DB32-T 4822-2024 PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化實(shí)施技術(shù)規(guī)范

ICS35.240.50CCSN10江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DB32/T4822—2024PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化實(shí)施技術(shù)規(guī)范Implementationtechnicalspecificationforperformanceevalua?tionandoptimizationofPIDloop2024-07-08發(fā)布2024-08-08實(shí)施江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)發(fā)出布版ⅠDB32/T4822—2024前言 Ⅲ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14縮略語(yǔ) 25總體要求 26實(shí)施技術(shù)流程 27系統(tǒng)功能要求 58考核要求 5附錄A（資料性）企業(yè)實(shí)施建議 7附錄B（資料性）控制回路評(píng)估與診斷明細(xì)結(jié)果表 8ⅢDB32/T4822—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由江蘇省應(yīng)急管理廳提出并組織實(shí)施。本文件由江蘇省安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。本文件起草單位：江蘇省化工本質(zhì)安全研究院、南京工業(yè)大學(xué)、中控技術(shù)股份有限公司。1DB32/T4822—2024PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化實(shí)施技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了單回路PID性能評(píng)估與優(yōu)化實(shí)施的總體要求、實(shí)施技術(shù)流程、系統(tǒng)功能要求和考核要求。本文件適用于已采用DCS控制系統(tǒng)實(shí)施生產(chǎn)過(guò)程控制的化工連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T32854.1工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)與集成制造系統(tǒng)先進(jìn)控制與優(yōu)化軟件集成第1部分：總述、概念及術(shù)語(yǔ)GB/T32854.2自動(dòng)化系統(tǒng)與集成制造系統(tǒng)先進(jìn)控制與優(yōu)化軟件集成第2部分：架構(gòu)和功能3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1控制回路controlloop通過(guò)測(cè)量和調(diào)節(jié)關(guān)鍵參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制的閉環(huán)系統(tǒng)。注：包括但不限于傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器和被控對(duì)象。3.2PID回路PIDloop采用PID算法的負(fù)反饋閉環(huán)控制回路。3.3裝置自控率deviceautomaticcontrolrate裝置實(shí)際投用自控回路數(shù)與在用回路數(shù)的比值。注：以%表示。3.4回路自控率loopautomaticcontrolrate評(píng)估時(shí)段內(nèi)回路處于自控狀態(tài)的總時(shí)長(zhǎng)與投用總時(shí)長(zhǎng)的比值。注：以%表示。3.5平穩(wěn)狀態(tài)steadystate被控參數(shù)的測(cè)量值與設(shè)定值的偏差滿足工藝要求。2DB32/T4822—20243.6裝置平穩(wěn)率devicestablerate裝置滿足平穩(wěn)狀態(tài)的控制回路數(shù)與參與統(tǒng)計(jì)的控制回路數(shù)比值。注：以%表示。3.7回路平穩(wěn)率loopstablerate評(píng)估時(shí)段內(nèi)回路處于平穩(wěn)狀態(tài)的總時(shí)長(zhǎng)與投用總時(shí)長(zhǎng)的比值。注：以%表示。3.8參數(shù)優(yōu)化controlparameteroptimization通過(guò)優(yōu)化改變控制單元參數(shù)，以改善控制回路的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性，求取較佳的控制效果的過(guò)程。4縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。APC：先進(jìn)過(guò)程控制（AdvancedProcessControl）DCS：集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem）OLE：對(duì)象鏈接和嵌入（ObjectLinkingandEmbedding）OPC：過(guò)程控制的對(duì)象鏈接與嵌入（OLEforProcessControl）OPCAE：基于OLE技術(shù)的報(bào)警和事件管理規(guī)范（OPCAlarmsandEvents）OPCDA：基于OLE技術(shù)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)規(guī)范（OPCDataAccess）PID：比例?