 所有三个都能够减速泵,以避免超过限制。最后,您可以允许操作员设置输出的固定最大值和/或最小值 - 因此操作员可以将其调整为90%,而不是最高100%的泵速,这将是另一个限制磁翻板液位计。

    结论
    通过从每个PV的PID回路获取最小或最大OP,可以通过自动调整单个OP来控制多个PV。所有环路的OP必须动态限制在 - 但不完全相同 - 发送给OP的值,以限制所有PV低于其限制的过冲和棘轮。

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