淺析PID自動(dòng)控制技術(shù)在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化中的應(yīng)用

李二剛

摘要：將PID自動(dòng)控制技術(shù)充分運(yùn)用于轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化中，能夠更好的提高煉鋼效率。但是，就目前PID自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，相關(guān)人員有必要對其應(yīng)用問題進(jìn)行研究，以分析其應(yīng)用效果，進(jìn)而對PID自動(dòng)控制技術(shù)的積極作用加以深刻分析。鑒于此，本文對轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化中PID自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：PID自動(dòng)控制技術(shù) 轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化 應(yīng)用

一、PID控制原理

ID控制器發(fā)展至今已經(jīng)走過了約70年的歷程，它之所以能夠成為工業(yè)自動(dòng)控制的主要技術(shù)之一，主要在于其自身所具備的結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性能強(qiáng)、調(diào)節(jié)方便、可靠等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)自動(dòng)控制過程中，一旦出現(xiàn)無法完全掌控被控制對象的結(jié)構(gòu)以及參數(shù)的情況，此時(shí)應(yīng)用便利的PID控制技術(shù)可以對系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)及參數(shù)進(jìn)行判斷，而判斷的主要依據(jù)則是經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)解。PID控制和PID調(diào)節(jié)是目前國內(nèi)外工業(yè)自動(dòng)控制中使用最為普遍的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律，它們也被稱之為比例、積分和微分控制。

PID自動(dòng)控制技術(shù)主要有三種控制方式，包括開環(huán)、閉環(huán)、復(fù)合等方式，各種控制方式具有其一定的優(yōu)勢特點(diǎn)，并且能夠在不同生產(chǎn)現(xiàn)場中有所應(yīng)用。目前，以閉環(huán)自動(dòng)控制方式最為普遍。基于PID自動(dòng)控制技術(shù)的控制原理是：系統(tǒng)輸入定值之后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)輸出差值，并將數(shù)據(jù)傳遞會(huì)控制器中，進(jìn)而作用于受控對象，以確定合理的數(shù)值。在閉環(huán)控制方式作用下，能夠提升控制系統(tǒng)的控制性能，進(jìn)而反應(yīng)更為精確的控制數(shù)據(jù)。PID自動(dòng)控制技術(shù)的調(diào)節(jié)方式主要有比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)、微分調(diào)節(jié)三種。相關(guān)操作人員根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際而設(shè)定合理的參數(shù)值，進(jìn)而使控制系統(tǒng)充分發(fā)揮調(diào)節(jié)性作用。

二、選擇控制器P、I、D項(xiàng)

在進(jìn)行具體過程控制時(shí)，確定并選用恰當(dāng)合理的控制或控制組合能夠滿足現(xiàn)場控制的需要，同時(shí)也能夠讓現(xiàn)場過程值在較為理想的時(shí)間內(nèi)跟定SP值。下面筆者將對PID各種控制規(guī)律的控制特點(diǎn)進(jìn)行簡單的歸納與總結(jié)。

1、比例控制規(guī)律（P）

比例控制規(guī)律（P）的優(yōu)點(diǎn)在于能夠較快地克服其他因素對過程控制的影響，它的作用對于輸出值來說比較快，但無法很好地穩(wěn)定在一個(gè)理想的數(shù)值。比例控制規(guī)律（P）也會(huì)造成一些不良的結(jié)果，即在有效克服擾動(dòng)影響的同時(shí)會(huì)出現(xiàn)余差，正因?yàn)槿绱?，其不適合應(yīng)用于控制通道滯后較大、負(fù)荷變化較大、控制要求較高以及不允許被控參數(shù)有余差的場合。

2、比例積分控制規(guī)律（PI）

比例積分控制規(guī)律（PI）是目前工業(yè)自動(dòng)控制中應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律，它能夠在比例的基礎(chǔ)上將余差消除，但其與比例控制規(guī)律（P）一樣，比較適用于控制通道之后較小、負(fù)荷變化不大的場合。

3、比例微分控制規(guī)律（PD）

比例微分控制規(guī)律（PD）比較適用于容量滯后或時(shí)間常數(shù)較大的控制通道，在微分項(xiàng)設(shè)置得到的情況下將微分引入并參與控制能夠有效促進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)的提高。比例微分控制規(guī)律（PD）還可以促進(jìn)整個(gè)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高與動(dòng)態(tài)偏差的減小。

4、比例積分微分控制規(guī)律（PID）

相較于以上三種控制規(guī)律，比例積分微分控制規(guī)律（PID）是一種較為理想的控制規(guī)律，它既能夠在比例的基礎(chǔ)上引入積分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)消除余差的目的，同時(shí)還能夠加入能夠促進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定性提高的微分作用。例積分微分控制規(guī)律（PID）比較適用于控制通道時(shí)間常數(shù)或容量滯后較大、控制要求較高的場合，如工業(yè)生產(chǎn)中的溫度控制等。

