霍尼韦尔 Experion Plant Cruise introduction R500在PP控制中的应用

霍尼韦尔 Experion Plant Cruise introduction R500在 PP控制中的应用

穆翔

（浙江鸿基石化股份有限公司 314201 ，浙江 嘉兴）

摘要：在聚丙烯行业中霍尼韦尔 R500版本能够根据客户的要求满足所需，且可以指定特定的优化方案。

关键词：PlantCruise R500 聚丙烯 发展

前言

浙江鸿基石化股份有限公司在2021年使用霍尼韦尔的Experion Plant Cruise R500系统在PP行业中的应用。R500版本为DCS近几年发展和改进的新技术、新设备的过程控制系统，经过了现场实际应用的考研，便于扩展并充分满足大中型石化装置的过程控制、检测、优化与管理的需要。

系统结构

霍尼韦尔 Experion Plant Cruise introduction R500控制系统的结构包括服务器、操作站、控制器、网络框架及用于MES系统和第三方通讯的OPC接口等功能。机柜室中的控制器与生产装置为独立设置，在CCR中用于连接控制器的设备为冗余交换机，控制器和操作员、工程师站间采用的室点对点连接结构。操作员站可以直接访问控制器数据，而不是通过服务器结构间接的访问控器，控制器与操作员站是相互独立，控制功能全部在控制器中完成，操作员站具有可互相备用的功能即一个操作员站故障，其他操作员站可以担当故障操作员站的全部功能。

过程控制和检测

霍尼韦尔 Experion Plant Cruise introduction R500的控制系统在Control Builder中的对应参数配置表单（Parameter Configuration form）中可以看到对控制模块功能和顺序控制模块功能块的执行过程和执行阶段的配置。这些值可以确定为块的执行分配扫描期间和周期性。

在将执行周期定义为一组50毫秒的40个定时周期中，这些周期会被显示在所经过配置的执行周期(Execution Period)值将块的扫描期间设置在规定的数值中，如果在规定的值定义了块的执行周期数目经过识别开始定时周期那么就会在执行的开始周期块中错开，以便平衡各个周期的负载处理。当CEE加载到一个控制器时，对于50毫秒的CEE或者时5秒的CEE分别转化为1000毫秒和200毫秒如一个执行期间为200毫秒在执行阶段为1的控制模块周期中分别为1，5，9，13…37期间来运行。而另外一个执行200毫秒的CEE在执行为2的控制模块的运行周期分别为2，6，10，14…38的运行周期执行阶段的输入值的范围为-1和0-39.然而在这个访问中即使输入某个特定给出的适当范围外的值，只要输入的值在其可接受的规则内系统也会认为这是一个正常且可以正常运行的值。

在每个功能块中的参数配置中ORDERINCM的值将会控制这个功能块的执行次序，在一个给定的控制模块中一个ORDERINCM的值降低就会优先执行这个功能块在ORDERINCM的值范围可以是从1-767默认值会被分配到10的倍数中，但是系统也不会强制要求为固定的倍数。如果在一个CM功能块中没有分配ORDERINCM系统会默认为其提供一个10的倍数值。如果相同的值在分配给多个功能块时，Control Builder将根据这些功能块加的次序分配不同的ORDERINCM值。在执行的过程中遇到非常重要的值那么一定要合理的分配相应的ORDERINCM值。通过ORDERINCM的参数为控制模块显示执行的次序。

以PID为例详细说明，PID叫做比例积分微分控制。顾名思义，影响控制效果的作用有三重：比例作用，积分作用，微分作用。其中比例作用的强弱取决于比例参数K。一般情况下，我们在设置PID参数时，关于比例调节的部分我们习惯于把比例K设成一个固定的常数，这种情况下，比例调节控制作用的强弱是固定的。

在现场应用中，有时我们希望比例调节作用的强弱可以根据实际情况自主发生变化。所谓因势利导，根据当前偏差的不同，PID控制自己加强或减弱K（作用）的大小，从而更加高效合理的将过程参数控制在我们希望的值域里。这时我们可以尝试其他的比例设定选项。

比例控制的其他方案有三种，不管选择哪种方案，我们都需要先设一个比例的基准，即图中的KLIN。基准定了之后，根据选项的不同，实际比例作用参数K会按照不同的方案进行变化。基准定了之后，根据选项的不同，实际比例作用参数K会按照不同的方案进行变化。俗称比例鸿沟。在这种选项中，首先需要定义一个值域界限，我们称之为GAP鸿沟。其中GAP High Limit和GAP Low Limit就是这条鸿沟的上下界限，如果过程值PV落在鸿沟界外，表示实际工况距离操作员想要的值SP还差的太远，那么PID比例作用实际作用值K就等于固定的比例作用基准参数KLIN；

