控制系統構成
蒸汽減壓自動系統由壓力變送器、PID調節器和電動調節閥三部分組成，其控制原理為壓力變送器將壓力信號送入PID調節器，PID調節器將輸入信號進行運算后輸出給電動調節閥，調節閥根據PID調節器輸出的控制信號改變閥門開度使閥后蒸汽壓力穩定在工藝要求的某個壓力值。
蒸汽減壓自動調節系統構成示意圖
本文不涉及閥門安裝、調節器安裝和壓力變送器安裝的知識，主要講述將蒸汽減壓自動控制系統投自動的步驟及要點。為了讓新手有一個清晰的思路，昌暉儀表工程師將整定PID參數、將系統投自動的過程分為七個步驟，每個步驟都有其需要關注的重點和目的，有助于新手迅速上手。
實例：某廠需要將1.0MPa蒸汽用減壓控制系統減壓至0.4MPa壓力后供后續工序使用，新增電動調節閥1臺(調節閥為AC220V供電，控制信號為4-20mA，閥位反饋輸出4-20mA)、壓力變送器1臺(量程0-1.6MPa，二線制4-20mA輸出)、PID調節器1臺(型號YR-GFD805-020-12-HL-P-T，4-20mA輸入，控制輸出4-20mA，帶DC24V饋電，儀表電源AC220V)。昌暉儀表結合這個實例與新手分享將蒸汽減壓自動控制系統投入自動的方法和步驟：
1、儀表接線
蒸汽減壓自動控制系統接線包含壓力變送器-PID調節器、PID調節器-電動調節閥兩個部分的接線，這一部分操作很簡單，全部按照說明書進行，認真即可很好完成，不再累述。在此重點說說如何簡單判斷儀表接線是否正確？儀表接線是否正確可從以下三個環節看出：
①PID調節器、壓力變送器和調節閥供電正常(表明儀表電源回路接線無誤)；
②PID調節器正常顯示壓力測量值(表明調節器和壓力變送器信號回路接線無誤)；
③將PID調節器置于手動控制狀態，按“▲”鍵電動調節閥能正常打開，按“▼”鍵電動調節閥能正常關閉(表明調節器和調節閥控制回路接線無誤)
以上三個環節哪個環節有問題，應針對性檢查和處理。
2、PID調節器參數設置
按型號為YR-GFD805-020-12-HL-P-T的傻瓜式PID調節器說明書內容，需要對以下參數進行正確設置(本文未涉及的參數保持原出廠設置不變)，調節器才能進入正常工作狀態。
①解鎖：在一級參數中將參數“CLK”設置為CLK=132
②輸入信號類型設置：在二級參數中將參數“Pn”設置為Pn=27(4-20mA輸入)
③小數點設置：在二級參數中將參數“dP”設置為dP=2(顯示××.××)
④控制方式設置：在二級參數中將參數“PIDM”設置為PIDM=PID(PID控制輸出)
⑤PID作用方式設置：在二級參數中將參數“Mode”設置為Mode=1(PID作用方式為反作用)
⑥測量量程下限設置：在二級參數中將參數“PL”設置為PL=壓力變送器量程下限=0.00(設定輸入信號的測量下限量程)
⑦測量量程上限設置：在二級參數中將參數“PH”設置為PH=壓力變送器量程上限=1.60(設定輸入信號的測量下限量程)
⑧算式類型設置：在二級參數中將參數“PID”設置為PID=1(PID控制算法適用于控制響應速度迅速的系統，如調節閥對壓力、流量等物理量的控制系統)
⑨控制目標值設置：在實時測量狀態下按壓“設定鍵”5秒，進入控制目標值SV的設定狀態，將“SV”設置為SV=0.40(工藝所需要穩定的壓力值)
設置好以上九個參數，這臺PID調節器即組態為適合本實例工況使用了，此時應觀察調節器PV窗口顯示的壓力值與調節閥后壓力表的值是否一致，若不一致，則可能存在壓力變送器安裝時的靜壓差影響或調節器量程設置錯誤的情況，視情況針對性調整。在控制系統投自動過程中還需要設置P、I、D這三個參數，在以下內容中繼續介紹。
3、初步判斷控制系統是否具備調試條件
現場是否具備調試條件，可從以下四個方面綜合判斷：
①電動調節閥后蒸汽管道是否正常連接到后續工藝設備？如果沒有，管道內的蒸汽處于放空狀態，則壓力變送器所測量的壓力為放空狀態蒸汽壓力，不是正常工作時所需關注的蒸汽壓力，不能進行調試。
②電動調節閥后的后續工序是否允許送入蒸汽？不允許則不能調試。
