成功实现先进过程控制

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欢迎访问e展厅 展厅 7 工业PC/工控机展厅 DCS卡, 平板电脑, 工控板, 单板机, 监控系统, ... 本文讨论如何设计和实现一个成功过程控制系统的应用案例，以及除了技术工作外，还应准备什么。 文章一开始，让我们先来讨论一下应该考虑到的事情和必要的步骤，为正确应用先进过程控制（APC）作好准备。首先，我们要特别关注APC应用的最初阶段, 以及方案真正的突破口，以保证技术的进一步使用。现在，讨论如何设计和实现一个成功应用案例，以及除了技术工作外，还应准备什么。 完善方案 一旦目标过程被确定，控制对象就清楚了，我们就能开始设计控制方案了。这是非常重要的一步，因为此时所有重要部分已确定：在这一阶段进行的彻底的调查，比起现在的方案，将产生一个完全不同的控制和操作方案。举一个典型的例子，蒸馏塔的从能量平衡到材料平衡控制，是为了调节扰动或者是下游设备的灵敏性。另一个普遍的例子是，从独立多回路到集成多变量控制方法的改变。 第一个基本的问题是应用的范围和大小，也就是说，控制和操纵变量的数量多少。我们需要确定这些变量之间相互受影响的程度。也就是开头所说的，在一开始就要严格控制，以免太大、太复杂或在理解上太困难，这会产生困难，延误开发，也会让操作者觉得混乱，这甚至比技术问题还要致命。 我们也应该确定和分析扰动，要对他们进行分类，特别是那些过程中的一些特别重要的地方，因为我们需要确定级联结构（cascade structure）和前馈补偿。还需要考虑潜在的限制、约束。下面，有4个基本但重要的问题，让我们对构建整个系统有一个整体的了解： 控制目标是什么--控制变量是什么？ 从哪里能控制过程--操纵变量是什么？ 扰动是由什么产生以及他们会在哪里产生？ 限制是什么？ 然后从应用总体设定--调节控制、约束控制或优化--它的大小和过程动态，选用恰当的控制技术。这样应用基本部分确定了。 需要再一次重点指出：方案完善，是重要的一步。一个原因是，在过程控制中控制方案模仿了以往的设计，而一些细小但是重要的不同之处确被忽略了。这些重大错误在日常的常规工作中没有被发现。所以需要一些额外的方案研究。这会让你多放一些额外的精力在APC方案上。 现在，确定了所有涉及的变量，完善了方案，选择了技术，准备开始工作。但是，为了避免扰动，我们还需要经过一个中间级。 设定标准案例 所有的重要变量都已定义，该开始验证其性能，以建立可靠的标准案例，因为最终我们将证明我们的确成功地进行了改进。那么，重要的改进体现在哪里呢，是从控制变量或者操纵变量的性能的提高中得以体现。 如熔炉温度控制设计，可以保持甚至改进现有的性能，目标是通过提高操纵变量的性能，降低能耗；对于批反应器（batch reactor）温度控制，其重要目的是充分利用热值，减少加热时间，这又是通过提高操纵变量的性能来实现的。 这说明，为了以后证明性能的提高，我们应该认识到我们的研究和APC的应用，抓住所有重要的运行目标和变量的当前状况，这是我们需要的真正具有有代表性的状态。 这一阶段的建议是，执行性能监测系统（Performance Monitoring System，PMS），它指一个相对简单的工具，它实时收集必要的数据，并进行处理，这样我们就能得到当前状况的一个完整的、精确描述。这样的系统将帮助监控应用的性能，并且检测维护工作是否必要，或者是否出现异常事件导致了性能的降低，如可靠性的降低等。 完善应用 现在，准备好在DCS中真正的运行。在这不准备花很多时间讨论，因为每个应用细节甚多，而且，控制工程师们对此也非常熟悉。 在这要说几句有关测试（plant test）的话题，因为在大多数情况下它总是不可避免的。虽然操作员根本不喜欢它，而我们需要用最小量的测试获得必要的结果。适当的计划和执行的重要性在此显露。 此外，一旦试用结束，开始运行，我们应该在正式运行前保证充分的实验时间，特别是对于第一次的APC应用，我们应该给操作者足够的时间让他们熟悉新的方法。 展现成功 最后，技术上的成功了。又来了一个问题，关于工厂中APC未来的一个重要的问题：我们成功的获得了认可了吗？ 我们可以这样回答问题，让大家信服：用确凿的数据，而不是定性的分析，如现在的性能比以前好多了之类的是不可行的，即使效果显然也不行。我们应该定量的进行分析，像这样：采用APC后,我们能减少60%的温度变量，从而改变温度的平均值0.6 deg C，产品收益达到1.6 %。 我们还需要将这一成功公布于众，我本人经常推荐3种文件：一是给工程师，十分详尽的技术性文件；二给操作员，说明目标、说明和处理方法；三是一份仅为一页的文件，给管理者，告知他们有一种新的方案正在运行，方案的目标、方案的精彩之处，当然还有它所带来的好处，经济方面或是其他方面。 享受成功 现在再总结和分析一下：我们应该勇于采用新的控制类型，新的工作方式，不再仅仅是采用标准的PID控制器，并且花大量的时间进行调节。 先投资，投资时间和资金，进行培训、调查、配备工具以及外在的帮助，并尽力使工厂的人们认可。(end)

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