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我是经燕化工平台~小燕子！
本文内容来自：中国化学赛鼎宁波公司主任工程师王爱平先生，于“全国石油化工数字化转型论坛暨第三届石油化工行业”工业互联网+“技术交流大会福建地区危化企业自动化、信息化与安全改造应用技术论坛”上发表的报告。
经燕化工平台作为此次大会官方合作媒体，享有会议资料独家分享权，如需转载请注明出处，如未经许可或未注明出处，将追究法律责任！
论坛现场影像一、APC技术1、智能工厂整体架构
2、关键基础
操作智能化是建设流程工业智能工厂的基础。
3、人工操作到自动化控制
4、自动控制现状
单变量局部问题：如何实现多变量关联的整体协调控制?
产品质量的问题：如何保证产品质量的稳定性?用在线分析仪?
操作经验的问题：装置运行异常，该调整哪个回路?
5、自动控制的优化升级
（1）单变量局部控制：多变量模型预测控制
（2）实验室分析化验：软测量技术
（3）操作经验控制：智能专家控制
6、先进控制系统APC
（1）先进过程控制，简称APC,是区别于经典控制的控制方法的统称。广泛的概念上来讲，能够获得比经典PID控制更好的控制效果的控制技术都可以称之为先进控制技术。我们这里讨论的APC,实际上是指模型预测控制。
（2）先进控制技术包括：模型预测控制、软测量、专家控制、自适应控制等。
7、先进控制系统APC与常规控制的区别
为了解决经典控制理论解决不了的问题，实现更好的控制效果。
单变量控制
多个独立控制回路
常规PID+前馈、串级等
事后调节，大滞后鲁棒性差
多变量动态优化控制，消除回路相互扰动
单一控制器整体优化
基于模型预测，结合偏差的控制，提前干预
更强的适应能力和更好的鲁棒性
8、模型预测控制如何工作
建立过程变量间的关系模型，根据系统历史信息，预测未来输入和输出，并计算当前输出与期望输出之间的偏差，从而得到当前以及未来时刻的控制量，实现控制目标。
9、模型预测控制技术的特点
模型预测控制具有良好的适应性和鲁棒性：
采用预测模型及反馈校正
利用预测模型，既是控制器的设计依据，又能产生被控变量的预估值，当出现模型失配的情况时，能够通过反馈校正策略及时调整，具有良好的鲁棒性。
采用滚动优化的控制策略
利用预测值，不断的修正控制作用，在每一步都向最优控制作用迈进，优化目标不是一成不变的，而是可以随时调整，不仅适应定值控制，还适应随动控制，具有很强的适应性。
预测控制
预测控制是对数学模型依赖性不是很强的控制方法
10、软测量技术如何工作
结合过程生产知识，应用计算机技术，对于难以测量或者不能测量的重要变量(主导变量),通过建立关联变量(辅助变量)与主导变量之间的数学关系，来推算其数值，以软件代替硬件(传感器)。
11、软测量技术建模方法
机理建模-白箱模型
原理：物料/能量平衡
优点：性能可靠，过程特性清晰
缺点：建模难度大
数据驱动-黑箱建模
原理：数据统计、人工智能
优点：建模简单
缺点：数据需求量大
混合建模-灰箱模型
原理：机理与数据驱动结合
优点：综合性能好
缺点：模型结构变化大，建模难
12、测量技术特点
13、专家控制技术如何工作
总结生产过程中的操作、管理经验，形成知识库，将专家的理论和技术与控制系统的理论和技术相结合，处理定性的、启发式的或者不确定的知识信息，仿效专家的控制经验，实现对系统或对象的控制。
14、先进控制系统APC工作基础
15、先进控制系统APC控制目的
16、先进控制系统APC的经济效益
在常规控制手段良好的前提下，先进控制技术综合各个调节手段，降低各被控目标的标准方差，实现平稳操作。在此基础上，采用成熟的寻优技术，在操作弹性区域中找出最优操作点，并利用所有的调节手段，将装置稳定在该操作点处，实现卡边控制。
17、先进控制系统APC的广泛用途
提升自动化水平
提高装置稳定性
降低操作劳动强度
卡边“优化”操作
能耗、质量、收率
提高安全性
缩短牌号切换时间
减少浪费
保证产量质量稳定性
二、APC软件1、先进控制系统APC软件架构
三、APC实施1、先进控制系统APC实施硬件架构
2、先进控制系统APC实施流程
开工与设计
项目调研与初步方案设计
项目开工会
先控平台搭建
基础回路整改与过程预测试
用户工程师培训
实验测试方案论证
建模与实施
实验测试与数据采集
模型辨识与模型验证
控制器设计与离线仿真
先控操作界面设计与实施
安全切换逻辑设计与实现
控制器在线组态与仿真
运行与验收
用户操作人员培训
先控系统的投运
系统试运行
系统考核（标定）
验收资料准备
系统验收（鉴定）
四、案例分享1、先进控制系统APC实际案例分享
某精馏装置APC实施情况
九塔七组分单体精馏装置工艺流程示意图某精馏装置的现状
（1）整体自动化控制水平不高，自控回路投运率不到70
（2）流程长工艺系统复杂，存在变量间的系统关联和强耦合
（3）粗单体组分复杂，产品质量难以有效控制，且能耗较高
（4）物料循环量大，影响产品产能和整个系统能耗
脱高塔塔釜温度液位：(采样间隔：30s;总时间：24h)
脱低塔精馏段温度回流罐液位：(采样间隔：30s;总时间：24h)
一甲塔精馏段温度回流罐液位：(采样间隔：30s;总时间：24h)
某精馏装置APC实施效果
（1）整体自动化控制水平显著提升，自控回路自动投运率达95%以上
（2）关键工艺及产品质量指标均有较大改善，装置平均波动幅度减小40%以上
（3）关键产品的优等率提高30%以上，一甲和二甲的优等品率均达到95%以上
（4）在提高产能和产品质量基础上，正常生产时吨产品蒸汽消耗降低0.6吨以上
某精馏装置APC实现的经济效益
节省蒸汽：0.6吨/吨x元/吨x30万吨/年=万元
五、应用行业APC枝术主要应用领域
APC技术已经成功应用于多个流程行业，覆盖炼油、石化、化工、原料药、冶金和热电等多个行业的几十种典型流程化生产装置。
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