如果过程值PV落在鸿沟界内，表示实际工况已经比较接近操作员想要的值SP，那么PID比例作用实际作用值K就等于另外一个固定值，即KLIN乘以KMODIFGAP。其中KMODIFGAP为比例变更参数。你可以把它设为0~1之间，从而相当于减弱实际的比例作用。非线性比例作用。在这个选项中，要定义两个参数分别为NLFORM和NLGAIN。咱们先看公式和介绍：Nonlinear Gain-provides control action that is proportional to the square of the error, rather than the error itself. Gain(K)is derived as follows=KLIN*[NLFORM+NLGAIN*|PV-SP|/（PVEUHI-PVEULO）] 翻译一下。其中你设置的第一个参数NLFORM叫非线性比例常数----非整数0即整数1。第二个参数为NLGAIN，叫做非线性比例增益----可以是浮点实数。|PV-SP|/（PVEUHI-PVEULO）] 是个百分数，乘以常数NLGAIN结果仍然是个百分数，如果NLFORM=1，则中括号里的最终系数就>1，相当于K比基准值KLIN变大，比例控制作用增强；如果NLFORM=0，则中括号里的最终系数就可能<1，相当于K比基准值KLIN变小，比例控制作用减弱。而K的变化幅度和谁有关？|PV-SP|。也就是说当PV和SP差距越大，那么K的变化幅度就越剧烈，比例控制加强幅度越大；PV越接近SP，则K的变化幅度就越缓和，比例控制加强幅度越小。可以看到当PV=SP的时候我们可选择让比例控制的作用最弱，而当PV与SP差距增大时，K也会越来越大，比例作用会越来越强。根据PV和SP之间的差距大小，系统按照非线性关系自动调整K大小，即比例作用的强弱，达到因势利导的效果，极大的提高了控制效率。需要注意的是，上述比例作用的对象是error的开方值，而非error本身。外部扩展比例调节。在这种模式中，比例作用参数：

K=KLIN*KMODIFEXT

其中KMODIFEXT为外部比例变更值，可以手动设为一个常数，也可以通过引脚连接其他功能块，或者通过程序赋值。总而言之KMODIFEXT是一个可以实时变化的系数。用这个系数乘以比例系数基准值KLIN，使得K也是实时变化的，从而比例调节作用的强弱也实时变化。

在具备PID参数自整定功能，对系统的PID执行与控制、控制终结（WINDUP）、安全联锁值与红标签、报警允许与总貌、模式与QVCS信息等相关参数均有相关功能设置及操控指定。在PID操控中需要注意的一点在Set Point中包含有Enable PV Tracking和Enable PV Tracking in auto/init这两个参数是应用到偏差处理和PV跟踪上的，及指定当PV偏离使用者设定的建议SP值时，点是否产生偏差报警。当未勾选时即表示不使用和指定PV跟踪是否用于此点。使用PV跟踪时，当串级回路的操作被初始化、操作员或程序操作中断时（例如：将模式设定成手动），此选项设定SP等于PV。此选项一般对于串级回路中的PID而言是使用的。当未勾选时即表示不使用。这两个选项可以大量的减少操作员在操作过程中由于PV值的频繁变化而频繁的调整SP的变化。在PID的回路控制中有SP爬坡的问题一直时困扰工艺的大问题，在PC中也很好的提供了SP爬坡功能使SP值以我们设定的速率缓慢上升或者下降。

操作员可以通过在PID的细目中选择Setpoint界面，执行修改前要把操作员的权限打倒MNGR，在勾选中Set point ramping enable选项，这样我们就使能了SP爬坡的速率，需要注意的时这里的速率单位为工程单位/分钟。然后通过下拉选项修改Set ramping state为Preset 这时大家会在操作面板的SP输入框左侧出现”P”字符。然后在set point target value（SPTV）中输入我们的SP目标值，大家注意这里我们一定要在set point target value（SPTV）中输入，而不是在操作面板的SP输入框中输入。最后我们修改Set point ramping state为RUN，如图所示，此时操作面板SP输入框左侧出现”R”字符，并且SP值在以我们设定好的速率向目标值SPTV靠近。我们不仅可以通过以上方式实现SP 爬坡，我们还可以在顺控中实现PID控制回路的SP 爬坡，我们新建一个SCM，在STEP的属性界面下将Enforce order option设置为AllOutputs，这样STEP块在执行时将按照每步序依次执行。

结束语

Experion PlantCruise introduction R500的实际应用功能还有很大的发展及发挥空间有待挖掘。在软件与企业的发展过程中会存在多方互补互惠的过程，企业帮助开放者完善软件应用的同时也使得自身的利益最大化。