[发明专利]一种气动调节阀无扰切换控制方法

说明书

本发明属于DCS控制技术领域，具体涉及一种气动调节阀无扰切换控制方法。在PID控制回路中加入切换模块，其切换信号来自于电磁阀的开关状态：当电磁阀处于得电状态时，电磁阀打开，切换模块不动作，输出仍然是PID控制器的输出MV；当电磁阀处于失电状态时，电磁阀关闭，切换模块动作，其输出为0％开度，与调节阀的实际情况相符；同时将切换模块输出引入到PID控制器的TR端口，强制PID控制器进入跟踪模式，其输出MV等于0％；当电磁阀重新得电时，压缩空气被重新送到主调节阀，PID控制器重新发挥作用，此时主调节阀阀门开度为0％，且PID控制器的输出MV也是0％，PID恢复正常工作模式，根据SP减去PV的结果对阀门进行调节。

技术领域

本发明属于DCS控制技术领域，具体涉及一种气动调节阀无扰切换控制方法。

背景技术

作为过程控制工业中最常用的终端控制元件，调节阀在过程控制中起着极为重要的作用。目前，我国的核电机组所使用的调节阀大部分为气动调节阀。气动调节阀除了主调节阀门以外，还有电气转换器、定位器、限位开关和电磁阀等附件。电磁阀负责控制气动调节阀气路的通断，通过DCS控制电磁阀的电源，就可以打开或关闭电磁阀，从而控制送往调节阀的压缩空气。而调节阀采用的是PID控制，PID控制器通过控制阀门定位器来调节阀门的开度。电磁阀虽然并不直接控制调节阀的开度，但是它通过控制气路的通断间接的控制了调节阀的开度，因此电磁阀的动作也会影响到阀门的开度，必须与PID控制之间实现无扰切换。但是当前的控制方法都是将电磁阀与调节阀单独控制，并没有考虑他们之间的无扰切换问题。可以假设调节阀是失气关阀，而电磁阀得电打开。他们之间的关系可以见图1。而主调节阀的PID控制器算法如图2所示，从图中可以看出，电磁阀控制与PID控制之间没有任何关系，都是独立工作。

正常运行状态下，电磁阀得电打开，压缩空气沿着图1中a到b的方向送到调节阀的阀门定位器，PID控制器通过控制阀门定位器来控制压缩空气气流的大小调节阀门的开度。但是当出现紧急情况或报警信号时，需要快速关闭调节阀。此时操作员会发出指令使得电磁阀断电，导致a到b气路被断开，而b到c的气路被打开。调节阀内的压缩空气沿着b到c的方向排出到空气中，导致调节阀失去动力，阀门关闭。

根据图1所示，如果水箱水位仍然没有达到设定值要求，即SP大于PV的话，其中SP是设定值，而PV是测量值。由于此时阀门已经关闭，PID控制已经不起作用，但是PID控制器的积分环节会由于SP大于PV而继续向上积分，直到PID控制器输出为100％。如果此时紧急情况消除，操作员发出指令使得电磁阀得电的话，PID控制器将重新发挥作用，这将会导致阀门开度发生剧烈变化，直接从0％开到100％，而不是缓慢打开，水箱水位将会出现非常大的超调，导致工艺系统紊乱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气动调节阀无扰切换控制方法，使得当电磁阀动作时不会对系统造成大的扰动，可以平滑过渡。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种气动调节阀无扰切换控制方法，在PID控制回路中加入切换模块，其切换信号来自于电磁阀的开关状态：当电磁阀处于得电状态时，电磁阀打开，切换模块不动作，输出仍然是PID控制器的输出MV；当电磁阀处于失电状态时，电磁阀关闭，切换模块动作，其输出为0％开度，与调节阀的实际情况相符；同时将切换模块输出引入到PID控制器的TR端口，强制PID控制器进入跟踪模式，其输出MV等于0％；当电磁阀重新得电时，压缩空气被重新送到主调节阀，PID控制器重新发挥作用，此时主调节阀阀门开度为0％，且PID控制器的输出MV也是0％，PID恢复正常工作模式，根据SP减去PV的结果对阀门进行调节。