逐步提高控制水平

发布时间：2013-09-08 作者：Bruce Brandt

        随着处理器功能的日益强大，先进过程控制（APC）算法的数量也在不断增加，甚至每一个人都应该考虑是否需要采用一种或者多种方法提升自身的运营了。然而，在一些相对比较古老的工厂当中，级联控制和前馈控制也被认为是先进控制。所以，先进控制到底是什么呢？通常的看法是，它包括模糊逻辑、神经网络和预测性建模，但是还有一些方法，不需要您的员工费力去理解和使用这些复杂的事情，就能够提升控制水平。下面，就让我们看看可以让APC更加普及的三个元素。
        停机补偿是先进控制中一个并没有被很好理解的概念。很多人认为只是把一个停机函数模块加入到回路的输入当中就可以了，但是这么做忽略了过程扰动对于PID控制器输出的影响。使用Smith预测器，可以让控制回路根据扰动的程度进行调整。而改进的Smith预测器可以根据扰动调整控制器的增益和偏差。进给温度有扰动的热交换器需要改变偏差，这样才能控制住输出温度，而进给速度存在扰动的热交换器则需要调整增益，这样才能保持输出温度。Smith预测器可以使用标准的功能模块制造，但是有一些DCS制造商还在其中包括了控制模块模板以加快实施速度。

        使用标准功能模块进行的第二项先进控制是自适应整定，它有时候也称作增益调度。使用的一个经典控制变量就是pH值，过程响应的变化与运营范围的比例成线性关系，任何展示这些变化的回路都可以作为候选。实施本身并不难，但是用户必须要知道一共有多少控制区域，以及哪些对回路的反馈会产生变化。用户还需要使用整定软件包，确定每一个线性区域的反馈，以及在这些区域之间的转换区域的宽度。
        第三点是要认识到，一些控制回路存在互动，可能彼此之间会有冲突，所以构建一个没有耦合的网络是另外一个有用的功能模块工具。石灰窑就是一个很好的例子，因为在这里你需要控制窑两侧的温度。较冷的一侧通过调整风扇转速进行控制，而较热的一侧则是通过燃料供给量控制。如果你可以固定燃料量，提高风扇的转速，那么热端的温度就会下降，而冷端会升温。如果你固定风扇转速，然后增加燃料，那么两端的温度都会升高，但是热端会比冷端升高的更多。因此，很容易发现，如果两个控制器都采用自动模式，它们就会产生冲突。为了消除这种耦合现象，控制回路的输出按照停机、等待/延后功能模块的顺序提取，再与其它控制回路的输出加权。网络整定需要了解其中每一个回路的两个时间常数：停机时间和响应时间。
        如果你采用这些APC中相对简单的方法已经达到了它们的逻辑极限，你就需要开始使用一些特殊的算法，比如模型预测或者模糊逻辑，但是至少你可以先看看这些现成的工具是否可以提升运营水平。
        如果有效地应用像模型预测性控制这样的APC策略，就可以降低过程中的变异情况，提升产能并保持稳定。