逐步提高控制水平
發(fā)布時間：2013-09-08 作者：Bruce Brandt
隨著處理器功能的日益強大，先進過程控制（APC）算法的數(shù)量也在不斷增加，甚至每一個人都應(yīng)該考慮是否需要采用一種或者多種方法提升自身的運營了。然而，在一些相對比較古老的工廠當(dāng)中，級聯(lián)控制和前饋控制也被認(rèn)為是先進控制。所以，先進控制到底是什么呢？通常的看法是，它包括模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和預(yù)測性建模，但是還有一些方法，不需要您的員工費力去理解和使用這些復(fù)雜的事情，就能夠提升控制水平。下面，就讓我們看看可以讓APC更加普及的三個元素。
停機補償是先進控制中一個并沒有被很好理解的概念。很多人認(rèn)為只是把一個停機函數(shù)模塊加入到回路的輸入當(dāng)中就可以了，但是這么做忽略了過程擾動對于PID控制器輸出的影響。使用Smith預(yù)測器，可以讓控制回路根據(jù)擾動的程度進行調(diào)整。而改進的Smith預(yù)測器可以根據(jù)擾動調(diào)整控制器的增益和偏差。進給溫度有擾動的熱交換器需要改變偏差，這樣才能控制住輸出溫度，而進給速度存在擾動的熱交換器則需要調(diào)整增益，這樣才能保持輸出溫度。Smith預(yù)測器可以使用標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊制造，但是有一些DCS制造商還在其中包括了控制模塊模板以加快實施速度。
使用標(biāo)準(zhǔn)功能模塊進行的第二項先進控制是自適應(yīng)整定，它有時候也稱作增益調(diào)度。使用的一個經(jīng)典控制變量就是pH值，過程響應(yīng)的變化與運營范圍的比例成線性關(guān)系，任何展示這些變化的回路都可以作為候選。實施本身并不難，但是用戶必須要知道一共有多少控制區(qū)域，以及哪些對回路的反饋會產(chǎn)生變化。用戶還需要使用整定軟件包，確定每一個線性區(qū)域的反饋，以及在這些區(qū)域之間的轉(zhuǎn)換區(qū)域的寬度。
第三點是要認(rèn)識到，一些控制回路存在互動，可能彼此之間會有沖突，所以構(gòu)建一個沒有耦合的網(wǎng)絡(luò)是另外一個有用的功能模塊工具。石灰窯就是一個很好的例子，因為在這里你需要控制窯兩側(cè)的溫度。較冷的一側(cè)通過調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進行控制，而較熱的一側(cè)則是通過燃料供給量控制。如果你可以固定燃料量，提高風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，那么熱端的溫度就會下降，而冷端會升溫。如果你固定風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，然后增加燃料，那么兩端的溫度都會升高，但是熱端會比冷端升高的更多。因此，很容易發(fā)現(xiàn)，如果兩個控制器都采用自動模式，它們就會產(chǎn)生沖突。為了消除這種耦合現(xiàn)象，控制回路的輸出按照停機、等待/延后功能模塊的順序提取，再與其它控制回路的輸出加權(quán)。網(wǎng)絡(luò)整定需要了解其中每一個回路的兩個時間常數(shù)：停機時間和響應(yīng)時間。
如果你采用這些APC中相對簡單的方法已經(jīng)達到了它們的邏輯極限，你就需要開始使用一些特殊的算法，比如模型預(yù)測或者模糊邏輯，但是至少你可以先看看這些現(xiàn)成的工具是否可以提升運營水平。
如果有效地應(yīng)用像模型預(yù)測性控制這樣的APC策略，就可以降低過程中的變異情況，提升產(chǎn)能并保持穩(wěn)定。