當(dāng)前先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件的二次開(kāi)發(fā)量較大，從設(shè)計(jì)，測(cè)試，仿真研究，到實(shí)際工業(yè)裝置投運(yùn)周期較長(zhǎng)。為此今后應(yīng)開(kāi)發(fā)一些二次開(kāi)發(fā)量較少的先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件，以適應(yīng)市場(chǎng)需要。
當(dāng)前先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件的二次開(kāi)發(fā)量較大，從設(shè)計(jì)，測(cè)試，仿真研究，到實(shí)際工業(yè)裝置投運(yùn)周期較長(zhǎng)。為此今后應(yīng)開(kāi)發(fā)一些二次開(kāi)發(fā)量較少的先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件，以適應(yīng)市場(chǎng)需要。同時(shí)，還將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)魯棒性強(qiáng)，適應(yīng)性寬(操作條件、原料性質(zhì)等)，性能價(jià)格比優(yōu)的商品化先進(jìn)控制與優(yōu)化控制軟件，適應(yīng)國(guó)內(nèi)大中型企業(yè)需要。
流程工業(yè)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程，具有大量的不確定性、非線(xiàn)性、多變量耦合、大滯后和狀態(tài)不完全性等特點(diǎn)。因而，流程工業(yè)過(guò)程的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)存在著極大的困難，而傳統(tǒng)的PID控制算法則難以滿(mǎn)足其控制質(zhì)量與效益要求。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)控制技術(shù)(APC——AdvancedProcessControl)在流程工業(yè)過(guò)程中得到了應(yīng)用，并取得了成功，極大地促進(jìn)了流程工業(yè)的生產(chǎn)操作水平的提高，并有效地實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。全世界投用的APC已有數(shù)千項(xiàng)，APC的投入產(chǎn)出效益已被公認(rèn)，一般投資回報(bào)率為10美元／1美元，優(yōu)化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益更大，投資償還期不到1年。本文對(duì)先進(jìn)控制技術(shù)在流程工業(yè)過(guò)程中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，并對(duì)應(yīng)用案例及其發(fā)展前景進(jìn)行了概略地介紹。
APC技術(shù)——企業(yè)增產(chǎn)增效的“加速器”
20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)有了很大的發(fā)展，先進(jìn)過(guò)程控制應(yīng)運(yùn)而生。先進(jìn)控制內(nèi)容豐富、涵蓋面廣，包括自適應(yīng)控制、魯棒控制、預(yù)測(cè)控制、智能控制和軟測(cè)量技術(shù)等。先進(jìn)控制技術(shù)是對(duì)那些不同于常規(guī)單回路控制，并比常規(guī)PID控制有更好控制效果的控制策略的統(tǒng)稱(chēng)。
在復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，一個(gè)良好的控制系統(tǒng)不但要保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和整個(gè)生產(chǎn)的安全，滿(mǎn)足一定約束條件，而且應(yīng)該帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。然而設(shè)計(jì)這樣的控制系統(tǒng)會(huì)遇到許多困難，特別是復(fù)雜工業(yè)過(guò)程往往具有不確定性(環(huán)境結(jié)構(gòu)和參數(shù)的未知性、時(shí)變性、隨機(jī)性、突變性)、非線(xiàn)性、變量間的關(guān)聯(lián)性以及信息的不完全性和大純滯后性等，要想獲得精確的數(shù)學(xué)模型十分困難。現(xiàn)代復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)實(shí)施先進(jìn)控制，可以大大提高工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程操作和控制的穩(wěn)定性，改善工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)性能，減少關(guān)鍵變量的運(yùn)行波動(dòng)幅度，使其更接近于優(yōu)化目標(biāo)值，從而將工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程推向更接近裝置約束邊界條件下運(yùn)行，最終達(dá)到增強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性，保證產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性，提高目標(biāo)產(chǎn)品的收率，提高生產(chǎn)裝置的處理能力，降低生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行成本以及減少環(huán)境污染等目的。
近年來(lái)，先進(jìn)控制技術(shù)在流程工業(yè)過(guò)程中不斷地推廣應(yīng)用，取得良好的效果。目前國(guó)內(nèi)以石油化工行業(yè)為代表的各大企業(yè)紛紛啟用先進(jìn)控制技術(shù)。憑借改善過(guò)程動(dòng)態(tài)控制的性能、減少過(guò)程變量的波動(dòng)幅度、使生產(chǎn)裝置在接近其約束邊界的條件下運(yùn)行(卡邊操作)等優(yōu)勢(shì)，先進(jìn)控制技術(shù)在石油化工、電力等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，大量工業(yè)裝置在已有DCS的基礎(chǔ)上配備了先進(jìn)控制系統(tǒng)，大規(guī)模的模型預(yù)估控制和用于優(yōu)化的非線(xiàn)性預(yù)估控制技術(shù)得到極大完善。由于先進(jìn)控制軟件包可以為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，我國(guó)已引進(jìn)IDCOM-M、SMCA、DMCplus等先進(jìn)控制軟件，并已投入使用。另外，HoneywellProfimatics公司已經(jīng)與中國(guó)石化總公司合作，在石化行業(yè)推廣他們的RMPCT軟件，部分已投入使用。在國(guó)內(nèi)，越來(lái)越多的石油化工企業(yè)也開(kāi)始嘗試先進(jìn)控制的運(yùn)用，如茂名、揚(yáng)子、濟(jì)南等煉油廠已經(jīng)應(yīng)用了先進(jìn)控制技術(shù)，并且都實(shí)現(xiàn)了良好的應(yīng)用效果與經(jīng)濟(jì)效益。但是，我們也不能回避一些先進(jìn)控制在應(yīng)用中實(shí)際存在的問(wèn)題。
