在自動化實施中，控制工程師需要掌握增加回路整定性能和可靠性的最佳實踐，包括提高效率、控制器增益以及了解回路交互等。

控制工程師經(jīng)常會面臨對回路整定的質疑和擔憂。對此通常沒有現(xiàn)成答案，除非時間寬?？梢赃M行分步測試或研究回路過往的調試記錄。

利用以下準則，控制工程師可以判斷回路整定是否合適，或者如果它是造成性能問題的根本原因，那么就應制定或建議適當?shù)淖兏?/p>

01不要在流量回路上浪費時間。將調節(jié)設置為0.25/0.25/0.0，然后進行下一步工作?；ㄙM更多時間通常沒有太大意義的，因為過程增益通常會隨閥門位置的不同而變化。

相對較小的增益（總的理想流量控制器增益為1.0）反映在閥門開度較小時的操作，通常此時的實際流量響應最大。閥門開度較大時，較短的積分時間就可以彌補差異，通常在幾分鐘內就可以將流量增加到設定值點，這通常比調節(jié)過程的其余部分要快得多。

當在過程環(huán)境中需要及時調節(jié)任何回路時，同時將控制的不穩(wěn)定性降低到最小時，這通常是最應該考慮的因素。大而慢的閥門，可能需要更長的復位時間；偶爾有些回路可能需要更小的增益，特別是如果它們在閥門開度非常小的工況下運行。

02

不要在液位回路上浪費時間。將調節(jié)設置為1.0/響應時間/0.0，然后進行下一步工作。在液位控制環(huán)境下，響應時間是在沒有任何控制響應的情況下應干擾的平均時間，從設定點（通常為50％）開始，到完成填充（或清空）所需花費的大致時間。例如，煉油工藝典型的響應時間為：小水箱1到3分鐘，桶5到15分鐘，大水箱30到60分鐘（或更長）。如果發(fā)生嚴重干擾、溢出、或者未填充滿可能會造成嚴重后果，則需使用較大的增益而不是較小的積分時間（液位回路上的過度積分作用是造成過程振蕩的最常見原因）。液位回路增益很少有超過2.0的。無論液位是否為級聯(lián)流動，此液位調節(jié)指南均適用。

Level是一個積分器，通常是非線性的，因此比例控制可提供最可靠的長期整體性能。在基于模型的控制下，有幾種常見的替代策略，例如偏差增益、喘振控制調節(jié)和水箱庫存的動態(tài)優(yōu)化。但是，這些方法都沒有增加價值或提高可靠性。

03

不要在溫度、壓力、組份等方面浪費時間，除非它們已經(jīng)與流量（有時是壓力）級聯(lián)。如果沒有級聯(lián)，實施級聯(lián)是下一個最佳步驟。級聯(lián)將線性化過程響應，從而在整個操作量程內實現(xiàn)最佳可靠調節(jié)。在沒有流量計的情況下，可以根據(jù)閥門特性來表征控制器輸出；然而，這種技術帶來了一些不確定性和漏洞，是次優(yōu)的選項。

04

在壓力、溫度和組份回路上投入時間，使其與流量（有時是壓力）級聯(lián)。除了線性化過程響應之外，級聯(lián)結構允許從兩個或多個運行點處的過程數(shù)據(jù)精確地確定回路增益。

05

由于工藝條件可能會發(fā)生變化，將增益設置為所觀察到的增益值的1/2到3/4，以保持長期穩(wěn)定和可靠的性能，由于種種原因，可以預見這種情況會發(fā)生在大多數(shù)回路中。將積分設置為等于過程響應時間，該過程響應時間通過使用分步測試、過程體驗或歷史數(shù)據(jù)偏差來確定。與傳統(tǒng)的誤差最小化或1/4幅度衰減標準（例如Zeigler-Nichols）的建議相比，略小的增益和更長的積分時間具有顯著的長期性能優(yōu)勢，直到超出過程時間限制為止。

06

不要使用微分。微分是一種通過使用更大增益和復位來減少總誤差的方法，然后依靠微分來制動。這就像加速，然后在接近停車標志時剎車，以便更快的到達目的地。在大多數(shù)工業(yè)過程控制應用中，都需要考慮過程速度限制，最小化過沖和振蕩以及始終保護過程穩(wěn)定性時，微分作用是不合適的。

