當PID回路表現(xiàn)不佳時儀表工該怎么辦

時間：2022/12/2閱讀：318

學習比例-積分-微分(PID)的回路整定可能很難，但一旦掌握，就可以更好地改進運營。在PID回路性能表現(xiàn)不佳時，請參考本文中的6個建議。

一旦系統(tǒng)投入使用并開始運行，人們通常會忽視比例-積分-微分(PID)回路的性能，不再將這些回路視為一種持續(xù)改進的手段。正是因為它們“正常"運行，所以經(jīng)常被忽略，直到某些事情變得不正常，突然成為突出問題時為止。這些事件發(fā)生的很少，而且發(fā)生的時間間隔較長，因此也就沒有得到太多的關注。然而，在影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的各種因素中，運行事件通常是關鍵組成部分，會對運營效率產(chǎn)生相當大的影響。

在整定回路時，需要采取一些工程和數(shù)學步驟，但如何根據(jù)經(jīng)驗和知識來整定回路構成和響應，有很多值得探討的地方。最初幾次肯定很有挑戰(zhàn)性，但是一旦成功，在一個應用或過程中來之不易的經(jīng)驗，就可以為其它領域的工程師所用。

系統(tǒng)集成商通常僅在啟動期間，與回路整定的參數(shù)進行交互。一旦控制系統(tǒng)調(diào)試完成，那些回路整定參數(shù)和整體回路性能會發(fā)生怎樣的變化，可能無人知曉。我們總是想知道，運行人員是否會將回路變成手動(甚至關閉)，由他們親自控制系統(tǒng)？

一些運行人員是否會覺得，他們比其他運行人員可以更好地處理流程，并經(jīng)常將回路整定到他們認為“正確"的數(shù)字上？由于設備和實際條件的退化，這些回路響應是否會隨著時間的推移而降低？最后，在初始的系統(tǒng)過程設計中，是否總是能夠考慮到所有階段和運營模式，經(jīng) PID整定的替代參數(shù)是否一定會比原始參數(shù)更好？

只有系統(tǒng)的每個部分都能正常工作，才能實現(xiàn)控制邏輯的性能。

校正次優(yōu)PID性能
通常情況下，設置并調(diào)節(jié)控制回路之后，人們就會將其遺忘或忽略，除非發(fā)生“重大事件"。如果沒有“重大事件"發(fā)生，運營人員就會對回路性能缺乏關注，而這就可能會導致質(zhì)量問題、顯著的效率損失和運營不一致。因為事情并沒有嚴重到導致明顯問題的程度，通常只會推動運營人員進行一些手動干預，但這并不是的狀態(tài)，運營人員仍然在嘗試讓它變得更好。

造成回路性能次優(yōu)的原因有很多。其中之一是機械磨損或故障。這些回路中包含各種易磨損和易發(fā)生故障的物理組件。有可能沒有對這些部件進行主動維護。

無論用戶是遵循基于時間的預防性維護計劃，還是遵循基于條件或分析的預測性維護計劃，主動維護和更換磨損部件對于實現(xiàn)控制回路的性能都很重要。

過程中的其它因素，可能會在不同的時間對回路產(chǎn)生不同的影響，例如季節(jié)性或基于產(chǎn)品的粘度變化。

如何應對PID回路表現(xiàn)不佳？
無論是涂抹潤滑脂以防止物理粘連，還是更換移動速度較慢的執(zhí)行器，每個部件都需要正常運行，以便控制邏輯能夠?qū)崿F(xiàn)性能。當PID回路表現(xiàn)不佳時，需要了解以下6個注意事項：

1、先查看設備健康情況
重新調(diào)節(jié)比重建控制閥更容易，但潛在問題仍然存在并且會變得更糟。

2、還應該考慮支持PID塊的邏輯
有許多編程方法和技術可以與PID算法結合使用，以提高回路的一致性和性能。例如，用戶的某個回路，由于配方或回路動態(tài)變化的原因，它發(fā)現(xiàn)自己與過程變量的設定值相去甚遠。在這種情況下，讓代碼控制回路，在手動模式下輸出較大值，直到它們進入定義的范圍，這對控制回路是有益的。一旦到達這種工況，用戶就可以將回路切換到自動模式并允許算法進行控制。

3、當PID回路執(zhí)行不力時，另一個有用的編碼組件是報警
在設置報警時，如果需要太長時間才能“達到"設定值，或者在設定值點變化較大，有助于實現(xiàn)實時標記問題和/或觸發(fā)額外的程序干預。當我們確實需要進行一些響應性維護時，這有助于限度地減少響應時間。

4、當PID回路表現(xiàn)不佳時，也是一個重要的考慮因素
在啟動過程中，用戶關心的是實現(xiàn)回路的控制和正確的響應。過程變量上的噪聲或其它微小的波動所導致的環(huán)路響應抖動可能并不明顯。很自然的應對措施是對回路進行去調(diào)諧以實現(xiàn)阻尼響應，但也可以通過過濾過程變量 (PV) 信號來更好地處理它。

5、本身也需要考慮
PID算法是的核心技術，高性能調(diào)節(jié)器其PID算法往往更容易獲得滿意的控制效果。確?？刂撇粫U展回路的功能很重要。如果調(diào)節(jié)參數(shù)設置的過于激進，用戶可能會面臨在過程中出現(xiàn)物理問題的風險。例如，用戶可能會因閥門關閉或打開太快而導致水錘現(xiàn)象。這會導致系統(tǒng)中其它部件的損壞。

6、回路也可能需要在不同的場景下運行
雖然設定值不會改變，但過程中可能會發(fā)生其它事情，在不同的時間對回路產(chǎn)生不同的影響，例如季節(jié)性或基于產(chǎn)品的粘度變化。這就需要根據(jù)周圍環(huán)境加載不同的參數(shù)集。

鑒于當前數(shù)據(jù)和分析技術的進步，我們很幸運現(xiàn)在可以解決這個問題。有了可用的數(shù)據(jù)收集和存儲技術，就可以輕松收集回路信息，以更好地了解它們的執(zhí)行情況以及可以改進的地方。匯總這些數(shù)據(jù)，就可以識別出在實時監(jiān)控環(huán)路時不那么明顯的性能變化。

隨著時間的推移，越來越多的制造商希望使用機器學習(ML，即大家常說的調(diào)節(jié)器自學習功能)來評估其過程關鍵回路性能。這種評估為改進運營提供了深刻的見解，并在無人值守時也可以了解系統(tǒng)發(fā)生的情況。這種方法為對抗控制回路性能下降提供了更結構化和更科學的“防御"，而不僅僅像原來一樣只能提供修補“藝術"。
作者：Brian Fenn

關鍵概念
■學習PID 整定可以幫助系統(tǒng)集成商改進運營。
■機器學習可以幫助集成商減少潛在的 PID 調(diào)節(jié)問題。
昌暉儀表請您思考一下：貴工廠可以從持續(xù)的PID監(jiān)控中獲得哪些收益？

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