Present
预测将来
生产管理和 生产最优化
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什么是先进控制
一种基于现代控制论的控制技术:
使用模型 通过预测进行控制 可以实现多变量控制 考虑各种限制 按照客户要求定制优化功能
“应用扩大”
下一代技术方向 ・ 进一步完善APC整体解决方案 ・ 定制化的用户操作画面 ・ 支持非线性过程控制
DMC：Dynamic Matrix Control
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Predictive Value
MV1
CV1
Predictive Value
Predictive Value
MV2
CV2
Predictive Value
MV3
CV3
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先进控制带来的效益 - 提高产品质量
丙烯
3
F
Q
2.8
C3’
2.6
2.4
2.2
2
1.8
丙烯丙烷分馏塔
1.6
1.4
1.2
F
1
0.8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0.6
0.4
CS3000（DCS） Bus
FCS RS-232C
通信转换器
RS422
组分气体
长周期运转的稳定性（色谱系统的稳定性）
先进的柱检测和柱诊断技术
专利的控温技术
专利的恒温箱结构
人、机交换界面的友好性
先进的色谱通讯技术
丰富的现场应用业绩
先进的设计理念、高稳定性的硬件以及可靠的系统 软件，使现场的维护量降到最低，几乎是免维护， 维修成本几乎为零；
6
什么是先进控制 模型预测控制的特点
PID控制和模型预测控制的区别
■PID控制： 控制变量取决于SV（设定值）和PV（测量值）的偏差和PID参数。
■(多变量) 模型预测控制: 控制变量取决于过程动态模型和预测误差 预测值和PV(预期的测量值)之间的误差.
如果建立准确的过程模型，那么就可以得到非常好的控制效果。
18
先进控制带来的效益 - 牌号切换
• 缩短产品品种更换时间
采用APC前的变更时间
先进控制后的变更时间
高限
B牌号
低限
A牌号
效益计算公式： 目前的变更时间×提高率 %×产量 (吨/小时)×（产品的平均价格－副产品的价格）× 负荷变更频率 / 年 效益计算案例： 3h×30%×10t/h×（120－80 \/kg）×20次/年 ＝ 720万日元/年
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什么是先进控制
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潜在的效益
先进控制的利益
•经济效益
•提高产量 •提高生产效率 •提升产品质量 •减少企业成本 •减少生产浪费 •稳定产品质量 •提高生产稳定性
•提高装置安全 •提高关联装置之间的生产稳定 •提高操作效率 •优化生产信息 •减少环境污染
100% 70%
实时优化（RTO）
多变量预测控制 (MPC)
- 模型预测控制(ExaSMOC)质量控制方式 设定点发生变化后
丙烯
F
Q
C3’
丙烯纯度
丙烷中丙烯含量
F
C3’’
Q
多变量控制器
丙烷
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先进控制与在线色谱 横河在线色谱
10
横河先进控制软件包组成
横河-壳牌联合提供了先进控制的软件包
历史数据库
ExaOPC
历史数据
过程模型
AIDA(offline)
过程数据
Exarqe
历史数据 过程数据
基于模型的预测量
Exasmoc
设定值（优化）
ExaOPC
过程数据
DCS
控制变量
系统辨识 过程数据
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PV
误差 SV
PV
预测误差
预测值
最小化方程
时间 CV 目标
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Time
什么是先进控制 多变量模型预测控制的特点
解决互相干扰和控制限制 每对控制变量和被控互相的关系都简化成线性模型。 每个控制周期内，多变量模型预测控制器都会预测所有被控变量的数值 ，并实施优化控制，保证所有被控的变量在设定范围内。
为什么实施先进控制:
提升装置安全性 装置更加稳定, 比如温度波动更小. 装置效率提高 提高产品质量: 减少质量过剩，提高产品合格率 提高可靠性: 更加稳定的操作，减少设备损耗 减少成本 提高企业利润: 提高产能，提高产品收益，提高效率
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什么是先进控制 模型预测控制
基于过程动态模型的控制器. (控制器知道过程的响应.) ＝相当于一个操作经验丰富的操作工.
控制变量
控制变量
被控变量
Time
被控变量
Time
模型预测的过程响应
预测域
控制域
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Transformation 2017
横河先进控制技术与经验
横河电机（中国）有限公司 解决方案技术部
2016/5/26
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目录
1 • 什么是先进控制 2 • 先进控制的效益 3 • 先进控制实施的条件和步骤 4 • 横河整体解决方案
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先进控制与在线色谱 在线色谱分析质量
历史数据库
3
什么是先进控制（Advanced Process Control）
先进控制是基于工艺模型的多变量预测控制技术
工厂模型
预测, 可视化
通过提前预测故障， 减少事故发生 (无非计划停车)
生产能力最大化， 质量最优化， 安全化生产
计算和预测 不可测量参数
通过性能监控 对设备预测维护
工厂
<Confidential>
PCTP工具包中有基于经验的动态建模工具
鲁棒质量预估软件包
PCTP工具包中有基于推理的建模工具
运行监视分析软件包
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先进控制的效益
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横河先进控制软件包
■APC: ■MPC:
Advanced Process Control 先进控制 Model Predictive Control 模型预测控制
(包括，多变量预测控制)
横河软件包
■PCTP: ■SMOCPro : ■AIDAPro:
■RQEPro:
■MDPro:
过程控制软件包 多变量优化控制软件包 先进模型辨识和数据分析软件包
操作
[3]启动优化，将控 制指标推向限制
被控变量的瞬间值分布
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先进控制的效益 - 减少劳动强度
先进控制采用前的操作
操作员的挑战: • 无时无刻需要关注多个控制回路和画面 • 各种限制的改变 • 工作强度大，容易疲劳
混合样品 气采样 入口
第一 次
注入
组份A 色谱 柱载气
载气
组份B 出口
组份C
组份信 号
各种组分
时间
数据
GC8000
第二 次
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