基于meltac―r3技術(shù)pid無(wú)擾切換的研究

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1、基于MELTAC―R3技術(shù)PID無(wú)擾切換的研究【摘要】CPR1000核電廠(chǎng)的眾多系統(tǒng)采用PID控制，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制的無(wú)擾切換關(guān)系到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壽命，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，是控制邏輯設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)要考慮的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)MELTAC-R3平臺(tái)的PID無(wú)擾切換研究，對(duì)后續(xù)安全級(jí)DCS實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化有著重要的意義。中國(guó)4/vie　　【Abstract】ManysystemofCPR1000nuclearpointhedesignofcontrollogictorealizethesanualandautomaticcontrol.ThroughtheresearchoftheM

2、ELTAC-R3platform'sPIDsportantfortherealizationofthedomesticDCS.　　【關(guān)鍵詞】PID；DCS；無(wú)擾切換　　【Key315【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【】1673-1069（2017）03-0112-02　　1引言　　PID控制器具有穩(wěn)定性強(qiáng)、使用方便、無(wú)靜差跟蹤等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自動(dòng)控制過(guò)程。隨著數(shù)字化儀控系統(tǒng)（DCS）技術(shù)日趨成熟，中國(guó)改進(jìn)型三環(huán)路壓水堆（CPR1000）的眾多工藝參數(shù)（溫度、壓力、流量等）系統(tǒng)采用PID控制，其控制回路有手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種方式。當(dāng)自動(dòng)切換到手動(dòng)，執(zhí)行器保持在手動(dòng)切換

3、前狀態(tài)，由手動(dòng)輸入值控制，無(wú)擾動(dòng)；當(dāng)手動(dòng)切換自動(dòng)，若輸出與切換前不一致，則產(chǎn)生輸出擾動(dòng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制過(guò)程造成很大干擾。因此，保證手自動(dòng)的無(wú)擾切換，無(wú)須人工進(jìn)行手自動(dòng)的對(duì)位平衡操作，是PID控制方案設(shè)計(jì)需考慮的重要問(wèn)題之一?！　?PID的擾動(dòng)分析　　PID采用線(xiàn)性調(diào)節(jié)，通過(guò)對(duì)偏差（給定值r（t）與輸出值c（t）之差）進(jìn)行比例P、積分I、微分D計(jì)算后，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控系統(tǒng)的控制?！　〉湫偷腜ID算法如下：　　在核?站的控制調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)閥一般都具有手自動(dòng)兩種控制功能。手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，PID調(diào)節(jié)不起控制作用，調(diào)節(jié)閥由操作員手動(dòng)通過(guò)手操器設(shè)定閥門(mén)開(kāi)度。此時(shí)，根據(jù)前文描述，偏差　　當(dāng)

4、控制器由手動(dòng)切換到自動(dòng)時(shí)，PID調(diào)節(jié)器接手手動(dòng)控制作用，由上述兩個(gè)條件得知，PID輸入偏差e（t）為0，控制器不執(zhí)行調(diào)節(jié)作用，此時(shí)，輸出保持最后的手動(dòng)控制值；由于PID調(diào)節(jié)器的輸出U（t）等于切換前的手動(dòng)控制值，切換瞬間輸出不變，不會(huì)引起系統(tǒng)擾動(dòng)[1]?！　?MELTAC-R3平臺(tái)PID無(wú)擾切換的實(shí)現(xiàn)　　某核電廠(chǎng)（CPR1000）安全級(jí)DCS平臺(tái)采用日本三菱電機(jī)公司供貨的MELTAC-N-PLUS-R3技術(shù)，按照核安全分級(jí)原則，將部分SR級(jí)和全部1E級(jí)的控制邏輯在安全級(jí)DCS平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)。其中，涉及模擬量調(diào)節(jié)控制部分的主要有GCT-a閥門(mén)開(kāi)度控制、ASG/RRA

5、/RCV等相關(guān)系統(tǒng)的核安全相關(guān)調(diào)節(jié)閥的控制。下面以GCT-a閥門(mén)為例說(shuō)明PID調(diào)節(jié)器的無(wú)擾切換功能。　　GCT-a閥門(mén)的控制分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式，控制的輸入測(cè)量值是VVP主蒸汽管線(xiàn)壓力，整定值由操作站給出，當(dāng)操作站置于外部模式時(shí)，整定值是78.5bar.a；當(dāng)操作站置于內(nèi)部模式時(shí)，整定值由操縱員手動(dòng)設(shè)定SV值給出。CPU根據(jù)測(cè)量值和整定值的偏差信號(hào)，輸出GCT131VV的開(kāi)度信號(hào)。GCT131VV也可以通過(guò)操作站MV手動(dòng)控制閥門(mén)開(kāi)度?！　”壤h(huán)節(jié)作用是輸出不失真、不延遲、成比例的復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)的變化。增大比例系數(shù)P可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)，比例系數(shù)過(guò)大會(huì)使系統(tǒng)有較大

6、的超調(diào)量，產(chǎn)生振蕩，破壞調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)于積分環(huán)節(jié)，增大積分時(shí)間常數(shù)可以減小超調(diào)和震蕩、使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但是增加積分時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)系統(tǒng)消除靜差的時(shí)間。GCT-a閥門(mén)的PID調(diào)節(jié)未使用微分環(huán)節(jié)?！　?.1自動(dòng)控制方式　　控制器選擇自動(dòng)模式，最終輸出模塊的輸入為S端，即PID調(diào)節(jié)器（XGCT402RG15）。PID調(diào)節(jié)器正常工作，輸入為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)壓力和設(shè)定值之差。PID調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過(guò)限值模塊LMT由AO卡輸出?！　?.2自動(dòng)模式切換到手動(dòng)模式　　自動(dòng)模式時(shí)，手動(dòng)輸入MV值跟隨自動(dòng)輸出，手操器的輸入即為自動(dòng)模式的輸出，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模式下手動(dòng)設(shè)定值跟隨自動(dòng)模式的PID輸出

7、。當(dāng)切換到手動(dòng)控制時(shí)，因初始手動(dòng)設(shè)定值MV跟隨自動(dòng)模式時(shí)PID的輸出，擾動(dòng)偏差為0，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換到手動(dòng)的無(wú)擾切換。　　3.3手動(dòng)控制方式　　手動(dòng)控制時(shí)，PID調(diào)節(jié)器的輸入切換為R手動(dòng)設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)手操器對(duì)就地閥門(mén)的直接控制?！　?.4手動(dòng)模式切換到自動(dòng)模式　　手動(dòng)模式時(shí)，PID運(yùn)算自動(dòng)選擇器（XGCT402RG14）選擇輸入為手動(dòng)輸出值XGCT402ME2與比例環(huán)節(jié)之差。而PID調(diào)節(jié)器（XGCT402RG15）的輸入為XGCT402RG14與比例環(huán)節(jié)之和。因此，手動(dòng)控制時(shí)，PID調(diào)節(jié)器的輸出為手動(dòng)輸出值先減去比例環(huán)節(jié)再加上比例環(huán)節(jié)，即實(shí)現(xiàn)了PID調(diào)節(jié)的輸出跟隨手

8、動(dòng)輸出值。此時(shí)，當(dāng)閥門(mén)控制切換到自動(dòng)控