先进过程控制应用于分布式控制系统07

1、摘要本文的目的是探讨具体的可以提高生产技术的设计方法。基于项目目标，范围和控制策略以先进的过程控制应用（APC）于分布式控制系统（DCS）的设计。计算方法是基于热和质量守恒，如RPID=203×900 ×（直流241PV- 400）241×1.06/500PV； CATRATE=0.22×3.14× LEVELRATE/ 4。质量控制器将控制目标写入浓度控制器，将它写入到DCS的初始值或输出值。该技术大大提高了DCS系统控制质量：生产设备的能力得到了改善，投入少繁殖力的目标得以实现。该产品的名称过境时间缩短，减少多余的库存。文章的目的是在业务研

2、究和工程师。关键词：控制论，系统控制理论，分配控制论文类型：技术论文7第一章 绪论分布式控制系统（DCS）可实现浓度自动化管理，操作和分散工厂控制。DCS在连续性生产的现代化企业当中起着重要的作用。在石油化学工业体系中，许多跨国公司（MNC）如壳牌石油开发公司，BP公司，ABB公司，和陶氏化学公司的全球都在使用DCS系统。然而，随着技术和科学的发展，DCS的缺点不断暴露出来。例如， 故障分布式系统不完善，接口调整缺乏便利性还权威性的保护，产品质量往往不稳定，材料消耗偏高，在产品转型的过程中，过热和突发收集经常发生，聚合反应器滞后较严重， 过渡时间较长。如何加强控制系统的生产是技术人员面临的一个

3、重要的问题（Wu，2005）。为了解决上述问题，我们引进先进的过程控制（APC）技术纳入聚丙烯DCS设备。我们利用能源和质量平衡计算方法，通过检查集体的数据，效率差补偿，前馈和反馈，比例积分微分系数（PID）的参数确定来实现装备安全和平稳运行。我们的研究可以提高设备的边缘稳定性，优化了产品的质量控制（Zhang，2003；Wang等人，2004年），并带来了巨大的经济效益。同时，我们的研究成果对于世界上任何一个跨国公司有实证参考的价值。对于一般的控制系统的研究，请参考Lin（1991年，1990年）和Lin和Ma（1990）。第二章 方法设计和实践APC2.1 APC的功能的简要介绍算法利用了

4、目前使用测量值来计算另一个参数，这是必要的，但不能实际测量。DCS的标准公式，专有的方法，经验公式，和数据用于计算的数据。其结果是用在控制系统（林等2005年）。前馈，反馈和PID的控制技术取代了一些基本的控制技术。多输入单输出的控制策略的应用，克服了一些控制上的弱点：缺乏效率，延迟，不稳定（Yan等，2006;Han等人，2004;。Ma等人，2005年。Li和Fang，2005）。APC的程序软件包符合DCS专用语言的规定。它需要大量的数据去做一系列的复杂的计算来实现控制功能。因此，DSC系统必须具有收集历史数据和做复杂运算的功能。2.2工艺工作聚丙烯设备采用Spheripol工艺环管工作

5、（图1）。2.3项目目标和范围APC的产品范围包括催化剂喂养和循环管道。具体目标是：改变的关键变量（如崩溃指数等）的偏差降低了10%-15%，则生产是稳定的，质量会提高，由操作不当引起的计划外停车将会下降。图1 一般情况下的设备这个举措使系统上升了两三个百分点，而且减小了消耗，节省了能源。2.4实施策略控制策略构造图如图2（Gulati，2002; Za，2003; Kern Allan，2001年，Liu，2003）。2.4.1控制项目。该项目包括两个控制器的控制和采用两层结构。质量控制器的控制目标将写入集中控制器，而集中控制器将把设定点或输出阀门的值写入DCS。图2控制策略设计密度控制器的

6、主要目标是：稳定生产，降低生产的运动;最大限度地提高生产率，实现上限运作。质量控制的主要目标是控制质量目标操作者的初始值范围，加快“产品名称”和切割过，以减少传输产品。2.4.2三个质量软仪表。软仪表的品质如图3。2.4.3预测值。预测的质量软仪表需要实验室的数据进行再次调整。预测值（PV）的类别，如图4。由于浓度的目标之间的动态关系，事实上浓度无法达到的理论上的数值（例如，根据不同的规定条款），实际浓度控制变量可能带来多余的模型误差，导致控制目标做多余的调整。而稳定质量的预测将会解决上速的问题。2.4.4生产率计算。它采用了由工艺经验公式： 2.4.5催化剂流量。催化剂流量等于计算桶的液体位