積分?微分（Proportional?Integral?Derivative）5總體要求5.1實(shí)施目標(biāo)5.1.1搭建企業(yè)PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)。企業(yè)實(shí)施建議見(jiàn)附錄A。5.1.2評(píng)估PID回路的性能，包括但不限于自控率、平穩(wěn)率。5.1.3診斷PID回路性能不達(dá)標(biāo)的原因，形成“控制回路評(píng)估與診斷明細(xì)結(jié)果表”（見(jiàn)附錄B確定參數(shù)可優(yōu)化的PID回路。5.1.4優(yōu)化PID回路的參數(shù)。5.2優(yōu)化目標(biāo)5.2.1裝置自控率≥95%，裝置平穩(wěn)率≥95%。5.2.2回路自控率≥95%，回路平穩(wěn)率≥95%。6實(shí)施技術(shù)流程6.1通則PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化實(shí)施過(guò)程，如圖1所示，包括系統(tǒng)部署、性能評(píng)估、問(wèn)題診斷和參數(shù)優(yōu)化。3DB32/T4822—2024圖1PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化實(shí)施技術(shù)流程圖6.2系統(tǒng)部署系統(tǒng)軟硬件宜按照如下過(guò)程進(jìn)行安裝、配置：a）安裝PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)的硬件設(shè)備，采用如圖2中架構(gòu)；b）在PID工作站內(nèi)安裝PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)的軟件；c）配置OPC服務(wù)器及防火墻，實(shí)現(xiàn)PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)的軟件與DCS系統(tǒng)通信，并禁止從PID工作站向DCS自動(dòng)下寫(xiě)數(shù)據(jù)；4DB32/T4822—2024d）配置PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)的組態(tài)，采集DCS系統(tǒng)中所需的運(yùn)行數(shù)據(jù)。圖2PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖6.3性能評(píng)估6.3.1概述性能評(píng)估包括裝置評(píng)估與回路評(píng)估。6.3.2裝置評(píng)估每個(gè)周期內(nèi)對(duì)待評(píng)估裝置計(jì)算裝置自控率、裝置平穩(wěn)率、裝置周期自控率和裝置周期平穩(wěn)率。a）實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)PID回路總數(shù)（nm）、投自動(dòng)的PID回路總數(shù)（na不包括不參與統(tǒng)計(jì)但是處于自動(dòng)狀態(tài)的PID回路）、不參與統(tǒng)計(jì)的PID回路數(shù)（ne實(shí)時(shí)計(jì)算裝置自控率η1，如式（×100%…………（1）b）實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)處于平穩(wěn)狀態(tài)的PID回路數(shù)（ns不包括不參與統(tǒng)計(jì)的PID回路實(shí)時(shí)計(jì)算裝置平穩(wěn)率η2×100%…………（2）所示?！?00%…………（3）d）統(tǒng)計(jì)評(píng)估時(shí)段內(nèi)回路平穩(wěn)率不低于95%的回路數(shù)(ns95%)，計(jì)算裝置周期平穩(wěn)率η4計(jì)算，如式×100%…………（4）6.3.3回路評(píng)估每個(gè)周期內(nèi)對(duì)所有待評(píng)估回路依次計(jì)算回路自控率與回路平穩(wěn)率：a）確定回路評(píng)估時(shí)段（Tt統(tǒng)計(jì)在Tt時(shí)段內(nèi)回路處于自控狀態(tài)的時(shí)長(zhǎng)（Ta實(shí)時(shí)計(jì)算回路自控率55DB32/T4822—2024×100%…………（5）b）統(tǒng)計(jì)在Tt時(shí)段內(nèi)回路處于平穩(wěn)狀態(tài)的時(shí)長(zhǎng)（Ts實(shí)時(shí)計(jì)算回路平穩(wěn)率η6，如式（6）所示?！?00%…………（6）6.4問(wèn)題診斷根據(jù)評(píng)估結(jié)果、手/自動(dòng)狀態(tài)并結(jié)合工藝需求給出回路診斷結(jié)果，包括“可優(yōu)化”“無(wú)需優(yōu)化”和“不計(jì)入統(tǒng)計(jì)”，依據(jù)上述診斷結(jié)果更新回路組態(tài)信息，給出執(zhí)行機(jī)構(gòu)、儀表維護(hù)及PID參數(shù)優(yōu)化的性能提升建議。