PDA调节器在富气压缩机调速系统的应用

摘要：通过对原WOODWORD 505调速器的调速功能的剖析，我们利用日本富士多回路多功能调节器Compact Controller M,型号：PDA3，替代原调速器，组成性价比较高的灵活调速系统。
关键词：调速器 模块 PDA3 强制 常数

        为了使DCC-Ⅱ装置富气压缩机调速系统更加可靠安全的运行，并有良好的备件储备，我们使用最新型的PDA调节器取代PMK调节器，本文对该系统的调速原理，PDA调节器信号流程及PDA调节器应用程序进行了详细分析和说明，并为类似的控制方案提供了很好的借鉴。

1.转速控制方案
       富气压缩机的速度将直接影响到反应器的压力，所以机组速度控制是控制系统中很关键的一部分。本机组最小转速为5333rpm，最大转速为8000rpm，跳闸转速为8800rpm，超速测试极限速度为9680rpm。
当机组实际转速大于5333rpm时，在条件允许的情况下，系统将由操作员切换到远程过程控制。此时，由DCS对富气压缩机一段入口压力（PT2461）进行P、I、D运算后，将调节器（PC2461）的OP值通过一定的转换，作为机控室内的速度控制器的给定值SP。这样，对机组转速可在DCS室进行远程控制，可以有效防止反应器压力与机组之间的相互影响，导致装置生产波动。
       由此可见，速度控制器SV的信号转换过程是最关键的，为了计算的简便，我们把转速量程定为0～10000 rpm。其远程SV（以下称RSV）的范围是4～20mA对应5333～10000rpm。如图1：

可以根据此坐标图建立数学模型:Y=KX+B,经过很简单的方程组求解，相对于转速量程的百分数得到：Y=46.67%X+53.33%这个方程，此方程可以很容易在PDA调节器中通过计算模块实现。
现在我们来讨论调速器的逻辑部分。通过对富气压缩机原WOODWORD 505调速器各项功能的详细分析，经过简化，保留了其中必不可少的部分，对一些辅助功能进行了屏蔽，并添加了便于识别和防止误停机的保护措施。内容如下：
（1）在开机过程中，PLC输出的开机信号和允许开机信号作为调速器连续控制的前提条件，确保调速器能在远程控制方式下运行。
（2）当跳闸信号发出时，调速器输出信号强制为0％，使主汽门全关。
（3）如果在机组正常运行过程中，由于转速探头的故障，将会产生PV值异动，可能会造成误停机，在本程序中，我们设置了输入信号异常检测功能，这样，一旦输入信号异常（－12.5％～112.5％），调节器的输出将会保持。同时有声光报警，提醒操作人员及时联系仪表处理，并能在线复位。
该调速系统的信号流程见图2。

        从图2中不难看出，R/A切换时，SV是通过斜坡发生器输入调速器中的。因为在调试过程中，我们发现R/A之间双向无扰动切换不能实现。这会给调速器在向远程控制切换时，造成很大的扰动，严重时会造成机组停机甚至事故。设置斜坡发生器后，在设定的全刻度行程时间内，SV以斜坡的形式向目标值靠近，时间设定为0.06分钟，完全可以实现R/A双向无扰动切换，满足了控制要求。

2.模块连接
        方案的最终实施是通过对PDA调节器提供的功能模块进行连接，PDA提供了方便的模块连接画面，只需将各功能代码填入输入/输出端口即可。模块连接如图3：

2.1模块功能简介：
（1）在模块连接图中，41～44为PDA调节器2次位置型调节模块组，对回路调节而言，是最基本的组成模块，该模块组的连接是比较固定的模式，只是在选择SV方式时，要进行适当的设置。
（2）66号模块是逻辑运算模块，在图2中，我们看到的开机信号和输入异常的逻辑运算，都是通过该模块实现的。
（3）A5是双稳态触发器模块，完成程序中的R/S触发器功能。
（4）67是切换模块，通过逻辑模块运算后的开关信号控制输入端的预置值输出到相应的端子。跳闸信号产生后，调节器输出的0％和输入异常后的输出保持值是由该模块输出的。
（5）8A为斜坡函数模块，在设定的全刻度行程时间内，SV以斜坡的形式向目标值靠近，完成R/A双向无扰动切换。另外，在开机过程中，通过该功能可以实现让蒸汽主汽门缓慢打开，保证升速过程的稳定。
（6）C6完成输入异常检查，输出数字控制信号。
（7）Y=46.67％X+53.33％公式是通过64模块实现的。
2.2本程序中涉及到了很多常数，下面我们来了解一些关键的常数。
（1）Y=46.67％X+53.33％公式是通过0064模块实现的，这里涉及到2个常数CON5和CON6，其中CON5=46.67％,CON6＝53.33％。
（2）当机组跳闸信号产生时，调速器的输出将强制为0％，通过0067切换模块切断原来的连续控制模式，将常数CON1=0％送到调速器MV端子，使主汽门全关。如果要进行连续控制，则必须需要开机条件满足要求。这些功能可在图2中清晰看到。
（3）在输入信号异常检测中，调速器认定范围是－12.5％～112.5％，在2个比较模块00C6中，常数CON8=112.5％，CON9＝－12.5％
（4）调速器处于“R”工作模式时，CON3=0.01。
（5）斜坡时间系数CON7=6％。

3.结束语
       通过调试，该调节器能按要求正常运行，可满足控制要求。但是，因机组目前正在运行，调速器仍为PMK，我们等待合适的时机将其替换。由于原WOODWORD 505调速器功能比较全面，它与PLC之间存在着数据交换的通信功能，随着WOODWORD 505调速器的损环，通信功能已遭废弃，相应的，PLC因为调速器的故障会有跳闸信号的响应，现在，这一信号已被屏蔽。但是，PDA调节器本身通过组态及相应硬件的配置，与PLC的通信是可以恢复的，此时，这个调速系统才是比较完美的。下一步，我们将以此为方向，努力完善该调速系统。

参考资料
1. DCC-Ⅱ日本荏原富气压缩机随机资料。
2. 富士CC-M调节器，型号PDA3使用说明书。