PID参数整定在DCS系统自动回路投用中的应用
在炼油和化工生产操作中应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制。简称PID控制又称PID调节。PID控制器参数鉴定的方法很多。概括起来我们平常用到的只有两大类：一是理论计算整定法；二是工程经验整定方法。我们DCS在投自动控制的时候是把两种方法结合在一起，也就是说我的PID参数设定是在理论值的基础上根据具体的控制曲线，上下试验性的改变PID参数，然后观察其曲线和控制的稳定性，最后选择最佳的PID参数。
01
确定比例度P
确定比例系数度P的时候我们首先不要去考虑积分和微分。那么可以设置l为0、D也为0，这时控制就成了纯比例调节了。但是在设定比力度P时注意系统的输出值，不能超过他所能承受的最大输出值，我们开始设定比例度P，从0开始慢慢给值，一边给一边看控制器输出的曲线如果系统出现振荡就停止；回过头来，再从此时的比例系数P往小给，直到系统的振荡消失。记录好此时的比例度P，然后把它设定为当前值的60%~70%。
02
确定积分时间I
积分是越小越强，所以当我们把比例度P设定好之后积分时间是从高往低，先给一个较大的积分时间常数然后慢慢的逐渐变小积分l这时还得观察系统输出，如果出现振荡马上停止，再反过来再慢慢逐渐增大积分常数l直到系统振荡消失。把这个时候的积分I的150%~180%设定为系统PID的积分值。
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确定微分D
在我们日常的化工和炼油控制中复杂控制回路少，一般很少用到微分常数，如果非要给微分设定参数，那么设定的方法和积分一样，微分也是越小越强烈，从高到底，直到震荡出现然后再增大，震荡消失时那时候的值的30%就是系统所要的微分值。
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理论和实际的调整
在具体操作过程中。我们通过经验值一次给到位，但是当系统带载的时候我们所设定的PID值可能又不合适，这个时候我们只是微调就够了，一定是小范围的调，防止震荡过于激烈影响系统的控制和平衡。
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四大参数PID的经验值
上述四大参数的IPD值是老前辈们总结出来的经验值，这可不是绝对的正确。在现实生产运行中，现场装置的工况和设备的使用情况对整个系统平稳操作也非常关键，比如一台调节阀的线性好坏，再比如测量仪表的准确度和灵敏度都会对调节系统带来影响，这个时候我们也可以通过调节PID参数对现场设备缺陷进行修复，当然这需要多观察多试验，设定PID参数是一个慢工出细活的过程，不能心太急，否则越调震荡越大系统越不稳定。
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实际投用示例
例如对某炼厂100万吨/年催化吸收装置D-301罐分水包液位ILC-301投自动为例。其IPD投用的理想曲线如下图。
在实际投用中分两步走第一步比例P=100，积分I=0，微分D=0，（ID给0相当于不参与控制）属于纯比例控制其给定值是30%，液位曲线如下图。
从图中我们可以分析出液位在30%上下来回波动，其现场调节阀也是根据液位的变化在比较大幅度动作，液位低于30%抽出调节阀慢慢关闭，等阀门关至10%左右的时候液位已经上升到40%，这时40%大于30%阀门又从10%往开打，等阀门开至80%时，液位又降回到20%，就这样液位波动幅度是20%，现场阀门跳动幅度是70%，这样虽然液位基本能控制住但是液位波动大，阀门动作大，对阀门磨损非常之大。为了消除这样的现象，我们进行第二步，把积分加进来根据经验值积分I=80，比例P=100，给定值还是30%，让系统处于自动控制下，其观察曲线如下图。
从曲线上看就非常接近理想曲线，从刚投用的超调到最后平稳接近直线，液位一直保持在30%，上下幅度在2%左右，阀门跳动幅度在5%之间。所以我们在投PID自动时有理论值再加上经验值分步走，投一个自动控制非常之顺利，改变PID值然后就多看曲线多观察，直到曲线满意为止。