6.5參數(shù)優(yōu)化6.5.1對(duì)診斷結(jié)果為可優(yōu)化的PID回路，采用PID參數(shù)優(yōu)化整定功能開(kāi)展參數(shù)優(yōu)化，給出優(yōu)化后的PID參數(shù)值。經(jīng)工藝工程師和儀表控制工程師確認(rèn)后，由儀表控制工程師手動(dòng)更新到DCS系統(tǒng)中。6.5.2參數(shù)優(yōu)化過(guò)程中應(yīng)考慮安全性問(wèn)題，包括但不限于對(duì)PID回路進(jìn)行短時(shí)間執(zhí)行機(jī)構(gòu)安全限位，修改PID參數(shù)后至少觀察2個(gè)振蕩周期以上。7系統(tǒng)功能要求7.1系統(tǒng)部署系統(tǒng)部署時(shí)應(yīng)保證系統(tǒng)的完整性、實(shí)用性和可靠性。硬件應(yīng)包括但不限于OPC服務(wù)器、防火墻、PID工作站，應(yīng)滿足用戶數(shù)據(jù)至少存儲(chǔ)5年的時(shí)間要求，應(yīng)支持包括但不限于OPCDA、OPCAE行業(yè)主流的通信協(xié)議。7.2性能評(píng)估功能性能評(píng)估功能應(yīng)包括自動(dòng)識(shí)別PID回路組態(tài)信息，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)各類指標(biāo)信息并形成報(bào)表，包括但不限于裝置平穩(wěn)率、裝置自控率、回路平穩(wěn)率、回路自控率、裝置周期自控率和裝置周期平穩(wěn)率。7.3問(wèn)題診斷功能問(wèn)題診斷功能應(yīng)包括但不限于對(duì)PID回路的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變送器的故障診斷，回路之間的耦合情況，控制偏差和過(guò)程閉環(huán)響應(yīng)頻譜分析，定位控制性能下降的原因。7.4參數(shù)優(yōu)化功能參數(shù)優(yōu)化功能應(yīng)包括基于歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的離線、在線參數(shù)優(yōu)化整定，應(yīng)支持根據(jù)不同控制對(duì)象的被控要求，選擇不同的整定類型進(jìn)行PID參數(shù)優(yōu)化整定，整定類型在默認(rèn)配置下可手工更改，不應(yīng)使用批處理方式自動(dòng)更新PID參數(shù)，應(yīng)采用經(jīng)審核后的人工更新方式。8考核要求8.1一般考核要求8.1.1通過(guò)性能評(píng)估功能，企業(yè)應(yīng)定期核查不參與統(tǒng)計(jì)的PID回路情況，在一定統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)非工藝原因不能修改不參與統(tǒng)計(jì)的PID回路，分析存在的問(wèn)題并制定解決方案。6DB32/T4822—20248.1.2應(yīng)明確統(tǒng)計(jì)和評(píng)估周期，且在該周期內(nèi)不更改回路組態(tài)信息。在統(tǒng)計(jì)和評(píng)估周期內(nèi)，如因工藝原因，組態(tài)信息更改的PID回路，應(yīng)從統(tǒng)計(jì)中去除。8.1.3企業(yè)宜根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)定期發(fā)布評(píng)估報(bào)告，包括但不限于裝置周期自控率、裝置周期平穩(wěn)率，不達(dá)標(biāo)的裝置限期整改。8.1.4重點(diǎn)企業(yè)應(yīng)組建PID回路性能評(píng)估與優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)維的專門(mén)機(jī)構(gòu)開(kāi)展運(yùn)維服務(wù)，一般企業(yè)可委托運(yùn)營(yíng)商提供運(yùn)維服務(wù)。8.2特殊情況說(shuō)明以下幾類情況的PID回路可不參與統(tǒng)計(jì)：a）具有報(bào)廢手續(xù)的管線、單元或裝置上的回路；b）隨開(kāi)停工、物料或季節(jié)變化、生產(chǎn)計(jì)劃安排而間歇性停運(yùn)的回路；c）按GB/T32854.1和GB/T32854.2的要求執(zhí)行了APC或順序控制的回路；d）控制閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期全開(kāi)或者全關(guān)的回路。7DB32/T4822—2024（資料性）企業(yè)實(shí)施建議A.1企業(yè)應(yīng)建立包括但不限于工藝、儀表、電氣、設(shè)備部門(mén)參與的專門(mén)機(jī)構(gòu)，開(kāi)展PID回路性能評(píng)估與優(yōu)a）項(xiàng)目實(shí)施人員應(yīng)熟悉化工工藝流程、現(xiàn)場(chǎng)儀表，以及主流DCS系統(tǒng)組態(tài)；b）項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)理宜具有高級(jí)職稱或同等資格證書(shū)，豐富的PID性能評(píng)估與優(yōu)化項(xiàng)目管理與實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，有較強(qiáng)的溝通協(xié)調(diào)能力，具備預(yù)