单回路是基本控制形式,设定值、过程变量、控制器输出必不可少。实际应用中控制器输出和设定值都是自由度。
在自动化提升中,从干预和报警中找到潜在机会并工程实现是关键。
在自动化提升后,成百上千个控制回路的设定值和控制器输出如何优化是需要考虑的问题,也是装置持续改进的方向。
需要优化的设定值。有的设定值维持在一个固定的值往往还有优化空间,此时需要一个主回路或优化算法根据各种情况选择最优的可行设定值。例如精馏塔的温度控制虽然维持在设定值能克服大部分干扰,但是随着原料组成、负荷、外部条件的变化应该对温度设定值进行优化以实现效益最大化。
不应该设定值的设定值。作为物料平衡控制的控制回路,其设定值其实是没有充分发挥缓冲作用而且会导致波动传导。物料平衡的严格设定值控制反而是对工艺要求的简单理解并不是本质需求。如果对物料平衡使用区间控制,如非必要不干预则可以发挥缓冲作用并减少波动传导。液位控制回路振荡是工业上装置波动传导的主要错误!
-
自优化的设定值。有的设计巧妙的控制回路,只需要维持在其设定值就可以实现效益最大化。有人把这些变量定义为自优化变量。例如在反应器处理量最大化时,约束是反应器温度控制回路的阀位。如果将这个阀位作为被控变量以反应器负荷作为操纵变量,就可以实现反应器负荷最大化的自优化。既消耗自由度又实现装置高效运行,这是实现装置挖潜增效的关键。
增加副回路可以改进抗扰特性;
-
增加比值控制可以实现解耦; -
选择不同的变量配对可以避免高优先级被控变量饱和; -
使用不同的设定值可以使用单回路解决多操纵变量协调; -
引入新的被控变量包括串级和前馈,也包括阀位控制等; -
……。
控制问题第一性分析:将工艺要求转化为直接、有效、简单的因果关系。
阀位,构建了“多手段+单目标”无逻辑关系、可优化的解决方案。