三、PID自動(dòng)控制技術(shù)的具體應(yīng)用及效果

在煉鋼過程中， 對自動(dòng)化技術(shù)有著更高的要求。傳統(tǒng)煉鋼工作中， 轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化水平相對較低， 且在生產(chǎn)過程中難以有效控制。隨著PID自動(dòng)控制技術(shù)水平的不斷提升， 有效應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化中， 使煉鋼工廠實(shí)現(xiàn)良好的自動(dòng)化控制， 進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。然而， 隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， PID自動(dòng)控制技術(shù)水平得以提升， 且在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化中有著進(jìn)一步的應(yīng)用。

1、PID自動(dòng)控制技術(shù)的具體應(yīng)用

煉鋼過程中，其生產(chǎn)流程相對較為復(fù)雜，現(xiàn)場設(shè)備較多，因而對自動(dòng)化技術(shù)有著更高的要求。將PID自動(dòng)控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化中，能夠滿足煉鋼過程對自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)精確控制，可以適應(yīng)多種惡劣環(huán)境?；诖耍嘘P(guān)人員加強(qiáng)對PID自動(dòng)控制技術(shù)在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化中應(yīng)用問題進(jìn)行研究具有必要性。

1.1 PID自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場中

在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)控制系統(tǒng)中，要確保控制效率，必須對氧氣壓力與流量、氮?dú)鈮毫εc流量等方面的參數(shù)值加以合理設(shè)置，以確?？刂葡到y(tǒng)能夠正確輸出相關(guān)數(shù)值，為操作人員提供工作依據(jù)。在控制系統(tǒng)中，如若設(shè)定值不同，則氧氣或氮?dú)獾膲毫傲髁恐祫t會(huì)隨之改變，信號(hào)輸出模塊的信號(hào)也具有差異性。基于PID自動(dòng)控制技術(shù)的生產(chǎn)現(xiàn)場，相關(guān)人員能夠?qū)ο嚓P(guān)參數(shù)值進(jìn)行PID控制計(jì)算，并合理設(shè)定，有利于提升控制系統(tǒng)的控制效率。調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)主要由內(nèi)部信號(hào)和外部信號(hào)進(jìn)行初始值定值，相關(guān)工作人員通過對定值進(jìn)行處理，能夠識(shí)別誤差信號(hào)，而PID技術(shù)此時(shí)發(fā)揮著數(shù)值處理的調(diào)節(jié)作用?；诖?，工作人員可以對生產(chǎn)中的手動(dòng)工作狀態(tài)與自動(dòng)工作狀態(tài)加以判定。由此可見，將PID自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)場中，能夠?qū)ο嚓P(guān)參數(shù)值加以確定和合理設(shè)置，進(jìn)而自動(dòng)控制對象，并隨著調(diào)節(jié)閥的開度變化而有效變化。

1.2 PID自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于編程中

PID自動(dòng)控制技術(shù)在編程中有一定程度的應(yīng)用。例如：在氧槍吹氧量編程中，編程人員需要根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境而對氧氣流量加以有效調(diào)節(jié)，主要分為遠(yuǎn)程操控、手動(dòng)操控和自動(dòng)操控三種方式?；趥鹘y(tǒng)技術(shù)條件下的編程雖然能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員提供借鑒，但數(shù)據(jù)精確度不夠，在一定程度上降低生產(chǎn)效率。然而，在PID自動(dòng)控制技術(shù)的影響下，氧氣調(diào)節(jié)閥的開度通常為50%，并以50為技術(shù)，向上調(diào)節(jié)。在吹煉中，氧槍吹氧量值為1500m3/h。在編程條件下，能夠輸出精確數(shù)值，為工作人員提供有力參考。

2、PID自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用效果

將PID自動(dòng)控制技術(shù)有效應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化系統(tǒng)中，能夠進(jìn)一步加強(qiáng)生產(chǎn)現(xiàn)場的控制能力，因而該技術(shù)具有一定的應(yīng)用效果。尤其轉(zhuǎn)爐氧槍系統(tǒng)對PID自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，能夠滿足生產(chǎn)階段對氧氣壓力、流量、氮?dú)饬髁颗c壓力等方面的實(shí)際需求。相關(guān)工作人員通過PID控制算法對轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化的開度值進(jìn)行明確計(jì)算，且在煉鋼應(yīng)用過程中，直接對數(shù)值調(diào)整為精確值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。通過將PID自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化中，能夠?qū)D(zhuǎn)爐加以有效控制，充分發(fā)揮自動(dòng)化控制系統(tǒng)的積極作用，對生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)控制。隨著我國技術(shù)水平的不斷提升，PID自動(dòng)化控制技術(shù)將不斷精進(jìn)，且進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，為煉鋼企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

結(jié)束語

綜上所述，煉鋼行業(yè)是推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，提高其生產(chǎn)效率，能夠滿足國家發(fā)展與建設(shè)的需求。隨著PID自動(dòng)控制技術(shù)水平的不斷提升，對煉鋼生產(chǎn)的控制能力逐漸增強(qiáng)，有助于提高生產(chǎn)效率。

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