7、置下降速率乘以内桶面积。里面已知桶内直径为0.2米： 危机指数二甲苯溶解度乙烯的百分含量输入变量是氢气在环管中的浓度输入变量是电子体的所属数量导入的变量是乙烯进入材料和乙烯的浓度比AC403软仪表的质量检测图3 软仪表的质量预测图4 预测值2.4.6样本量的计算和置信区间。样本数和置信区间的计算采用下列公式： 2.5系统设计我们运用的通讯方式是从上位机到DCS，通过数据链接点进行过程控制。我们以安装了相应的预控制软件的Windows2000服务器为平台。计算操作变量（MV）的抗积分饱和：每个操作使用PID的设定值（SV）时需要计算抗积分饱和度，以便使控制器知道阀门或底部的控制回路的状态。如果阀

8、门开度已达到100个或0个百分点，而控制器没有识别它，它仍然会继续走动到设定值。不过，预期效果不能达到的，因为预测值无法跟踪的设定值。它会错误的预测控制器，并让积分饱和。为了解决这个问题，需要创建一个DCS程序用来计算每个操作变量的抗饱和值AWSCOD。下面的数字是用来表示在控制器的不同状态。计算应具有以下功能：IF PID Controller Output>99.7% THEN;MV Name. AWSCOD =2;ELSE IF PID Controller Output<0.3% THEN;MV Name. AWSCOD = 1;ELSE; MV Name. AWSCOD

9、= 0;ENDIF计算操作变量的循环：每个操作变量需要计算的循环状态，以使控制器知道循环是否会写入正确的状态。无论是当APC是处于运行状态或者请求开关的运行状态（ONREQ=1）。计算应具有以下功能：IF PID Controller MODE <> Computer Mode THEN;MV Name. LOOPST=0;ELSE;MV Name. LOOPST = 1;ENDIF模式转变的逻辑：当APC被关闭或个别操作变量与控制器失去联系，相应的PID控制回路应该回到正常的控制方法，以便控制手段可以改变的逻辑。此外，当APC处于打开状态，操作变量可以加以控制，通过DCS的逻辑改

10、变相应的字符串类。逻辑的计算应每10秒进行一次，并且必须包括下列功能。 当控制器处于关闭状态时，字符串类的状态必须转变为正常状态： IF (ONREQ goes from 1 to 0) OR (ONSTAT goes from 1 to 0) THEN;FOR EACH MV DO;PID Controller MODE =NORMAL MODE;END DO;END IF当控制器处于打开状态，单个的操作变量从控制器剪下，然后循环状态从字符串类变成正常状态：IF (ONREQ = 1) THEN;FOR EACH MV DO;IF (MV Name LOOPST = 0) AND PID C

11、ontroller MODE = Computer THEN;PID Controller MODE = NORMAL MODE;END IF;END DO;END IF.当控制器被打开，循环是从一个正常的状态到字符串类条件：IF (ONREQ goes from 0 to 1) THEN;FOR EACH MV DO;IF MV Name MANMODE = 0 THEN;PID Controller MODE = Computer MODE;END IF;END DO;END IF3.结果应用先进过程控制技术的前后对照（表1）。在使用先进过程控制技术前的情况是生产率（T/ h）为7.3&#

12、177;1.0，危机指数（g/10 min）是3.3± 0.5，产品变换时间（h）为810，温度（8）是70.0±0.3，控制密度（g/ L）为560± 4。采用先进工艺控制技术后的情况是，生产率（T/ h）为8.2±0.3，MI（g/10 min）是3.2±0.3。该产品的时候变换（h）为5，温度（8）为70.0±.15，控制密度（g/ L）为563±1.2。表1 使用APC技术前后技术指标对比项使用APC技术后的情况使用APC技术前的情况生产率（T/h）8.2±0.37.3±1.0产品变换时间（h）5

13、810温度（）70.0±0.1570.0±0.30控制密度（g/ L）563±1.2560±4数据表明，该技术已大大提高了DCS系统的控制质量；设备的生产能力得到改善。以及与小输入繁殖力的目的是实现。该产品名称的运输时间缩短，减少多余的库存。装备运行平稳，高品质的产品和产品的竞争力生产力得到加强。总结采用APC控制后，我们可以协调的每一个变量的关系，使操作平稳，解决上述问题。例如，产品质量经常波动，物料消耗上偏高；在产品转型的过程中，温度过高和突发收集经常发生；采用在线动态模型提供工艺算法的方式，我们得适应与工艺关联的公式。该设备能做到边缘操作和增加负荷。我们的研究可以获取可观的经济效益。APC的技术开发和应用，进一步完善和改进了D