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8
横河先进过程控制简介
1
．
概述
横河电机中国
< br>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<
/p>
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，<
/p>
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<
/p>
-
壳牌先进过程控制
（
< br>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（<
/p>
SMOC
）
S
MOC
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
< br>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
D
CS
（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
50
0
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（
< br>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
< br>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（
SM
OC
）
。由
AIDA
< br>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
< br>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（<
/p>
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
（<
/p>
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
、
PR
OSS2
、或
OS
I’
S PI
过程计算机系统。
2
．
2
．
3<
/p>
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
<
/p>
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
< br>．
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，
< br>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。
推断测量法应用于如下
产品质量的估计测量：多流路分馏塔（
ASTM
蒸馏的温度、<
/p>
闪点、云点……）
，轻质油分馏塔（组分、蒸气压（
RVP
）等）
，反应产品（重整油辛烷
值，氢化物产品
%N2
……）
。
RQE
是一个通用的软件包，同时也适用于其他类型的连续
生产过程。
2
．
2
．
4
．
2RQE
软件包实质性地应用于两种不同的配置：
?
与在线的分析仪的结合：
?
推断软测量可提供油品特性连续地
快速响应的软测量值，而分析仪的测量则经常
会有时间上的滞后性，及数据的间断性。此
外，推断软测量还可在分析仪故障时
或需要校对时提供备用测量数据。
< br>
?
实验室更新机理：
推断软测量的数年
可用实验室化验分析数据进行定期校正。当采用在线仪表用户经济
上不能随或维护费用很
大时，推断软测量仪表可直接替代在线分析仪。
2
．
2
．
4
．
3RQE
离线软件包
RQE
离线软件包采用微软
Windows
2000/xp
操作系统，基于图形的软件，它应用于快
速跟踪设计及推断测量法的维护。
它有如下功能：
?
数据分析和处理
这个功能允许用户输
入、显示和执行一系列过程变量的数据统计分析，以用于建
立过程数据模型。
?
推断测量模型：
建模阶段需经过如下
步骤：选取计算的输入值，选取模型类型，估算模型参数，
确认最终模型。有多种模型可
供选择：线性模型（包括
PLS
，
PC
A
）
，神经网络模
型。用户可以不必对
建模的技术细节有详尽的了解。该模型包括输入和滞后的选
项，能够用少许但可信的步骤
自动完成。
?
推断测量修正设计
软件的这部分功能
允许用户从在线分析或实验室分析数据对预测模型进行测试和
调整，并选择多个不同的选
项。可供选择的选项包括统计分析规则（统计过程控
制）
，
KALMAN
滤波器和简单的偏差校正机理。
一介特殊类型的神经网络模型（
RBF
网络）被选择应用于
RQE
。不用于其它标准
神经网络，
RBF
网络会根据输入特性自动选择网络
结构（层、节点）
，并且能和
KALMAN
滤波器预测模型较好结合在一起。
相对于测量噪声的滤波
而言，
KALMAN
滤波器有着更好的性能。它使模型可以适<
/p>
应诸如因为非线性和时变过程所带来的不同增益改变（例如催化剂失活或设备故
障）
。相对于传统的偏差校准机理来讲，
KALM
AN
滤波器提供了更稳定的预测，
并且已经证明能给出更高的估
计精度，提高在线推断预测的可信性，并减少了维
修的要求。
离线
RQE
软件包生成一个模型文件，
它包含了推断测量在线运行所需的所有参数。
2
．
2
．
4
．
4RQE
在线软件包
RQE
是
横
河
和
壳
牌
全
球
解
决
< br>方
案
的
在
线
先
进
控
制
工
具
库
（
COAST-Control
Application
Standards
）控制应用标准中一个模型。
RQE
包括全部灵活的和可组态
要求的工具，完成在线推断测
量的执行，
RQE
是一个鲁棒性和可靠性的软件包。
主要特征有：
?
扩大在线分析仪信号的核对，包括
超范围的处理，冻结数值检测和峰值拒绝。
?
操作员实验室数据输入界面，查看登陆结果预览。