自动回路投入注意事项
01
基本原则
装置在运行时自动回路的投入应保证各工段各装置的平稳运行，主要参数不能出现较大的波动，其它辅助设备的压力、液位、温度等参数也不能出现影响装置正常运行的过大波动，绝对要保证原来物料的平衡。对于调节阀作用形式一定正确而且灵敏线性度好，对于测量表一定要确保所测量的值准确，否则无从谈起投自动。
02
同工艺操作人员的配合
自动回路的投入属于DCS自动化调试工作，之前需做好详细的预案，尽可能的把所有可能出现的问题以及采取的措施落实到位。比如自动投用后控制阀全关或者控制阀全开，不同的现场情况要有不同的预案相对应，尽量和操作人员进行沟通，了解具体工况，比如调节阀的线性情况和测量仪表运行情况是否及时准确，流量、液位、压力、温度四大参数最大变化幅度有多大，调节阀需不需要进行限位操作，防止意外的出现。在调试的过程中做好操作工也参与其中，做好心中有底万无一失。PID调试好以后，一定要告知工艺，使其多观察运行，一旦在运行过程中有突发事情，马上把控制回路切入手动操作，这样执行器不会乱跑，尽量不要打乱物料的平衡。
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自动投入的注意事项
①所有回路和组态都应经过严格的测试，确保万无一失
投用前所有的回路信号都要进行系统的打点测试，从执行机构，到测量元件，再到调节器所有回路的接线、端子、信号要确保万无一失；尤其组态我们更是要认真仔细的反复检查，从点号、位号、逻辑、程序甚至前后的工况都要反复检查和测试，尤其组态由于我们经常性的改动和备份，一定要确认投用前是否有改动是否已保存和下装，下装前是否已备份，这些都是在自动投用前所要考虑的问题。
②投用自动前后多观察
在所有措施到位后我们准备开始投用，在投用前最好是观察一下现在的运行情况，一定要在装置设备运行平稳时再投入自动，观察目前被控对象的测量值，观察目前执行机构的位置信号，观察调节器的输出情况，了解了一切后开始投自动。根据理论值所设定的PID参数肯定有所不合适，这个时候要多观察被控对象，多观察执行器的动作，多观察调节的输出，多观察前后运行装置的工况，根据观察的情况及时的做出调整，三个参数比例、积分、微分到底该变哪个要做到心中有数，调整参数后马上再次投入观察，和原来的工况进行比较，查看震荡是加强了还是减弱了，频率是提高了还是降低了，然后再次的调整参数，直到满意为止。
③在自动情况下的缺点
我们投自动是为了优化操作，这并不等于解放操作。在生产过程中存在这样的情况，由于某个参数投了自动，操作工就放心的再也不去关注这个参数了，可殊不知这就种下了更大的隐患。在正常情况下比如说一个塔的液位，一般用抽出调节阀和液位表的自动来控制，液位升高抽出调节阀就自动开大，来增大塔的抽出量，液位降低调节阀就自动关小，减小他的抽出量，一般都控制在你设定的那个液位值左右，这是个动态的平衡。可是假如现场的液位表故障，引压线堵或者传感器失灵，这时所测液位要么显示最大值，要么显示最小值，这时候阀门因为在自动上就跟随液位表在变化，液位值往最小跑，抽出阀门为了让液位恒定就会往小关，可阀门关小液位还是很小就继续往小直到全关，这时危险就产生了，因为抽出阀关死导致泵憋压造成损伤设备（调节阀在泵后）；因为抽出阀关死塔内实际液位会不断升高造成淹塔，可你看到的还是空塔，看到的是阀门已经关小就不去理他，反之如果液位往大跑，调节阀会往大开，这样会造成塔抽空，泵空转危险会更大。如果这个液位没投自动那么即使测量表有故障，调节阀也不会自己往大往小跑，不至于发生抽空淹塔的事故。这在生产过程中经常遇到，尤其小容量的设备抽空淹塔响应更快，操作人员根本来不及反应，所以说装置投自动不等于解放操作工，反倒对操作工提出更高的要求，更多的观察，更好的分析；同时对现场仪表设备的质量要求高，对仪表工的维护水平要求也高。
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