DCS中使用ST語(yǔ)言計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)平均值在MVR蒸發(fā)NMMO中的應(yīng)用

侯松欣

摘 要 本文介紹了DCS中使用ST語(yǔ)言計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)平均值在MVR蒸發(fā)NMMO中的應(yīng)用。

HOLLiAS（Hollysys integrated Industrial Automation System）是由和利時(shí)基于先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)的集成工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。它用一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)軟件平臺(tái)，將和利時(shí)多年開(kāi)發(fā)的各種自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可根據(jù)不同行業(yè)的自動(dòng)化控制需求，提供專業(yè)解決方案。其子系統(tǒng)覆蓋了企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理層、企業(yè)成產(chǎn)管理層和裝置與過(guò)程控制層。

關(guān)鍵詞 平均值 ST

中圖分類號(hào)：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

在Lyocell纖維的生產(chǎn)中，溶劑N-甲基嗎啉-N-氧化物（簡(jiǎn)稱NMMO）是一種能夠使纖維素漿粕直接溶解制得Lyocell纖維。

溶劑NMMO的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)MVR蒸發(fā)過(guò)程生產(chǎn)出高濃度的NMMO溶劑，罐內(nèi)的NMMO是在真空狀態(tài)下蒸發(fā)的。

1軟件介紹

HOLLiAS（Hollysys integrated Industrial Automation System）是由和利時(shí)基于先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)的集成工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。它用一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)軟件平臺(tái)，將和利時(shí)多年開(kāi)發(fā)的各種自動(dòng)化系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可根據(jù)不同行業(yè)的自動(dòng)化控制需求，提供專業(yè)解決方案。其子系統(tǒng)覆蓋了企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理層、企業(yè)成產(chǎn)管理層和裝置與過(guò)程控制層。

2程序的編寫(xiě)

2.1編程思路

NMMO在罐內(nèi)是處于真空狀態(tài)，NMMO的沸騰點(diǎn)也只有70多度，當(dāng)罐內(nèi)的真空值、溫度、進(jìn)料量都相對(duì)平穩(wěn)時(shí)，液位也比較平衡，此時(shí)出料進(jìn)料量也比較容易控制。但當(dāng)罐內(nèi)的的真空值、進(jìn)料量等因素變化較快時(shí)，液位波動(dòng)明顯，此時(shí)對(duì)于出料調(diào)節(jié)閥和罐內(nèi)液位構(gòu)成的PID回路來(lái)講，因PV值變化幅度大而且快速頻繁，所以PID輸出值變化快，出現(xiàn)振蕩，調(diào)節(jié)效果差，對(duì)后序工段造成很大的影響。

如果我們調(diào)節(jié)儀表的阻尼時(shí)間，能啟到一定的作用，但阻尼時(shí)間越長(zhǎng)，儀表的反應(yīng)速度越慢，這樣并不能實(shí)時(shí)反應(yīng)液位的變化狀態(tài)，并不符合工藝的要求。

如果使用系統(tǒng)自帶的平均值庫(kù)函數(shù)，它只能反應(yīng)固定時(shí)間間隔內(nèi)變量的平均值，不能反映在任意時(shí)刻前單位時(shí)間內(nèi)變量平均值，比如我們采取的是2分鐘的平均值，那么這個(gè)平均值只會(huì)在第2、4、6、8分鐘時(shí)變量的平均值才會(huì)變化一次，其余時(shí)間變量不會(huì)發(fā)生變化，如果是2分鐘變化一次就不能滿足工藝的要求，當(dāng)變量參與PID控制時(shí)，大大影響調(diào)節(jié)性能。

基于上述原因，根據(jù)工藝要求，我們決定自己編程建立一個(gè)平均值庫(kù)函數(shù)，在編程語(yǔ)言的選擇上，因?yàn)楦鶕?jù)工藝需要，程序可能需要上百個(gè)或上千個(gè)變量累計(jì)求和，計(jì)算過(guò)程需要用到循環(huán)處理語(yǔ)句， LD、CFC、SFC語(yǔ)言不能滿足編程要求，選擇符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的ST文本化編程語(yǔ)言。

考慮到庫(kù)函數(shù)的通用性，結(jié)合CPU的運(yùn)算速度和處理能力，為了滿足不同工藝的要求，采樣周期預(yù)先設(shè)置為1秒、2秒、5秒、10秒。變量數(shù)組最大個(gè)數(shù)定義為1800個(gè)，假如變量1秒鐘采集一次，1800個(gè)變量能求取前30分鐘的平均值，這個(gè)時(shí)間基本上滿足絕大多數(shù)的工藝過(guò)程的控制要求了。

2.2程序代碼如下

//程序定時(shí)定時(shí)執(zhí)行

IF PLUS THEN

//數(shù)據(jù)清零

IF SetTime <> SET2 THEN

OUT1：=0；

OUT2：=0；

K：=0；

L：=1；

FOR J：=0 TO SetTime*factor DO

AVE1_1[J]：=0；

END_FOR；

END_IF；

//變量采樣周期選擇

CASE f OF

1： factor：=60；

2： factor：=30；

5： factor：=12；

10： factor：=6；

END_CASE；

OUT2：=0；

//變量采樣

AVE1_1[K]：=IN1；

K：=K+1；

//變量求和

FOR J：=0 TO SetTime*factor - 1 DO

OUT2：=OUT2+AVE1_1[J]；

END_FOR；

//求取單位時(shí)間內(nèi)的平均值

OUT1：=OUT2/WORD_TO_REAL（SetTime*factor）；

IF K>=SetTime*factor THEN

L：=0；

K：=0；

END_IF；

SET2：=SetTime；

END_IF；

2.3 運(yùn)行分析90

運(yùn)行后，我們截取二個(gè)變量的趨勢(shì)圖，可以明顯的觀察到現(xiàn)場(chǎng)變送器采集的變量數(shù)據(jù)抖動(dòng)大，變化頻繁，而經(jīng)過(guò)求取2分鐘平均值的變量值相對(duì)平滑，并且實(shí)時(shí)反應(yīng)液位的變化情況，沒(méi)有滯后性。

現(xiàn)場(chǎng)變送器傳到DCS的實(shí)時(shí)值，10分鐘趨勢(shì)圖

每2秒鐘采集一次變量的實(shí)時(shí)平均值，10分鐘趨勢(shì)圖

3結(jié)束語(yǔ)

這個(gè)自定義庫(kù)函數(shù)不僅僅用在液位的控制上，還可以用在流量波動(dòng)較大的控制回路中，在實(shí)際生產(chǎn)中也進(jìn)行了應(yīng)用，并取得了明顯的效果。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)完全滿足工藝控制要求，性能穩(wěn)定可靠，滿足各項(xiàng)工藝要求，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量均有大幅提高

當(dāng)上述代碼加入適當(dāng)?shù)恼Z(yǔ)句，可以求出單位時(shí)間內(nèi)過(guò)程變量的最大值和最小值，也可以去掉的最大值和最小值，單位時(shí)間的平均值更能準(zhǔn)確的反應(yīng)一段時(shí)間內(nèi)液位的變化，曲線相對(duì)更為平滑，且不影響數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，更適合PID的調(diào)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1] HOLLiAS MACS V6.5.2功能塊說(shuō)明.

[2] HOLLiAS MACS V6.5.2用戶組態(tài)手冊(cè)，2014.