高级过程控制系统(高级过程控制系统实验总结)

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高级过程控制系统

事实证明，先进的控制不断帮助提高生产能力、改善产品质量和一致性、降低能耗、改善设备响应，最重要的是，加强过程安全性。所有这些优势驱使过程工厂根据自己的设计能力实施控制。

为了从工业角度了解更多先进的过程控制，我向尼日利亚液化天然气公司仪表部负责人Amos Ologunleko询问了一些问题。他曾担任仪表调试工程师、仪表可靠性工程师、仪表维护工程师(文莱LNG公司)和高级仪表工程师，负责管理多个集成控制系统，包括DCS、安全系统和第三方系统主机。

问:什么是高级过程控制，为什么要使用这种方法？

答:

为了理解APC以及为什么使用它，对传统的过程控制设备有一个初步的了解是很重要的。

在最基本的层面上，单回路控制器可以根据从现场传感器接收的信号来控制过程变量，例如温度、压力、流速、液位和质量。下一级包括用于规则控制的比例-积分-微分(PID)控制器，随后是约束控制器。操作员可以指定相关过程变量的设定值。

APC提供了一种高于规则/约束控制的控制算法和通用模型，可以通过操作员手动调整过程变量的设定值，在面板上控制整个工厂，实现过程优化。正因如此，对于APC应用来说，要想达到理想的效果，在基础层保留自动模式而不是手动模式只是权宜之计。

简单地说，人们使用APC是因为它的优势得到了证实。许多报告指出，成功实施APC可以节省运营成本，甚至带来额外的收入，并有良好的投资回报。

问:最终用户为什么理解APC？

这么重要？

答:

终端用户应该了解APC的原因有很多。首先，最终用户需要成为决策的一个组成部分，并确保APC的操作目标是适当的。一不小心，APC可能会带来一场变态的噩梦。因为错误的操作目标，会导致技术上的失败，进而亏损，失去信心。APC达不到最优性能的后果将是工厂的悲剧。

其次，在大多数情况下，最终用户有责任寻找风险分担者并管理由APC项目启动的基金。推销观点也需要对APC有一个基本的了解。

第三，与许多其他应用一样，最终用户必须对现有技术有深刻的理解，并且他们能够适应相应的流程行业以带来最大的利益。

问:你能描述一些常用的APC吗？

技术？

答:

流行的APC技术都是基于过程模型的。现在有三种基本的建模技术，即定性、数学和统计方法。定性技术的一个很好的例子是模糊逻辑，数学模型可以基于常微分或偏微分方程或神经网络。此外，随着人们对产品质量越来越重视，统计过程控制(SPC)和质量估计(QE)已经成为主流。在人工智能和专家系统领域，仍有一些进展可以在工业中推广。

注:成功实施APC可以节省运营成本，甚至带来额外收入，投资回报也很好。

问:行业内应用先进过程控制的成功案例有哪些？

答:

与二十年前不同的是，业内很多厂商都有了实现基于模型控制的经验和技术。在过程工业中广泛使用的最复杂的基于模型的APC技术是高级多变量控制模型。在石油和天然气行业，壳牌全球解决方案国际公司(SGSI)的SMOC(壳牌多变量最优控制)包是领先产品。另一个例子是动态矩阵控制公司(DMCC)的基于模型的动态预测控制(DMBPC)。事实上，许多基于模型的控制制造商方案正被用于不同的工业部门。

问:业界乐于公布那些不符合预期的应用吗？如果希望项目达到目标，应该包括哪些步骤？

答:

你是对的。我们讲了太多成功的故事，却很少有人提到失败的教训。这个项目没有达到目标有很多原因。比如每一个有管理层变动的项目，在各方加入的前期都必须解决人的问题。

尽量保证正确的技术用在正确的地方，不做任何假设。假设，也就是打自己耳光。所以每一个假设都会被事实反复拷问。还是那句话，在行业内，没有人愿意做实验室的小白鼠，所以为了风险而对第一次申请产生怀疑是很正常的。业内成熟的玩家应该已经从失败和成功的项目中学到了足够的经验和知识。非理性行为是项目失败的重要原因，有很多法律手段可以处理这些问题。最后，互联网上的用户网络(APC网络)可以提供相关信息进行辅助，也可以为潜在用户提供指导。

问:学术界和工业界有没有合作开发新方法来解决与工业界有关的问题？

答:

