流程工业先进控制技术的现状与发展概要.ppt

流程工业先进控制技术的现状与发展,ApplicationofAdvancedControlTechnologyinProcessIndustry上海交通大学自动化系邵惠鹤教授2005年10月14日,一、以企业盈利优化为目标的流程工业综合自动化,1.1流程工业在国民经济中的支柱地位,流程工业包括了石化、炼油、化工、制药、造纸、冶金、采矿、电力、食品加工等是在知识经济时代的21世纪的国民经济中占主导地位的行业全球500强行业中，流程工业企业有70余家，占15%，其营业收入占总收入的16.5%我国流程企业年产值占全国企业年总产值的66%，流程工业的发展状况直接影响国家的经济基础，因此，流程工业是国家的重要基础支柱产业,流程工业是国民经济重要基础支柱产业,全球500强企业中，流程工业企业占了70家中国流程工业总产值占工业总产值66%,1.2流程工业综合自动化,是将先进的工艺制造技术、现代管理技术和以先进控制技术为代表的信息技术相结合将企业的经营管理，生产过程的控制、运行与管理作为一个整体进行控制与管理实现企业的优化运行、优化控制与优化管理，成为提高企业竞争力的重要高技术,1.3意义,21世纪信息产业的发展，使企业的经营活动正在由封闭性、地区性向开放性和全球化转变我国工业企业要在剧烈的市场竞争中处于不败之地，必须以信息化带动工业化，使企业具有对市场动态环境快速适应能力和业务重组能力流程工业综合自动化的重大发展，对于推进企业现代化管理和可持续发展，追求最佳经济效益，缩短生产周期，加快资金周转，降低产品成本，提高企业竞争力等方面具有特别重要的意义,1.4流程综合自动化受到高度重视,列入发达国家的重点高技术发展计划国际上著名的钢铁企业日本新日铁石化企业美国埃克森公司已经实现了全厂CIPS获得了显著的经济效益我国的流程工业CIPS在国家863高技术计划的支持下取得了较大的发展,具有竞争优势的高技术,流程工业企业正在大幅度提高其在信息技术方面的投资英国当年信息技术产品和服务在工业界的市场份额为31亿英镑，而流程企业在信息技术上的花费就达到15亿英镑二十世纪80年代后期，使过程控制开始突破自动化孤岛模式，出现了集控制、优化、调度、管理、经营于一体的综合自动化新模式,自动化领域的高技术中的前沿课题,1995年美国、日本、西欧等国已有100多家炼油、化工企业都相继建立了流程CIMS系统。通过计算机网络向上下游、产供销一体化或集成化方向发展意大利AGIP石油公司提出了以数据模型为核心的工厂信息集成系统的方案，对生产过程进行监视、控制和诊断，单元整合和优化在管理决策层进行物料平衡、生产计划、调度、企业资源计划、模拟与优化等。目前国外实施CIMS的大型流程工业企业已占很大比例,1.5目前存在的问题,流程工业中运行的控制系统均以控制性能为指标，没有对产品质量和工艺指标进行控制，因而产品质量差，产品收率低，生产成本高生产过程中的物耗、能耗、设备运行都没有实现在线控制与管理生产过程没有实现优化运行、优化控制和优化管理企业资源未能实现优化配置，企业的经营管理、生产过程指挥与管理和过程控制的信息没有实现有效集成,1.6基于ERP/MES/PCS的三级结构,ERP/MES/PCS三级结构,基于ERP/MES/PCS三级结构的特点,三层结构符合现代企业生产管理结构“扁平化”的思想，较之五层结构更易于集成和实现系统结构的扁平化，促使管理以职能为中心向以过程为中心转变三级结构实现了一体化过程控制（IPC）的要求三级结构中，MES是集成的关键,以企业盈利优化为目标的过程综合自动化的内容,ERP（企业资源计划）装置的总处理量最大，能耗最小。在保证汽油收率的基础上，提高液化气收率；或者在保证液化气收率的基础上，提高汽油收率；或者在保证轻油总收率的基础上，提高轻柴油收率；提高处理量节约能耗生产方案适应季节、市场需求变化以及政策性宏观调控等因素的变化。,系统结构,方案-反再系统控制方案(11输入6输出),多次阶跃测试法建立反再系统动态阶跃模型,投用组合线性规划优化结果,投用软测量系统操作界面,投用软测量运行结果,效益分析效益核算数据,效益分析投运后经济效益,装置的总处理量（冷渣热常渣总蜡）有较大提高产品的分布有较大的改善汽油收率提高了2.33,液化气收率提高了1，轻柴油收率下降了2.57%吨原料利润也提高了4.8%投运后每年所获得的经济效益将在1700万元以上,三、过程监控与统计过程控制（PM1991）提出引入继电反馈使得闭环系统产生周期为T的等幅振荡振荡频率正是Nyquist图与负实轴交点的频率,基于继电反馈控制的PID控制器参数自整定结构框图,自整定过程,基于继电反馈控制的PID控制器参数自整定,主要优点可以做到只需一个按钮的自整定PID控制器整定过程是在闭环中进行的，系统仍然运行在工作点附近，不影响系统的正常运行,PID控制器参数自整定软件包实施的硬件