許多現(xiàn)代調節(jié)軟件包經(jīng)常推薦將微分設置為非零，這是一種缺乏經(jīng)驗的表現(xiàn)?；谀Ｐ偷亩嘧兞靠刂扑惴ㄔ趯崿F(xiàn)“誤差最小化”或“利潤最大化”方面所做的一樣，但是正如在單回路控制中一樣，通常需要放棄激進的調節(jié)以提供長期可靠的性能。除了傳統(tǒng)的由于變送器導致的噪聲或不穩(wěn)定性引起的大微分突變的問題之外，這也是需要注意的事項。

07

控制器增益嚴重依賴于量程。例如，壓力控制器的量程為每平方英寸0到1000PSIG（使用現(xiàn)代智能變送器），需要的增益比量程范圍為900到1000PSIG的同一控制器大10倍（在過去的設計中，經(jīng)常使用類似的回路，在實際運行區(qū)間具有更高的準確度），以對給定誤差提供相同的控制響應。如果不理解這種差異，就不愿意接受更大但功能相同的增益值。一般來講，對于大量程的溫度和壓力控制器，每100至200單位量程的增益通常為1.0。

08

了解回路交互。當一個回路的動作強烈影響其它回路時，用戶需決定哪個回路應該正常整定，哪個需要減少增益和增加重置時間。這樣做，從技術上需要使用諸如“解耦”之類的方法，并且需要改變過程增益的現(xiàn)實，會破壞任何此類回路，因此通常沒有實際的可靠選擇來調節(jié)一組交互回路中的所有回路以獲得及時響應。

交互回路的速度要求與傳統(tǒng)的級聯(lián)規(guī)則具有相似的基礎。例如，次級回路應該失諧至比主回路（高優(yōu)先級）至少慢3到5倍。在多變量控制中，這一基本規(guī)則一直被忽視。這經(jīng)常會導致性能不穩(wěn)定并最終導致性能下降，除非涉及到的所有模型保持高度準確，這幾乎不現(xiàn)實。

09

當需要嚴密控制時，大膽增加增益并謹慎復位。有一種觀點，太大的增益可能會導致震蕩，并且由于重置是以時間為單位，較短的設置可能會帶來更快的控制。實際上，比例控制動作是瞬時的，過多的復位，特別是在與太小的增益相結合時，是過程振蕩的最常見原因。因此，在需要更嚴格控制的情況下，使用更大的增益（直到實際平均過程增益的極限）并更準確地調節(jié)積分（注意不要使其小于實際過程響應時間）。

01了解何時使用以及不使用前饋。當對主要干擾有了充分的理解，當模型（增益、響應時間和死區(qū)時間）由于任何原因未能及時發(fā)生顯著變化，并且需要確保避免達到硬過程限制或者獲得更多收益或避免巨額虧損時，前饋可能是有利的。

如果不滿足這些標準，特別是如果無法準確的知道模型動態(tài)（響應時間和死區(qū)時間），則應避免使用前饋。每個前饋模型都需要工程實施、可靠性和維護成本，在基于模型的多變量控制中批量使用前饋時已經(jīng)強調了這一點。成功的回路整定，意味著最小化返工、失諧、重新調節(jié)、重新建模等。在理解傳統(tǒng)的單回路整定工具和方法（如Ziegler-Nichols）時，同樣依賴于對過程操作性能標準的理解。當忽略過程操作視角時，回路整定通常會在返工周期中被重視（參見圖1），而不是在實際所需的階段實施。

圖1：現(xiàn)場經(jīng)常提高回路整定工作的優(yōu)先級，并分配大量的財務和人力資源，以補救諸如手動回路、頻繁應用回路整定來處理擾動或停機所帶來的影響，以利用最新的、最有希望的工具和技術，“重新設計”降級的多變量控制器等。不幸的是，從過程操作的角度來看，重要的因素往往被忽視。圖片來源：APCPerformanceLLC

另一個重要的方面是，基于模型的控制調節(jié)所需注意的影響事項，與傳統(tǒng)回路整定類似，例如可變過程增益的影響、交互的影響、前饋的自由裁量權以及利用強大的調節(jié)來最大化過程可靠性。

最初，人們認為基于模型的控制超越了大部分問題，但是性能下降、模型維護和生命周期短等經(jīng)驗已經(jīng)揭示了這些原則如何仍然適用。使用這些回路整定技巧可以幫助打破返工周期，提高成功率，并為大多數(shù)回路帶來多年可靠的免維護過程控制性能。

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