在全球范围内，学术研究和实际应用之间建立广泛的合作或提供准确的信息并不容易。然而，我们看到越来越多的有行业经验的人被大学雇佣来推动APC的进一步研究，而直接参与其中的学术机构却在减少。

查尔斯·卡特勒就是一个例子，他于1961年加入壳牌石油公司，在这里积累了丰富的工作经验。后来他加入了学术圈，在大学环境下学习，提出了动态矩阵控制(DMC)的概念。几年后，他在新奥尔良炼油公司的流化催化裂化装置中成功地演示了DMC的功能。然后，在1986年，卡特勒和他的同事查克·约翰逊创办了DMCC。该公司已被波士顿的Aspen Technologies收购，该公司是APC应用的领先供应商。在同一周，该公司还收购了另一个竞争对手Setpoint。

阿斯彭科技公司成立于1981年，是麻省理工学院和美国能源部联合研究的结晶。Aspen实际上是过程工程项目高级系统的缩写。

问:在选择先进的过程控制技术时，最终用户需要考虑哪些关键因素来确保成功？

答:

最终用户应该在APC实施项目之前开始机会搜索。机会搜索是一种有助于实现稳定流程的结构化方法。通过识别关键决策点，it可以有效地实现定义明确的目标。这是一个行之有效的方法，可以理顺各方关系，实现项目的成功。

此外，还要设定收益估算的基准。由于对过程经济的错误理解、错误解释和错误展示，APC项目的成本和收益可能被高估或低估，这将产生深远的影响。

问:最终用户如何使用APC？

设计流程？你推荐的最佳实践是什么？

答:

除了机会搜索和收入估算之外，还需要确定范围，并清楚地了解项目团队每个成员在项目不同阶段的角色和职责。

APC算法需要对过程动态和实时控制数据库和控制器的配置进行建模，这是成功的关键。必须进行一系列工厂/基地测试，以确保模型最适合工厂的需求。

最终用户有责任提供合适的环境和必要的资金，以确保APC与现有基本控制平台的成功集成。我想推荐的是，系统在试运行的时候，应该按照预先定义的质量控制保证框架，遵循循序渐进的方法。项目的主要方面是项目完成后的系统维护。团队应专注于在预算和进度要求内安全完成工作。如果最终用户未能在整个项目中保持一致，这对实现业务目标是非常不利的。持续监控现场设备，如变送器和过程分析仪，并及时修复设备的功能也非常重要。

必须注意确保自动模式下集成控制的比例保持在100%(或非常接近)。如有必要，指定的技术团队必须对APC控制设置有很好的了解。运营商应该保证APC有80%甚至更长的运行时间。

问:一般来说，最终用户会在APC。

在选择、设计和实施的过程中有哪些失误？

答:

APC的仔细计划和执行对于从项目中获得预期的回报是非常重要的。要避免的一个主要问题是操作目标选择不当。让我们考虑一个常见的例子。在原油炼制过程中，需要尽量减少蒸馏塔顶部的重组分，这与尽量增加底部的轻组分是完全不同的。

另一个陷阱是，企业在签订合同时，往往注重最低价中标法，但通常这种方法并没有很强的技术竞争力。我们已经知道很多项目因为合同变更而遭受损失，不可避免的发生翻倍。

如前所述，最终用户应该在APC项目完成后保持警惕。持续关注现场设备和基础层控制可以保证APC应用的效果。这些工作必须贯穿整个项目，否则，系统可能就像一个黑匣子，没有人能维护它。因此，最终用户必须接受合理的培训，以确保系统维护和业务连续性。运营商的重要作用不可忽视。

应用APC没有完美的方法，每个实现都是独特的。关键是选择与技术经验相匹配的合适的操作目标。企业必须抵制项目重启等事件的发生。当你早早吸取了别人成功和失败的教训，你就可以积累自己的经验，(希望)避免错误。

问:从行业角度，如何看待APC？

未来？

答:

行业领袖一定是能持续解决问题的厂商。未来需要学习型组织，我们可以看到先进过程控制应用的巨大潜力和价值。一个主要的挑战是保证你能在仪器、网络技术、多核计算机和最先进的软件的环境中始终站在领先地位。在可预见的未来，我们将拥有基于神经网络和专家系统的先进控制方案，它将与当前基于模型的先进过程控制和优化应用紧密结合。

经验和知识将是项目成功实施的关键。挑战在于如何缩小即将退休的技术骨干和新生力量之间的知识差距。

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