先進(jìn)控制與實(shí)時(shí)優(yōu)化的發(fā)展趨勢

　　在典型的煉化裝置生產(chǎn)操作過程中，存在著動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間滯后、變量未能在線測量、動(dòng)態(tài)響應(yīng)非線性、干擾相互偶合、約束、大的外部干擾等特性，從而導(dǎo)致傳統(tǒng)的PID控制效果不佳。為此，學(xué)術(shù)界提出以多變量預(yù)估控制為核心的先進(jìn)控制(advancedprocess control，APC)理論，根據(jù)裝置運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，采用多變量模型預(yù)估技術(shù)，計(jì)算出合適的設(shè)定值，送往控制器執(zhí)行。多變量預(yù)估控制范圍不再只是針對某個(gè)具體的工藝測量值或與之有關(guān)的變量，而是根據(jù)相關(guān)的測量值乃至整個(gè)裝置的所有變量。通過實(shí)施APC，可以改善過程動(dòng)態(tài)控制的性能，減少過程變量的波動(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)。

　　先進(jìn)控制可以保證該控制環(huán)節(jié)穩(wěn)定運(yùn)行在給定工況，但先進(jìn)控制不能確定裝置的優(yōu)工況及對應(yīng)的生產(chǎn)參數(shù)。針對該問題，在先進(jìn)控制的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研發(fā)出針對整個(gè)裝置的在線、閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化(real-time optimization，RTO)技術(shù)。實(shí)時(shí)優(yōu)化是模擬和控制的緊密結(jié)合，在裝置穩(wěn)態(tài)模型的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)校正和更新模型參數(shù)，根據(jù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)與約束條件進(jìn)行模擬和優(yōu)化，并將優(yōu)化結(jié)果傳送到先進(jìn)控制系統(tǒng)。實(shí)時(shí)優(yōu)化與先進(jìn)控制集成后的基本流程。

　　近些年來，實(shí)時(shí)優(yōu)化和先進(jìn)控制的集成已經(jīng)成為過程工業(yè)的熱點(diǎn)，國外化工企業(yè)紛紛在主要裝置實(shí)施實(shí)時(shí)優(yōu)化，以獲取大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　隨著實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)(FCS)的發(fā)展，先進(jìn)控制和實(shí)時(shí)優(yōu)化的發(fā)展趨勢是：控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從分散式向集中式發(fā)展，控制范圍從單個(gè)裝置擴(kuò)展為一批相關(guān)的裝置群，集成方式從先進(jìn)控制和實(shí)時(shí)優(yōu)化的局部集成向企業(yè)級的全局應(yīng)用發(fā)展‘到，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)級控制(enterprise contr01)、高級預(yù)測(advanced forecasting)和多周期多廠優(yōu)化(multi—periodmulti—plant optimization)。該趨勢的具體表現(xiàn)是數(shù)學(xué)模型規(guī)模迅速擴(kuò)大，將裝置模型與全廠生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、歷史數(shù)據(jù)和財(cái)務(wù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相結(jié)合，考慮產(chǎn)品價(jià)格波動(dòng)、原料價(jià)格、燃料價(jià)格變動(dòng)，并反映到整個(gè)工廠計(jì)劃中。

　　先進(jìn)控制與實(shí)時(shí)優(yōu)化是確保煉化企業(yè)“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”生產(chǎn)的重要手段，是現(xiàn)代控制理論與信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。前些年，作為生產(chǎn)過程控制的高手段，在企業(yè)信息化全面推進(jìn)的今天，已經(jīng)被大多技術(shù)人員和學(xué)者確定為企業(yè)信息化特別是以ERP為核心的煉化企業(yè)信息化的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，應(yīng)在企業(yè)信息化建設(shè)中統(tǒng)籌規(guī)劃，避免投資不到位而影響企業(yè)信息化效果。當(dāng)今供應(yīng)鏈技術(shù)的應(yīng)用效果很大程度上也取決于先進(jìn)控制和實(shí)時(shí)優(yōu)化。為此本文從企業(yè)信息化規(guī)劃角度，談?wù)勅绾伟l(fā)揮先進(jìn)控制與實(shí)時(shí)優(yōu)化的基礎(chǔ)作用，實(shí)現(xiàn)與MES、APS、ERP等信息系統(tǒng)及DCS、PLC控制系統(tǒng)有機(jī)整合，做好在煉化企業(yè)的應(yīng)用，從而促進(jìn)工業(yè)化與信息化融合。

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