供胶压力波动分析与预防措施探讨

刘军

摘 要 供胶压力控制系统要求控制平稳，压力波动超出要求范围，将对纺丝造成严重的后果。因此分析找出影响供胶压力波动的因素和相应的预防措施，对稳定供胶压力具有至关重要的作用。

关键词 数字PID控制；CCP控制；DCS控制系统；变频器；双电源控制；压力变送器

1 原液供胶压力控制的应用情况

原液供胶压力控制直接对应相应的纺丝机台，现有多套直接对应纺丝机的供胶压力控制系统，为了保证压力控制的稳定和可靠，压力控制都采用双泵运行方式，以其中一套为例（压力控制PIC-01），压力控制PIC-01由P01-1A/B 2台泵来执行控制， 供胶压力的控制是通过DCS 系统（计算机）的数字PID控制来实现压力的控制的。

2 原液供胶压力控制方案

為了保证原液供胶压力的平稳控制，我们采用DCS和CCP双控制系统互补控制，正常情况下采用DCS控制，在DCS控制系统出现故障时自动切换到CCP控制，在控制方案保障了；在电源控制上，采用双电源设计，保证了供胶压力DCS控制的可靠稳定运行；双电源控制系统为DCS控制系统和CCP控制系统提供安全可靠的电源动力，能很好地保证DCS和CCP控制系统的动力。供胶压力控制在原理上采用双保险控制方式，即DCS控制和CCP控制相结合控制方式，压力变送器检测供胶泵出口压力，分别输入到DCS系统和CCP系统进行数据处理和数据显示，正常情况下DCS系统工作，DCS控制系统输出输送到变频器，变频器根据输入指令控制粘胶泵的转速，从而达到控制压力的作用。在正常情况下，CCP控制系统输出没有被输送到变频器，只有在DCS出现故障不能输出时，CCP输出才起作用，将信号送到变频器，CCP控制的作用为备用控制系统。

3 供胶压力控制规律、参数及控制策略

供胶压力控制采用传统的数字PID控制，由于压力控制需要平稳控制，控制要求快速跟踪工艺现场的压力变化并且要求超调小。首先简单介绍PID控制的原理。

3.1 PID参数的简单介绍

PID是比例，积分，微分的缩写，

Uo（N）=P*E（N） + I*[E（N）+E（N-1）+...+E（0）] + D*[E（N）-E（N-1）]（公式1）

E--误差

P--改变P可提高响应速度，减小静态误差，但太大会增大超调量和稳定时间。

I--与P的作用基本相似，但要使静态误差为0，必须使用积分。

D--与P，I的作用相反，主要是为了减小超调，减小稳定时间。

三个参数要综合考虑，一般先将I，D设为0，调好P，达到基本的响应速度和误差，再加上I，使误差为0，这时再加入D，三个参数要反复调试，最终达到较好的结果。

（1）考虑因素。采样周期的选择受多方面因素的影响，主要考虑的因素分析如下。

①香农（Shannon）采样定理

（Wmax--被采样信号的上限角频率）

给出了采样周期的上限。满足这一定理，采样信号方可恢复或近似地恢复为原模拟信号，而不丢失主要信息。在这个限制范围内，采样周期越小，采样-数据控制系统的性能越接近于连续-时间控制系统。②闭环系统对给定信号的跟踪，要求采样周期要小。③从抑制扰动的要求来说，采样周期应该选择得小些。④从执行元件的要求来看，有时要求输入控制信号要保持一定的宽度。⑤从计算机精度考虑，采样周期不宜过短。⑥从系统成本上考虑，希望采样周期越长越好。

综合上述各因素，选择采样周期，应在满足控制系统的性能要求的条件下， 尽可能地选择低的采样速率。而我们采用的S-11压力变送器采样周期性能都比较优异，完全可以满足供胶压力控制。

（2）整定步骤。实验凑试法的整定步骤为"先比例，再积分，最后微分"。①整定比例控制。将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。②整定积分环节。若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。

先将步骤（1）中选择的比例系数减小为原来的50～80%，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。

4 预防措施

4.1 预防措施

（1）加强对纺丝供胶泵调节系统的运行参数的巡视以及现场电仪设备的跟踪，主要包括：压力变送器，变频器，电机运行频率、电流值、电压值、运行温度，抱刹线圈运行电流（交流）等，跟踪各个影响压力变化的因素。

（2）优化纺丝供胶泵等重要控制设备的控制参数的优化，结合每个调节系统响应时间的差异，摸索符合各调节系统的控制参数；通过摸索确定直接供纺丝的供胶系统的PID参数调节参数，把握响应速度和控制稳定性的关系。

（3）加强供胶系统应急预案的学习和应对方法的学习；

（4）制定表格记录纺丝供胶系统的重要控制参数：压力设定值，运行输出以及DCS控制系统和CCP柜上双输出控制器的控制参数记录和检查等。

4.2 信息反馈

①要求运行人员巡检到的情况及时工段，以便工段及时安排人员处理；②工段将处理结果及时反馈到值长、运行班，便于运行跟踪维护；并将压力可能可能出现的情况和相应处理措施通告各运行人员。