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1、工艺管控积分分离PID算法在甘油蒸馏中的应用王伟倪伟钟群(淮阴工学院自动化学院,江苏淮安223001)摘要：针对粗甘油精炼过程中甘油蒸馏釜温度控制系统具有惯性大、滞后严重的特点，设计了一种采用积分分离PID算法的釜温控制系统。使用MATLAB软件自带的Simulink仿真环境，构建釜温控制系统模型，并对其进行仿真，结果表明：该设计增强了系统的稳定性，提高了控制精度，减小了超调量。关键词：蒸馏釜；温度控制；积分分离；MATLABApplicationOfIntegralseparationPIDAlgorithmInGlycerineDistillationWangWei,
2、NiWei,ZhongQun(CollegeOfAutomation,HuaiyinInstitudeofTechnology,HuaianJiangsu223001)Abstract:Accordingtothecharacteristicsoflargerinertiaandserioushysteresisoftheglycerinedistillationtemperaturecontrolsystemintheprocessofcrudeglycerolrefining,akettletemperaturecontrolsystembasedonintegral
3、separationPIDalgorithmisdesigned.UsingSimulinkenvironmentwhichbuiltinMATLABsoftware,themodelofkettletemperaturecontrolsystemisconstructedandsimulated,theresultsshowthatthedesignenhancesthestabilityofthesystem,improvesthecontrolaccuracyandreducesovershoot.Keywords:distillationkettle;Temper
4、aturecontrol;Integralseparation;MATLAB粗甘油精炼过程中,为保证最终成品甘油的高纯度,甘油2釜温控制系统蒸馏工艺对蒸馏釜温度控制作出了较高的要求。而釜温控制系甘油蒸馏釜温度控制系统基本结构如图2所示,由S7-200统具有惯性大、滞后严重的特点,若采用传统的PID控制系统,SMART控制器、蒸馏釜、温度传感器、温度变送器、电磁调节其执行元件不能对被控制量的变化做出快速反应,当短时间阀等几个部分组成。系统的控制原理为:温度传感器将采集到内出现较大偏差时,在积分项作用下,会产生较大的超调和长的甘油蒸馏釜温度信号,经过温度变送器转换为电流信号,
5、模时间的振荡,控制量u将超出限制范围,引起积分失控,很难达拟量输入模块将送进来的电流信号A/D转换为数字量,S7-[1-2]到满意的控制效果。因此,为了解决积分失控和提高控制质200SMART控制器将采集的温度值与设定的温度值做比较,量,设计了一种基于S7-200SmartPLC结合积分分离PID算算出偏差值,并经过控制算法运算得出输出控制量,该输出量法的釜温控制系统,既具有控制灵活、超调量小、实现容易的特再经过模拟量输出模块D/A转换为电流信号,传送给电磁调点,又能有效地改善了系统响应时间和控制精度,更大程度上节阀,控制调节阀的开度以调节流向蒸馏釜的导热油流量,达保证了
6、甘油蒸馏的温度条件。[3]到控制釜温的目的。1甘油蒸馏工艺温度温度A/D转换甘油蒸馏工艺流程如图1所示,粗甘油进入处于真空状态变送器传感器下的T101蒸馏釜中,在导热油加热下汽化,釜顶少量冷凝液经S7-200过V102旋液分离器分离回流至蒸馏釜中,而过滤后的甘油蒸SMART蒸馏釜气将进入逐级冷凝工艺环节。其中蒸馏釜T101的温度由进釜的导热油SV101调节阀控制。釜底的有机盐、无机盐、难挥发的D/A转换调节阀其他杂质等高沸点组分将进入到重组分釜提炼处理。图2蒸馏釜温度控制系统结构框图甘油出3积分分离PID算法V102在常规的PID数字控制器中引入积分环节的目的,主要是为了
7、消除静态误差、提高控制精度。但在系统启动、结束或大幅度调整设定值时,系统输出的控制量在短时间内产生较大的偏T101差,造成PID运算的积分积累,控制量超过执行机构可能的最大动作范围对应的极限控制量,引发控制失效,并可能造成后粗甘油进续控制过程严重超调,引起系统不稳定。TTTIC101101为了解决上述问题,系统采用积分分离PID控制算法。积分分离的基本原理:当被控量与设定值偏差较大时,取消积分导热油出环节,避免超调量的增大;当被控量接近给定值时,再加入积SV101[4]分控制作用,以消除静差,提高控制精度。具体实现如下:根据实
