工业自动控制系统辅助调试方法技术方案

本发明专利技术提供了一种工业自动控制系统辅助调试方法，通过访问DCS主控服务器数据库或单体自动控制设备，获得某一指定自动控制回路的相关参数，如：设定值、输出指令、执行变量、反馈参量等。工业自动控制系统辅助调试装置通过对被控对象数据曲线分析，自动计算其衰减比、超调量、最大动态偏差、余差、调节时间、振荡频率等过程参数，并结合不同被控对象特性，通过传递函数计算，理想收敛曲线模型，以及数据库枚举等方式，对自动控制回路中主、副调节器比例、微分、积分整定方向及整定值提出建议。积分整定方向及整定值提出建议。积分整定方向及整定值提出建议。

【技术实现步骤摘要】
工业自动控制系统辅助调试方法


[0001]本专利技术涉及一种工业自动控制系统辅助调试方法。

技术介绍

[0002]工业控制系统自动控制投入率一直以来都是工业自动化水平评价的重要指标，主合同特殊技术条款中一般都有着非常明确的规定：保护投入率100％，自动控制投入率不得低于90％。但在实际应用过程中，由于自动控制回路作用效果差强人意，往往会被有经验的运行人员习惯性弃用，使得自动控制装置变成了毫无实用价值的摆设。影响自动控制回路控制品质的因素很多，例如：回路设计、设备性能、测量误差、固有及附加延迟、被控对象时变及不稳定特性、PID控制参数设定等等，不尽赘述。这些因素如不能及时进行纠正，不但影响自动控制效果，甚至会在极端情况下，引发热力系统失控，造成保护动作，主设备跳闸，停机停炉，甚至火灾爆炸事故。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种工业自动控制系统辅助调试方法。
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种工业自动控制系统辅助调试方法，包括：
[0005]步骤S1，获得被控对象设备的变化曲线的预设周期的波图形，基于所述波图形计算出对应的过程参数；
[0006]步骤S2，根据被控对象设备的变化曲线的变化趋势，以及PID当前整定值，根据预设经验值判断比例、积分和微分的整定方向；
[0007]步骤S3，根据被控对象设备的特性，借助预设的经验公式对于整定区域进行进一步锁定，以网格形式分别划定比例、积分和微分的整定区间；
[0008]步骤S4，根据被控对象设备的特点，利用预设传递函数和所述过程参数进行计算，同时考虑被控对象设备的阀门或调节风门最大或有效行程，以及泵或风机允许工作区和工艺系统最大允许运行限值的因素，求取被控对象设备的自动控制回路调节器的比例度、积分时间和微分时间的最优解；
[0009]步骤S5，判断所述最优解在所述比例、积分和微分的整定方向及整定区间内，
[0010]步骤S6，若所述最优解在所述比例、积分和微分的整定方向及整定区间内，则枚举预设数据库中类似自动控制回路调节器的PID整定值，若数据库中有可参照的整定值，选取与最优解最接近一组整定值作为最终推荐值；若数据库中没有可参照的整定值，则按照四舍五入原则取整作为最终推荐值；
[0011]若所述最优解不在所述比例、积分和微分的整定方向及整定区间，则延长观测时间，重复步骤S1～S6。
[0012]进一步的，在上述方法中，若所述最优解不在所述比例、积分和微分的整定方向及整定区间，则延长观测时间，重复步骤S1～S6后，
[0013]若最优解仍不能落入所述最优解在所述比例、积分和微分的整定方向及整定区间
内，则步骤S7，采用趋势比较的方法，分别对最优解和随机选取的整定区间内的一组数值进行趋势预测，选取最佳整定效果的一组整定值作为最终推荐值。
[0014]进一步的，在上述方法中，步骤S1，获得被控对象设备的变化曲线的预设周期的波图形，基于所述波图形计算出对应的过程参数，包括：
[0015]获得被控对象设备的变化曲线的3～5周的波形图，基于所述波形图计算出衰减比、超调量、最大动态偏差、调节时间、振荡频率、峰值时间和上升时间的过程参数。
[0016]进一步的，在上述方法中，步骤S2，根据被控对象设备的变化曲线的变化趋势，以及PID当前整定值，根据预设经验值判断比例、积分和微分的整定方向中，
[0017]所述比例、积分和微分的整定方向可以划分为增加、减小和不变三种。
[0018]进一步的，在上述方法中，步骤S4，求取被控对象设备的自动控制回路调节器的比例度、积分时间和微分时间的最优解，包括：
[0019]在假定积分时间和微分时间不变的前提下，计算比例度，在假定计算出的比例度和微分时间不变的前提下，计算积分时间，再以计算出的比例度和积分时间为基础，计算微分时间，如此反复迭代，直到前一次计算的比例度、积分时间和微分时间与当前计算的比例度、积分时间和微分时间变化很小时，迭代过程结束，推算此时的比例度、积分时间和微分时间为最优解。
[0020]进一步的，在上述方法中，选取与最优解最接近一组整定值作为最终推荐值之后，还包括：
