烘干炉温度控制系统的设计与研究

甚至造成系统 的不稳定； 积分环节可使 系统消除稳态 主要是通过提高注入水的粘度和降低水相渗透率来增加采收率 。 定性下降， 烘干是聚丙烯酰生产过程 中的重要一环 ，而烘干 的关键是 误差， 提高无差度。微分运算可以弥补 比例和积分运算 带来 的响
烘 干 温 度 的 控制 ，工 业 生 产 中烘 干 温 度 超 过 ６ ０ ％时 聚 丙 烯 酰胺
应延迟现象， 改善系统 的动态性能。在微分时间选择合适的情况
下， 可 以减 少 超 调 ， 减少 调 节 时 间 。
聚合物 即产生分子交联且有不溶物 出现 ， 直接导致分子量降低 、 过滤 因子偏高 。在生产 中， 采用 回转穿流干燥器 ， 该干燥器可分 别控制烘干前期 和后期 的温度 ，在操作时可通过调整蒸汽 阀门 的开度来调节各段温度 。 要将烘干炉各段 的温度控制在一定的范 围内 ，采用原始的 人 工方式 ．很难 达到工业 生产对各段温度准确性和及时 ｌ 生的控
制 要求 ．为解决 以上 问题 。我 们开发 了一种 以可 编程控 制器
（ Ｐ Ｌ Ｃ ） 为核心温度控制系统 ． 可对烘干的温度变化做 出及时 的反
应， 将温度调整到最佳 ， 极大的降低 了人 为因素对烘干温度 的影
响． 为生产出高质 的产 品提供了有力 的保证 。 系统工作原理
一
、
本 控制系统 以德
三、 Ｐ Ｉ Ｄ参数整定 进行 Ｐ Ｉ Ｄ调节 时，必须设 置与控制对象相适应 的 Ｐ 、 Ｉ 、 Ｄ参 数： 比例增益 Ｋ Ｐ 、 积分时间 Ｔ 。 、 微分时间 Ｔ 。 。本系统采用 阶跃响应 法计算这三个参数。所谓 阶跃响应法， 即是给控制对象加上阶跃 输入 ， 测 出其输出响应曲线， 并根据此曲线人工 测量出 Ｒ、 Ｌ参数 ， 然后按表 １ 计算 Ｋ Ｐ 、 、 的方法。在用计算机进行辅 助设 计时， 采用模式辨识的方法获得这些特征参数 。 系统 的硬件设计 ： 系统 的硬件由热电阻、 Ｅ Ｍ２ ３ １ 模 拟量输入模块 、 Ｐ Ｌ Ｃ 、 Ｅ Ｍ２ ３ ２
Ｔ Ｂ Ｌ是 回 路 表 的 起 始 地 址 ， Ｌ Ｏ Ｏ Ｐ是 回路 的编 号 ， Ｐ Ｉ Ｄ 指令 有
图 １ 烘干炉温度控制 系统 的结构 在一个采样周期 中， 热 电阻输 出的电流信号经过模拟量输入
个 能流 记忆 位， 用该位检测 到 Ｅ Ｎ输 入端从 ０到 １正跳时， 指 令执行一系列操作， 使 Ｐ Ｉ Ｄ能实现 自动与手动 的切换。Ｐ Ｉ Ｄ运算
Ｐ Ｉ Ｄ闭环控制功 能， 配合 Ｅ Ｍ ２ ３ ２ 模拟量输 出模块 将控制信号输
出， 可实现 Ｐ Ｉ Ｄ调 节 。系 统 的结 构 如 图 １ 所示。
通常是固定值 ， Ｐ ｖ则 要经过扩展模块经 Ａ ／ Ｄ转换后得到 。ｓ Ｐ与
