CN108843852A - 一种智能阀门定位器死区自动整定方法 - Google Patents

一种智能阀门定位器死区自动整定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能阀门定位器死区自整定方法，该方法根据判断震荡的剧烈程度整定出当前阀门定位器对阀门调节的合理的死区范围。其方案包含两步：第一步区分阀门处于震荡状态还是正常调节状态，根据确认阀门所处状态为震荡状态进入第二步，整定死区的范围求取最大偏差值。若震荡较为剧烈可分别通过LCD显示屏实现现场报警/报错和Hart总线与上位机通讯实现远程报警/报错，并放弃对控制参数列表死区的修改。该发明的有益效果是：既能避免了阀门定位器无休止的精确定位又能避免死区设置过大而带来的精度牺牲。

Description

一种智能阀门定位器死区自动整定方法
技术领域
本发明涉及智能阀门定位器控制方法领域，具体是一种智能阀门定位器死区自动整定方法。
背景技术
阀门定位器是调节阀的主要附件，它一般与气动调节阀配套使用。为了保证从调节器来的控制信号与调节阀阀杆的行程位置相联系，提高调节特性的品质，必须利用阀门定位器。阀门定位器是一个起比例放大作用的调节器，和调节阀组成一个阀门行程调节系统。阀门定位器按其结构形式和工作原理，可以分为气动阀门定位器、电－气阀门定位器及智能式定位器。传统的阀门开度控制中，常采用比例控制来实现阀门的定位。但是在实际运行时，由于电机的振动、供电的干扰、恶劣的工业环境等因素都会影响采样数据的稳定性，再加上比例控制本身的缺陷，当把比例系数调大时很容易导致电机的来回振荡，只有通过调节死区设定值来消除电机振荡，但同时影响了系统的精度。死区设置过大，阀门定位器对阀门定位的精度将降低，死区设置过小，震荡无法消除。所以，通过设定死区解决震荡问题的值是一种优选的方法。由气源和管道中压力过大所产生的“震荡”能够随情况的改变而减弱或加剧，因此震荡范围是一个动态值。
发明内容 本发明的目的是提供一种智能阀门定位器死区自动整定方法，以解决现有技术智能阀门定位器固定死区难以处理的震荡问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种智能阀门定位器死区自动整定方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、区分阀门定位器是震荡状态还是阀门正常调节状态，若是震荡状态则继续后续步骤，过程如下：
当阀门位置与目标开度的差值Δp为一个比较小的值时，根据阀门位置与目标开度的差值Δp判断当前阀门定位器是出于正常调节状态还是处于震荡状态；首先定义数组Δp[n]，在程序中循环调用采集程序段n次存入Δp[n]中，然后通过最小二乘法拟合曲线获得Δp[n]数组的斜率；
由于阀门处于调节状况，拟合的曲线将处于单调向上或向下，而震荡过程曲线则趋于平稳，根据经验可得当斜率的绝对值小于0.173可认定阀门处于震荡状况；
（2）、确定死区并整定，其过程如下：
当阀门所处状态确定为震荡的过程时，求取Δp[n]中的最大偏差值，作为死区重新写入控制程序中固有的控制参数列表；当Δp[n]中的最大偏差值超过1%时将在现场或远程开始报警，并放弃对控制参数列表中的死区进行更改；只有当Δp[n]中的最大偏差值不超过1%时，才对控制参数列表中的死区进行更改。
当Δp[n]中的最大偏差值超过1%时完成控制参数列表修改，完成修改后，在当前的震荡环境下阀门定位器将减少对阀门的操作，有效的避免了阀门定位器对阀门进行无休止的精确调节状态，同时，当环境改善后将在2个整定周期内重新整定出较恶劣环境中小的死区，保证阀门定位器对阀门的控制精度。
所述的一种智能阀门定位器死区自动整定方法，其特征在于：步骤（1）中，由于阀门定位器定位的实质就是动态平衡的过程，可以理解为较不剧烈的震荡，同样会为其整定出一个较小的死区，为避免当设定值改变，数组p[n]恰好统计到n-1个数组，p[n]数组斜率处于-0.173~0.173之间被判定为震荡状态，阀门定位器本应进入调节状态却调用死区整定模块而造成阀门调节延迟，所以当阀位的设定值改变时数组n重新开始统计。
所述的一种智能阀门定位器死区自动整定方法，其特征在于：步骤（2）中，根据引发震荡剧烈程度的不同，可分级别报警供技术人员检查阀门和阀门定位器状况，当Δp[n]中的最大偏差值超过5%时将报错。
本发明一种智能阀门定位器死区的自整定方法，该方法将根据震荡的剧烈程度整定出当前阀门定位器对阀门调节的一个大小较为合适的死区，既能避免了阀门定位器无休止的精确定位又能避免死区设置过大而带来的精度牺牲。
附图说明
图1 为阀门定位器死区自整定流程图；
图2 为震荡与调节区分的方法示意图；
图3 为确定死区方式的方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明对阀门定位器死区的整定方案包含两步：第一步为区分震荡状态还是阀门正常调节的状态，当确认当前阀门所处状态为震荡状态时进入第二步，若不是返回继续执行主程序；第二步为确定死区，若震荡较为剧烈可分别通过LCD显示屏实现现场报警/报错和Hart总线与上位机通讯实现远程报警/报错，并放弃对控制参数列表死区的修改。由于目前的五步控制算法智能阀门定位器在安全区至死区阶段采用最小化定位增量的方式驱动阀门移至目标阀位，通常在整定最小化定位增量的过程中所使用的周期为单片机的控制周期，为了不影响阀门定位器的正常定位工作，需将死区自整定的主体部分通过函数调用的方式实现。
如图1所示，一种智能阀门定位器死区自动整定方法，包括以下步骤：
（1）、区分阀门定位器是震荡状态还是阀门正常调节状态，若是震荡状态则继续后续步骤，过程如下：
当阀门位置与目标开度的差值Δp为一个比较小的值时，根据阀门位置与目标开度的差值Δp判断当前阀门定位器是出于正常调节状态还是处于震荡状态，其中差值Δp根据需求的死区区间决定，通常在5%以内；震荡与调节区分的方法示意图如图2所示，首先定义数组Δp[n]，在程序中循环调用采集程序段n次存入Δp[n]中，然后通过最小二乘法拟合曲线获得Δp[n]数组的斜率；
由于阀门处于调节状况，拟合的曲线将处于单调向上或向下，而震荡过程曲线则趋于平稳，根据经验可得当斜率的绝对值小于0.173可认定阀门处于震荡状况；
（2）、如图3所示，确定死区并整定，其过程如下：
当阀门所处状态确定为震荡的过程时，求取Δp[n]中的最大偏差值，作为死区重新写入固有的控制参数列表；当Δp[n]中的最大偏差值超过1%时将在现场或远程开始报警，并放弃对控制参数列表中的死区进行更改；只有当Δp[n]中的最大偏差值不超过1%时，才对控制参数列表中的死区进行更改。
当Δp[n]中的最大偏差值超过1%时完成控制参数列表修改，完成修改后，在当前的震荡环境下阀门定位器将减少对阀门的操作，有效的避免了阀门定位器对阀门进行无休止的精确调节状态，同时，当环境改善后将在2个整定周期内重新整定出较恶劣环境中小的死区，保证阀门定位器对阀门的控制精度。
步骤（1）中，由于阀门定位器定位的实质就是动态平衡的过程，可以理解为较不剧烈的震荡，同样会为其整定出一个较小的死区，为避免当设定值改变，数组p[n]恰好统计到n-1个数组，p[n]数组斜率处于-0.173~0.173之间被判定为震荡状态，阀门定位器本应进入调节状态却调用死区整定模块而造成阀门调节延迟，所以当阀位的设定值改变时数组n重新开始统计。
步骤（2）中，根据引发震荡剧烈程度的不同，可分级别报警供技术人员检查阀门和阀门定位器状况，当Δp[n]中的最大偏差值超过5%时将报错。