[0021]若最终推荐值的预测曲线都比较理想，则最终推荐值以“决策束”形式给出。
[0022]进一步的，在上述方法中，按照四舍五入原则取整作为最终推荐值之后，还包括：
[0023]若最终推荐值的预测曲线都比较理想，则最终推荐值以“决策束”形式给出。
[0024]进一步的，在上述方法中，选取最佳整定效果的一组整定值作为最终推荐值之后，还包括：
[0025]若最终推荐值的预测曲线都比较理想，则最终推荐值以“决策束”形式给出。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的工业自动控制系统辅助调试装置自身不具备对被控对象直接进行自动控制功能。本专利技术的工业自动控制系统辅助调试装置通过访问DCS主控服务器数据库或单体自动控制设备，获得某一指定自动控制回路的相关参数，如：设定值、输出指令、执行变量、反馈参量等。工业自动控制系统辅助调试装置通过对被控对象数据曲线分析，自动计算其衰减比、超调量、最大动态偏差、余差、调节时间、振荡频率等过程参数，并结合不同被控对象特性，通过传递函数计算，理想收敛曲线模型，以及数据库枚举等方式，对自动控制回路中主、副调节器比例、微分、积分整定方向及整定值提出建议。
[0027]本专利技术的自动控制回路调试用的辅助决策装置及方法，可以根据被控参数的特点，通过传递函数计算和数据库枚举方式，为自动控制系统调试人员快速提供比例、积分、微分整定决策；通过同步DCS主控系统数据库或外接4～20mA模拟量方式，获取调试回路主要设备与被控对象相关参量，自动计算被控对象在自动控制过程中衰减比、调节时间、余差等数值，并生成与特定自动控制回路相关的实时与历史曲线图形，方便调试人员在回路调试过程中进行直接观测，减轻调试人员在自动控制回路调试过程中数据反复调用的繁琐；通过辅助决策，还可以避免调试人员在自动控制回路调试过程中整定参数试凑的盲目性，降低调试风险，提高调节品质，缩短调试周期。
[0028]本专利技术着重于自动控制回路PID参数整定调试环节，根据被控对象特性的不同，在不同传递函数算法基础上，参考经验数据及理想调节曲线模型，通过预先设定的针对性调试步骤，指导调试人员正确、快速完成自动控制系统回路调试工作。
附图说明
[0029]图1是本专利技术一实施例的工业自动控制系统辅助调试方法的流程图；
[0030]图2是本专利技术一实施例的比例、积分和微分的整定方向的示意图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0032]如图1所示，本专利技术提供一种工业自动控制系统辅助调试方法，包括：
[0033]步骤S1，获得被控对象设备的变化曲线的预设周期的波图形，基于所述波图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业自动控制系统辅助调试方法，其特征在于，包括：步骤S1，获得被控对象设备的变化曲线的预设周期的波图形，基于所述波图形计算出对应的过程参数；步骤S2，根据被控对象设备的变化曲线的变化趋势，以及PID当前整定值，根据预设经验值判断比例、积分和微分的整定方向；步骤S3，根据被控对象设备的特性，借助预设的经验公式对于整定区域进行进一步锁定，以网格形式分别划定比例、积分和微分的整定区间；步骤S4，根据被控对象设备的特点，利用预设传递函数和所述过程参数进行计算，同时考虑被控对象设备的阀门或调节风门最大或有效行程，以及泵或风机允许工作区和工艺系统最大允许运行限值的因素，求取被控对象设备的自动控制回路调节器的比例度、积分时间和微分时间的最优解；步骤S5，判断所述最优解在所述比例、积分和微分的整定方向及整定区间内，步骤S6，若所述最优解在所述比例、积分和微分的整定方向及整定区间内，则枚举预设数据库中类似自动控制回路调节器的PID整定值，若数据库中有可参照的整定值，选取与最优解最接近一组整定值作为最终推荐值；若数据库中没有可参照的整定值，则按照四舍五入原则取整作为最终推荐值；若所述最优解不在所述比例、积分和微分的整定方向及整定区间，则延长观测时间，重复步骤S1～S6。2.如权利要求1所述的工业自动控制系统辅助调试方法，其特征在于，若所述最优解不在所述比例、积分和微分的整定方向及整定区间，则延长观测时间，重复步骤S1～S6后，若最优解仍不能落入所述最优解在所述比例、积分和微分的整定方向及整定区间内，则步骤S7，采用趋势比较的方法，分别对最优解和随机选取的整定区间内的一组数值进行趋势预测，选取最佳整定效果的一组整定值作为最终推荐值。3.如权利要求1所述的工业自动控制系统辅助调试方法，其特征在于，步骤S1，获得被控对象...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊志刚，景宗阳，张宏岳，周水强，
申请(专利权)人：上海外经集团控股有限公司，
类型：发明
国别省市：