Ｐ Ｖ是实际值 ， 由于 Ｐ Ｌ Ｃ考虑到系统的通用性 ， 对不同系统的数 字 大小 、 范围与工程单位 的区别 ， 故在 Ｐ Ｉ Ｄ运算之前要将他们转 换 成标准化浮点数， 即转换为 ０ ． ０ ～ １ ． ０之间的标准化实数， 这 可通 过 指令运算来完成 。
投 资与创 业 ２ ０ １ ３ ． １
工 业 技 术
烘 干炉温度控制系统 的设 计与研究
杜 春 雷
（ 胜 利油 田钻 井工程 技术公 司 山东 东 营 ２ ５ ７ ０ ０ ０ ） 摘 要： 针 对 聚 丙烯 酰胺 生 产过程 中烘干 炉温度 控制 的 重要性 ， 介绍 了以可编 程控 制 器（ Ｐ Ｌ ｃ） 为核 心 、 采 用比 例积分微分（ Ｐ Ｉ Ｄ ） 算法， 通过控制烘干炉各段通过蒸汽量的大小， 实现对聚丙烯酰胺烘干过程的温度控制系统。 关键词 ： 聚 丙烯 酰胺 ； 生 产工 艺 ； 温度控 制 ； 可 编程控 制 ￣ － ； Ｐ Ｉ Ｄ 算 法
模拟量输 出模块 、 执行器及被控对象组成 。 执行器采用 Ｄ Ｋ Ｚ型 电动执行器 ， 它 以电源为 动力 ， 接受统
一
核心， 采用 Ｐ Ｔ １ ０ ０铂热电阻采集烘 干出口温度 ， 配合 Ｅ Ｍ２ ３ １ 模拟 量输入模块， 可方便地将烘干 出口温度读人 Ｐ Ｌ Ｃ ， 利用 Ｓ ７ — ２ ０ ０的
的标准信号 Ｏ — ｌ ０ 毫 安（ 直流 ） ， 将此 转变成 与输人信 号相对应
的转角位移 ． 自动地控制 阀门， 完成 自动调节 的任务 。 四、 Ｐ Ｌ Ｃ中的 Ｐ Ｉ Ｄ参数设定与程序设计 Ｐ Ｉ Ｄ回路有 ２个输入量 即 ｓ Ｐ （ 给定值） 和Ｐ Ｖ （ 过程变量） 。Ｓ Ｐ
一
程序流程如图 ４ 所示 ：
模块 Ｅ Ｍ２ ３ １ 转换为温度信号 Ｐ Ｖ ，由 Ｐ Ｌ Ｃ读入，和 目标值 Ｓ Ｖ比 较， 得到偏差 ｅ （ ｔ ） ＝ Ｓ Ｖ — Ｐ Ｖ。 比较结果 ｅ （ 【 ） 的正负决定 自动调节阀的 开关方 向， 同时 Ｐ Ｉ Ｄ功能指令 根据 ｅ （ ｔ ） 的大小再结 合所给的 Ｐ 、 Ｉ 、 Ｄ参数进 行运算，最 后得到 一个计 算结果 ＭＶ ，再经 输 出模 块
Ｅ Ｍ ２ ３ ２ 将 电流信号输 出， 控制 自 动调节 阀的运动， 从 而快速 、 准确
控制烘干炉的某段烘 干温度 。 二、 Ｐ Ｉ Ｄ算法设计
温控方案 Ｐ Ｉ Ｄ调节是一种线性控制 ， 根据控制系统的偏差信 号ｅ （ ｔ ） ， 通过 比例 （ Ｐ ） 、 积分（ Ｉ ） 、 微分（ Ｄ ） 运算， 再经过线性组合构成控 制量， 对被控对象进行控制 。其控制规律为
概 述
聚丙烯酰胺 （ ＨＰ Ａ Ｍ） 是一种线性水溶性聚合物 ， 广泛应用于 钻井 、 采油 、 堵水 、 造纸 、 酸化 、 压裂 、 水处理 等领 域 ， Ｈ Ｐ Ａ Ｍ驱油
根据上式可以分析得 出，比例环节是按 比例反应 系统 的偏 差， 偏差一旦存在， 比例环节立即产生调节作用 以减少偏差 。比例 作用大， 可 以加快调节， 减少误差， 但是过大 的比例， 会使 系统 的稳