Claims (3)

1.一种智能阀门定位器死区自动整定方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、区分阀门定位器是震荡状态还是阀门正常调节状态，若是震荡状态则继续后续步骤，过程如下：
当阀门位置与目标开度的差值Δp为一个比较小的值时，根据阀门位置与目标开度的差值Δp判断当前阀门定位器是出于正常调节状态还是处于震荡状态；定义数组Δp[n]，在程序中循环调用采集程序段n次存入Δp[n]中，然后通过最小二乘法拟合曲线获得Δp[n]数组的斜率；
由于阀门处于调节状况，拟合的曲线将处于单调向上或向下，而震荡过程曲线则趋于平稳，根据经验可得当斜率的绝对值小于0.173可认定阀门处于震荡状况；
（2）、确定死区并整定，其过程如下：
当阀门所处状态确定为震荡的过程时，求取Δp[n]中的最大偏差值，作为死区重新写入控制程序中固有的控制参数列表；当Δp[n]中的最大偏差值超过1%时将在现场或远程开始报警，并放弃对控制参数列表中的死区进行更改；只有当Δp[n]中的最大偏差值不超过1%时，才对控制参数列表中的死区进行更改；
当Δp[n]中的最大偏差值超过1%时完成控制参数列表修改，完成修改后，在当前的震荡环境下阀门定位器将减少对阀门的操作，有效的避免了阀门定位器对阀门进行无休止的精确调节状态，同时，当环境改善后将在2个整定周期内重新整定出较恶劣环境中小的死区，保证阀门定位器对阀门的控制精度。
2.根据权利要求1所述的一种智能阀门定位器死区自动整定方法，其特征在于：步骤（1）中，由于阀门定位器定位的实质就是动态平衡的过程，可以理解为较不剧烈的震荡，同样会为其整定出一个较小的死区，为避免当设定值改变，数组p[n]恰好统计到n-1个数组，p[n]数组斜率处于-0.173~0.173之间被判定为震荡状态，阀门定位器本应进入调节状态却调用死区整定模块而造成阀门调节延迟，所以当阀位的设定值改变时数组n重新开始统计。
3.根据权利要求1所述的一种智能阀门定位器死区自动整定方法，其特征在于：步骤（2）中，根据引发震荡剧烈程度的不同，可分级别报警供技术人员检查阀门和阀门定位器状况，当Δp[n]中的最大偏差值超过5%时将报错。
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