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成功实现先进过程控制家具钉

发布时间:2022-06-29 19:35:14

成功实现先进过程控制

成功实现先进过程控制 2011年12月04日 来源: 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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