横河先进过程控制简

8 横河先进过程控制简介

1．概述

横河电机中国PSC-C中心诚意向贵公司推荐横河-壳牌先进过程控制系统。横河-壳牌先进过程控制系统旨在改善贵厂PTA单元的生产效益，平衡生产，在现有生产能力上尽可能使进料和处理最大化，减少能耗，减少产品质量的不稳定，减少操作人员的操作负荷，最大限度地实现装置的优化操作。

横河-壳牌先进过程控制系统包括壳牌多变量优化控制器Shell Multivariable Optimizing Controller(SMOC)及鲁棒质量预估器Robust Quality Estimator(RQE).

鲁棒质量预估器Robust Quality Estimator(RQE).可在很大扰动和漂移的系统里预估产品质量特性。壳牌多变量优化控制器Shell Multivariable Optimizing Controller(SMOC)可以改善生产装置的经济效益，减少产品的质量不稳定变化，减少操作能耗，增强装置的操作稳定性。

这里，我们希望着重强调近期形成的横河-壳牌先进过程控制（APC）联盟。随着（APC）战略联盟的形成，横河将向炼油化工企业提供最好的生产装置先进控制和优化解决技术——横河的DCS系统、先进的过程控制系统（APC），先进的辅助操作支持软件（AOA），及最优的市场价格将为扬子石化股份有限公司提供最具实力和实用的先进过程控制系统（APC）。

2．横河-壳牌先进的过程控制（APC）系统概括

2．1用于过程工业的先进过程控制技术（SMOC）

SMOC是横河-壳牌全球解决方案中多变量优化和控制软件包。横河-壳牌多变量控制器（SMOC）为炼油、烃加工和化学工业提供设计、实施和保证多变量先进控制策略实施提供必要的工具。有效地提高工厂生产的稳定性，并实现企业效益最大化。

2．2 SMOC 的主要特征

●在工业生产中有最长的投用时间，实现企业收益最大化。

●采用不可没扰动模型和灰箱模型将事先的过程扰动包含在内，实现高的鲁棒性。

●中间变量可以用来改善过程的大时滞

●SMOC可以通过Kalman滤波器来预测对象的不可测扰动

●可方便用与设计和仿真的软件工具箱（离线）

●可嵌入DCS（无特殊界面程序或双数据库要求）中使用。

在过程仪表和过程专家的支持下，横河-壳牌全球解决方案的先进控制工程师，为在整个服务领域内成功地实施多变量优化控制器（SMOC）提供全面技术支持，包括效益研究、控制系统工程、投产试运行和应用维护。

2．2．1应用

（SMOC）多变量优化控制器已经成功地应用于全世界超过500多个过程加工装置，如原油蒸馏、催化裂化、加氢裂解、重整、润滑油、苯乙烯、二乙醚/乙二醇、PE、PP、PTA、氨纶等工厂等和期货一些主要的炼油厂和石油化工厂。（SMOC）多变量优化控制器能将工厂安全地推向它的约束条件，将主要操作变量保持在预期目标值，同时通过有效地操作控制将企业的利润函数最大化。

2．2．2产品描述

SMOC与下列模型联合使用：

AIDA（Advance Identification and Data Analysis）离线模拟程序包：

●AIDA（高级辨识和数据分析软件包）是基于Window界面下使用的软件包，用于

处理工厂动态测试数据和提供壳牌多变量优化控制器（SMOC）所需过程模型。友好的用户帮助菜单、图型和计算统计允许用户快速建立和验证（相关性分析和F 检验等）模型。经过设计和测试，AIDA尤其对实际工厂测试中出现的噪声和扰动类型有很好的稳定处理。

PC-SMOC离线控制设计软件包

●PC-SMOC是在Window界面下使用的程序包，结合AIDA使用，可以设计、测试、

建立多变量优化控制器（SMOC）。由AIDA产生过程动态模型。也可以运用图型建模程序（the Graphical Model Builder）建立模型，PC-SMOC允许用户仿真控制器行为对建立的模型进行测试，对模型误差有很强的适应性（Robustness）和效果最优化模型结构选择。离线设计的最后阶段是形成多变量优化控制器（SMOC）文件（控制器模型），为在线控制器应用做准备。

SMOC多变量预估在线控制器

●SMOC多变量预估在线控制器将控制装置实时操作所需的所有操作结合起来。包

括信号确认、初始化、方式设定（MODE SHEDDING）、操作员和工程师标准操作界面和控制器开关。相同的SMOC在线控制器可适用于在不同的操作平台上运行，既可用于DCS级（Honeywell AxM/TPS,Foxboro IA, YokogawaCS,CS3000）又可用于有SETCON、Info Plus、PROSS2、或OS I’S PI过程计算机系统。

2．2．3技术

SMOC是以模型为基础的多变量预测控制器，具有以下特点：

●经济最优化能力

●SMOC多变量预测控制器软件允许用户连续最优化他所确定的经济函数并将其作

为控制装置计算的一部分。

●控制器性能的简单在线操作

●通过设定已知点轨迹、抗干扰和前馈控制理想的响应速度来实现在线调整。

●通过操作中间变量来提高控制器性能

●通过操作中间变量可以为控制变量的未来行为提供早期指示，可将中间变量纳入

控制器，以实现更好的稳定性和实时控制作用。

●通过在线控制器有效使用CPU资源

控制器的模型矩阵是离线计算的，在线控制采用松驰算法，有效解决约束条件的最优化和控制执行的时间。

2．2．4 鲁棒质量预估器

Robust 完善的工具箱和高精度推断软测量仪表

RQE是横河-壳牌全球解决方案强有力的，用户界面友好的一套软件包，软件可离线设计，以生产控制、监视和获取信息为目的的推断软测量的在线应用工具。2．2．4．1推断软测量法的应用

推断软测量是一个计算的变量，当我们不能采用常规仪表测量在线得到工艺关键参数，在线获取数据，或在线不能连续获取数值，在较大的测量滞后或得到不确定的数值时，就可采用RQE软仪表推断测量技术。推断测量基于选定的简单测量值（温度、压力、流量……），用于预测一个关键产品的特性值（例如：汽油干点，柴油凝固点等）或复杂的过程变量。典型的应用是RQE为闭环控制提供了一个计算的过程值（CV）。RQE 尤其适用于横河-壳牌全球解决方案的壳牌多变量优化控制技术（SMOC多变量预估控制器）相结合的应用。