③電動調節閥后的后續工序是否允許蒸汽壓力有加大波動范圍？若工藝允許蒸汽壓力波動，則調試過程可使用PID調節器參數自整定功能整定PID參數；若工藝只允許蒸汽壓力小范圍波動，則使用人工整定PID調節器整定PID參數，不建議使用自整定功能整定PID參數。
④后續工序是否處于帶負荷的狀態？
⑤再次與后續工序認真核實工藝所需蒸汽壓力值是否與已知數據一致。這關系到PID調節器控制目標值是否正確，隨后的PID參數也是根據這個控制目標值得出，控制目標值變化后，原整定好的這組PID參數未必能達到預期的控制效果，往往需要重新整定PID參數。
4、簡單判斷調試難易程度
對于新手在現場調試而言，遇到復雜情況往往手足無措，不知道如何應對，為避免這種尷尬情況，建議新手在調試前對本次調試的難易程度做個簡單評估，做到心中有數：假如自己搞不定，需要做好高手增援等應急方案，別耽誤業主生產！同時也要避免讓業主輕看了你！其中道理你懂的。
簡單判斷調試難易程度的方法
調節閥訂貨時需要計算CV值和確定流量特性等等，這是儀表常識，儀表工自然認為每一臺調節閥都是按照準確現場參數訂購回來的，現實并非完全如此：某些單位的調節閥就是按照介質、口徑和公稱壓力采購回來的，調節閥沒有按cv(調節閥流通能力)計算和加工，閥門加工成線性或等百分比就屬于萬幸！所以搞儀表調試的人員有必要自己動手簡單看看調節閥的情況。
簡單判斷電動調節閥的cv(調節閥流通能力)和流量特性是否適合本控制系統的方法：將PID調節器置于手動工作狀態，每次手動輸出增加1%-3%的值觀察調節閥動作后調節器測量值跳變的情況，若閥門僅打開一點點調節閥后壓力就跳變到調節器控制目標值，那么系統調節裕度很小，這樣配置的控制系統要順利投入自動難度很大，新手需要有思想準備。
新手遇到這樣的情況，可先嘗試調整調節閥前手動閥開度，讓蒸汽進氣壓力略高于本例中多需要的0.4MPa(通過觀察進氣壓力測量的壓力表)，然后才做調試。這就是讓手動閥做粗調，讓調節閥做細調，降低自動控制系統投入自動的難度。
5、整定PID調節器的PID參數
PID參數整定對于新手而言有難度，很多有多年工作經驗的老儀表工往往不屑調節器PID參數整定，也許是真正高手，也許他自己也沒有幾次成功將不同控制方案的控制系統投入自動的實戰經歷，僅因為常見所以認為簡單！新手投自動需要一些知識積累，建議新手看看白志剛老師編著的《自動調節系統解析與PID整定》一書，對新手成長為高手很有幫助。
很多資料和論文都是說PID調節器打開自整定功能即可以獲得最佳PID參數，不同品牌PID調節器在溫度控制系統中完全能夠實現，不需要人工干預，但用在壓力或流量的過程控制系統中調節器的自整定效果就會大打折扣，這是因為這種工況的曲線不收斂導致的！不認同筆者說法的朋友歡迎拍磚，在評論區結合實例和產品現身說法。
①若后續工序允許蒸汽壓力大幅波動情況下，新手可以打開PID調節器自整定功能整定PID參數(具體參數詳見說明書)，但這種工況中獲得的參數并不是最優，自整定可多次進行，往往還需要人工調整。新手可致電調節器廠家技術，看能否從廠家獲得幾組經驗值直接用于此工況，如果有則事半功倍。
②若后續工序不允許蒸汽壓力大幅波動，那就人工整定PID參數。新手具體怎樣去做，可在昌暉儀表網站內搜索“PID參數整定”的相關文章。
③若新手對手動整定PID參數完全不明白，那就需要高手的經驗和幫助了。此時最麻煩的是高手很難遠程幫助新手完成調試，原因是調試過程需要全程觀察壓力實時測量值、PID輸出值和調節閥反饋等數據，就是遠程視頻也不夠方便。簡單粗暴的方法就是更換調試人員。
④衡量一個蒸汽減壓自動控制系統質量的好壞，主要是看在外界干擾產生后，壓力測量值偏離目標設定值的情況，假如偏離了以后能很快平穩地回復到給定值，且調節閥動作次數盡量少時就認為是好的。
6、調試記錄
調試完成后做好調試記錄，讓甲方負責人簽字確認本控制系統已經滿足工藝控制要求，為隨后收款和交工做好準備。
7、竣工資料移交
將竣工資料整理交付業主方。新手如何不知道如何整理竣工資料，可參閱《儀表工程交工資料應有哪些內容》的文章。
