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流程工业综合自动化技术 主讲人：高 强老师 什么是流程工业？ 流程工业 (Process Industry)也称过程工业，通常是指通过物理变化和化学变化进行的生产过程，其原料和产品多为均一相（固、液或气体）的物料，而非由零部件组装成的物品。其产品质量多由纯度和各种物理、化学性质表征。化工、炼油、冶金、轻工、建材等行业均属过程工业。 过程系统(Process System) 工业过程的类型 流程工业（Process Industry） 产品论“斤”卖 如：化肥 制造业（Manufacturing Industry） 产品论“个数”卖 如：螺丝钉 工业控制的分类 过程控制（Process Control） 控制流程工业的生产过程 一条生产线只生产一种产品 主要控制手段是PID 现在流行叫Process Automation（过程自动化） 离散控制（Discrete Control） 控制制造业的加工过程 主要手段是顺序与逻辑控制 现在流行叫Factory Automation（工厂自动化） 批量控制（Batch Control） 同一生产线上的间歇性、多品种生产过程，半连续过程。 既有顺序与逻辑控制，也有连续过程控制 每种产品有自己的“配方” 主要是食品和制药行业 离散控制：制造业 批量过程：制药行业 工业控制的分类 流程工业包括了石化、炼油、化工、制药、造纸、冶金、采矿、电力、食品加工等在国民经济中占主导地位的行业。全球500强行业中，流程工业企业有70余家，占15%，其营业收入占总收入的16.5%，我国流程企业年产值占全国企业年总产值的66%，流程工业的发展状况直接影响国家的经济基础，流程工业是国家的重要基础支柱产业 现场设备：传感器、变送器、执行器 控制器与输入输出 先进控制系统的本质： 先进控制技术的作用 原材料信息获取/生产计划优化 Raw Material Acquisition / Run Plan Optimization 采用简化模型，仅考虑主要约束条件 优化全厂装置 优化预期进料、操作条件和价格 以效益最大化为驱动目标，实现经济定价 生产计划－每月/每周平均计划 操作条件实时优化 Current - Real Time - Operations Optimization 详细的工程模型，准确预测所有约束 进行各个装置的单元优化，非全厂规模 基于当前生产操作条件与价格进行优化 优化目标值能够自动执行 Advanced Control Applications 通过装置测试获取线性动态模型 应用范围小于RTO（单一指标、控制回路等） 进行动态约束控制 各约束条件预先定义的、区分优先级别 预测控制技术的工业应用 预测控制理论产生于工业过程控制领域的需求和实践，具有很强的应用背——目前已经在炼油、化工、电力、航空航天、汽车控制等多个方面有着成功应用，尤其是在油田石化方面有大量应用，在催化裂化、加氢重整、常减压、延迟焦化大型装置上有许多应用报，国内外流程工业中几乎所有先进制软件都与预测控制技术相关，是工业过程应用中最具代表性的先进控制算法 预测控制技术的应用软件 第一代：IDCOM 、DMC 主要处理无约束多变量过程控制 第二代：QDMC 解决了输入输出约束问题 第三代：SMOC、SMCA、HIECON、IDCOM-M 解决了有约束多变量过程MPC优化中的不可行解问题 第四代：DMC+（Aspen)、RMPCT(Honeywell) 多目标优化、鲁棒设计、系统辨识技术 当前预测控制软件特点 典型代表：DMC+和RMPCT 1995年，HONEYWELL兼并Profimatics公司，将RMPC与PCT算法整合形成RMPCT软件包 1996年，ASPEN兼并Setpoint和DMC公司，将SMCA和DMC融合形成DMC+软件 特点 都采用了Windows图形用户界面，可以处理具有优先权控制目标的多目标优化问题，增强了稳态目标优化的适应性，优化中直接考虑了模型的不确定性，采用先进的模型辨识技术 国内预测控制应用情况 国内最早是齐鲁石化公司胜利炼油厂引进了美国Setpoint公司的IDCOM-M软件，并应用于催化裂化装置取得成——近些年来，我国已经引进了SMCA、DMC+、RMPCT等多个公司的先进控制软件，在许多石油石化装置取得成功应用 ，引进外软件的问题 1.价格非常高（licence约50~80万美元，加工程服务费） 2.核心技术必威体育官网网址。 软测量技术 软测量技术的主要思想 对于过程中难以在线测量的重要过程变量（主导变量或一次变量)，选择与之相关的一组易测变量(辅助变量或二次变量)，构造两者之间的某种数学关系，用计算机软件实现重要工艺参数的估计，为过程监控和优化控制提供重要信息