化工自動化中的先進控制技術

郭瑞彤

（東北石油大學電氣信息工程學院，黑龍江大慶，163318）

化工自動化中的先進控制技術

郭瑞彤

（東北石油大學電氣信息工程學院，黑龍江大慶，163318）

現代社會的發展，在化學工業領域，也越來越發展的迅速，化工也都朝著集約化、大型化的方向開展了，目前出現了化工自動化技術，如何有效地控制化工自動化中的先進控制技術，是現在研究的熱點問題，本文就針對這個課題進行了相關的探索，希望能為將來這項新技術的擴展，奠定基礎。

化工自動化；先進的控制技術；研究

近年來，在工業生產方面，其發展的特點為：生產的規模變大了，以及生產技術的水平提高了，這就說明，不但在生產工藝技術的水平，還是在生產控制的自動化的水平，都得到了提高，在化學工業中，這種優勢特別顯著。對于化學工業，在國民經濟中，它是一個主要的產業，其資金、能源和技術都很周密、集中。對于化學工業，在消耗能量方面很大，長此以往，在我國，由于化學工業的技術水平不高；在耗能、耗物方面不低，這就阻礙了化學工業的進展。所以，為了改變這種狀態，從根緣來考慮，利用領先的科學技術是一個很好的出路，即通過先進、實用的技術，來改變陳舊的產業模式。因此，我們要向想實現在化學工業方面的科技進步，就必須要多關心化工自動化的方面發展得如何，運用情況怎么樣，這樣才能將化工自動化有效地進行實施。對于過程控制，最開始是利用手工來控制的，到現在，已經發展到了三個層面，第一層面是傳統的控制，第二層面是先進的控制，第三層面是優化的控制。下面我重點闡述一下在化工生產中，先進控制的使用。

1 先進控制及其特點

我們通常所指的先進控制(APC)，它的顯著的特點是具有先進性，在工業過程中，到目前來看，使用依然很少。之所以這樣，是因為先進控制在內部涵義方面比較豐富，也存在較強的時代的特點，所以，對于先進控制，仍未有一個周密而一致的規定。但是，在先進控制方面的作用是很清楚的，即對那些不好控制的、繁雜的工業過程來進行控制、處理。

對于先進控制，最顯著的技術為“通過多變量而預估的控制”，它不同于以往的控制，存在兩個不同點：第一點，它是通過多變量而不是單回路對控制對象而控制的，使得控制的變量而發生轉變，即從其溫度、壓力、流量、液位等轉化為產品、質量、指標、設備的負荷等，這就把這個裝置的平、穩性得到提高，對于卡邊的操作、挖掘生產的潛力、生產的效益方面提供了良好的環境。第二點，對于化工生產，特別是石油化工的生產，由于其過程很繁雜，要有一個精密、準確的數學模型是相當不易，在使用預估控制技術下，對數學模型精度的要求，就大大降小了。

先進控制的特點為：首先，其不同于陳舊的PID控制，其是在模型的基礎上，來控制的一種方略；對于先進控制，是通過多變量的過程而控制的，所以，先進控制，往往在常規的、單回路的控制下而形成的一種動的、協調的、受限制的控制，再有對先進控制要求的實現，即把計算作為維護平臺而進行的。

2 先進控制的主要內容

2.1 過程辨識技術

所謂過程辨識技術，就是指通過應用一些變量、以及相互的關系來說明一個完整的過程。換言之，通過應用一個鮮活的數學模型，來展示一個真實的過程，而這個數學模型，往往存在輸入、輸出等多個變量，在這些變量之間，其聯系是相互的，受某些條件的限制而控制。

(2)過程變量數據的采集、處理和軟測量技術

在生產過程中，在實際測定、匯總過程中，把有關過程的變量、具體的數值等進行采集。而先進控制，其優勢就在于能夠利用實測的、大量的信息而說明，而在實際生產現場中，這些數據是能夠通過測量而得到的，所以，這些數據具有“有效果、安全”的性質。

(3)先進控制策略

對于先進控制，往往利用的控制目標、結構是比較合理化，在工業生產過程中，這就很適合生產的需要。對于先進控制，其方法有：

1)在解決受限制而多變量的過程中，來協調控制，其控制策略，往往采用的是帶有協調性的、多變量的預測。

2)引用先進的控制策略，主要有：通過改變以前的串級、比值、前饋等控制，在模型的基礎上，進一步發展，現在有專家系統的控制、以及對非線性、魯棒等特點的控制。

3)在過程中，對系統故障的檢測、預報、診斷、處理的分析。

3 結論

對于模糊控制技術，主要應用對象是在石油化工地方的人，由于其具有大的滯后性、強的非線性等特點，在處理復雜多模式時，神經網絡能夠聯想、推測、記憶，以及對質量的預測等功能，它結合在模糊控制技術中應用，即在石油化工中，能夠實現常規儀表所不能完成的工作。總而言之，化學工業變得越來越集成化、大型化，使得系統變得復雜化，其過程變得耦合化、不確定化、不線性化、信息未完全化、滯后化，所以，要把控制目標變得多元化，即使得數目多變量而性能也增強，對于以前的控制方法，未能實現的應用，通過應用先進的技術而控制，逐步實現我國化學工業自動化發展的大前景，為我國的自動化事業多做貢獻。

[1] 李旭輝,申軼華.化工生產中自動化控制儀表探討[J].化學工程與裝備.2011(11)

[2] 劉立波,杜惠吉.化工生產控制自動化儀表問題淺析[J].才智. 2010(26)

[3] 江迎武.精細化工企業中自動化儀表的設計與施工[J].中國高新技術企業. 2010(12)

郭瑞彤，1993年4月26日，東北石油大學電氣信息工程學院在讀本科生。

The Advanced Control Technology of Chemical Engineering

Guo Ruitong
(College of Electrical Information engineering,Northeast Petroleum University,Daqing,163318,China)

The development of modern society,in the field of chemical industry,also more and more of rapid development,chemical industry were also carried out in the direction of the intensive,large-scale, the chemical industry automation technology at present,how to effectively control the advanced control technology of chemical engineering,is now the hot issues of the study,this article is aimed at the subject has carried on the related exploration, hope for the expansion of the new technology in the future,lay the foundation.

Chemical automation;Advanced control technology;Research

圖1 預測結構控制示意圖