逐步提高控制水平
發(fā)布時(shí)間：2013-09-08 作者：Bruce Brandt
隨著處理器功能的日益強(qiáng)大，先進(jìn)過程控制（APC）算法的數(shù)量也在不斷增加，甚至每一個(gè)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(yùn)營了。然而，在一些相對(duì)比較古老的工廠當(dāng)中，級(jí)聯(lián)控制和前饋控制也被認(rèn)為是先進(jìn)控制。所以，先進(jìn)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(fèi)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(gè)元素。
停機(jī)補(bǔ)償是先進(jìn)控制中一個(gè)并沒有被很好理解的概念。很多人認(rèn)為只是把一個(gè)停機(jī)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(dòng)對(duì)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(dòng)的程度進(jìn)行調(diào)整。而改進(jìn)的Smith預(yù)測器可以根據(jù)擾動(dòng)調(diào)整控制器的增益和偏差。進(jìn)給溫度有擾動(dòng)的熱交換器需要改變偏差，這樣才能控制住輸出溫度，而進(jìn)給速度存在擾動(dòng)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(shí)施速度。
使用標(biāo)準(zhǔn)功能模塊進(jìn)行的第二項(xiàng)先進(jìn)控制是自適應(yīng)整定，它有時(shí)候也稱作增益調(diào)度。使用的一個(gè)經(jīng)典控制變量就是pH值，過程響應(yīng)的變化與運(yùn)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(shí)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(duì)回路的反饋會(huì)產(chǎn)生變化。用戶還需要使用整定軟件包，確定每一個(gè)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(diǎn)是要認(rèn)識(shí)到，一些控制回路存在互動(dòng)，可能彼此之間會(huì)有沖突，所以構(gòu)建一個(gè)沒有耦合的網(wǎng)絡(luò)是另外一個(gè)有用的功能模塊工具。石灰窯就是一個(gè)很好的例子，因?yàn)樵谶@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(jìn)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(huì)下降，而冷端會(huì)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(huì)升高，但是熱端會(huì)比冷端升高的更多。因此，很容易發(fā)現(xiàn)，如果兩個(gè)控制器都采用自動(dòng)模式，它們就會(huì)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(jī)、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(gè)回路的兩個(gè)時(shí)間常數(shù)：停機(jī)時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間。
如果你采用這些APC中相對(duì)簡單的方法已經(jīng)達(dá)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(yùn)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。