《APC实施方法论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《APC实施方法论.ppt（41页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 2002 AspenTech. All rights reserved.2目录目录q实施流程和各阶段定义实施流程和各阶段定义q初步设计初步设计q详细设计（试验、建模、调试与仿真部分）详细设计（试验、建模、调试与仿真部分）注：缺工艺计算、软仪表注：缺工艺计算、软仪表 2002 AspenTech. All rights reserved.3功能设计研究功能设计研究初步设计初步设计详细设计详细设计集成和调试集成和调试性能持续保持性能持续保持 2002 AspenTech. All rights reserved.4定义定义q功能设计研究功能设计研究 - - 明确项目费用和效益明确项目费用和效益q
2、初步设计初步设计 - - 审核装置生产过程目标审核装置生产过程目标 - - 控制器范围定义控制器范围定义 - - 装置初步阶跃试验装置初步阶跃试验 - - 控制规格报告控制规格报告 2002 AspenTech. All rights reserved.5q详细设计详细设计 - - 开发在线计算开发在线计算 - - 动态建模的装置阶跃试验动态建模的装置阶跃试验 - - 开发性能推理软仪表开发性能推理软仪表 - - 开发动态模型开发动态模型 - - 离线控制器仿真和调试离线控制器仿真和调试 - - 控制器性能审核控制器性能审核 - - 详细设计报告详细设计报告 2002 AspenTech. A
3、ll rights reserved.6q集成和调试集成和调试 - - 安装与评估推理预测器安装与评估推理预测器 - - 安装操作员界面安装操作员界面 - - 操作员和工程师培训操作员和工程师培训 - - 闭环调试闭环调试 - - 最终项目文件最终项目文件q性能持续保持性能持续保持 - - 控制器监视和提升控制器监视和提升 - - 维护、培训维护、培训 2002 AspenTech. All rights reserved.7Cim-IO ServerCim-IO Core (Cim-IO Kernel)DMCplus 架构架构 CCFMDLManageControlViewServerVie
4、wClientCollectCLCSimulateBuildModelHuman InterfaceBINContextControllerData AreaExtractACO MsgServerCim-IO ServerCim-IO ServerACO MsgViewerDAISDMCplusContextCim-IOServerOfflineOnlineProd.ControlWebServerProd.ControlWebViewerWebServerACOBASE (Connect Cim-IO Client) 2002 AspenTech. All rights reserved.
5、8实施步骤实施步骤DCS接口接口Cim-IO收集收集BIN标准数标准数据据*.CLCExtractCollect DataCollect模型文件模型文件*.MDL建模建模仿真仿真控制器组态控制器组态组态文组态文件件*.CCF在线运行在线运行*.DPP (DMC Project) 包括包括: BIN, CLC, MDC, CCF 2002 AspenTech. All rights reserved.9q实施流程和各阶段定义实施流程和各阶段定义q初步设计初步设计q详细设计（试验、建模、调试与仿真部分）详细设计（试验、建模、调试与仿真部分） 2002 AspenTech. All rights r
6、eserved.10初步设计初步设计q控制器范围控制器范围 - - 应该包括那些过程应该包括那些过程q整个控制器目标整个控制器目标 - - 为什么要建这个控制器为什么要建这个控制器q变量选择变量选择 - - 怎么取得上述目标怎么取得上述目标q常规控制问题常规控制问题 - - 那些需要改变那些需要改变 2002 AspenTech. All rights reserved.11控制器范围控制器范围q确定那些过程足够覆盖目标、约束确定那些过程足够覆盖目标、约束q考虑操作员岗位、体制进行单元分解考虑操作员岗位、体制进行单元分解 - - 考虑多人操作与便利，考虑是否设计子控制器考虑多人操作与便利，考虑
7、是否设计子控制器 举例：举例：FCCFCC装置的气体回收（装置的气体回收（GRUGRU），一个操作员），一个操作员负责负责Rx/RegenRx/Regen和和Main Frac, Main Frac, 另一个负责另一个负责 GRUGRU。q结合各种因素，考虑控制器规模、数量和耦合问题结合各种因素，考虑控制器规模、数量和耦合问题 2002 AspenTech. All rights reserved.12整个控制器目标整个控制器目标q经济效益是主要驱动力经济效益是主要驱动力 - - 如果没有效益就不值得做如果没有效益就不值得做 - - 理解过程和控制器的经济效益目标是基础理解过程和控制器的经济效
8、益目标是基础q识别那些限制效益的约束识别那些限制效益的约束 - - 查看历史数据判断一些约束只部分时间起作用查看历史数据判断一些约束只部分时间起作用 - - 绝不允许任何不可测约束限制控制器取得效益绝不允许任何不可测约束限制控制器取得效益! 2002 AspenTech. All rights reserved.13变量选择变量选择q操作变量操作变量 (MVs)(MVs) - - 通常用常规控制给定点通常用常规控制给定点 SPSP - - 如果过程太慢可用阀位作为如果过程太慢可用阀位作为MVMV，但慎重！，但慎重！ - - 小心常规系统产生的非连续过程小心常规系统产生的非连续过程( (分范围分
9、范围) )q被控变量被控变量 (CVs)(CVs) - - 在控制器变量表中明确所有过程约束在控制器变量表中明确所有过程约束 - - 过程输出过程输出 - - 考虑非线性转换考虑非线性转换 2002 AspenTech. All rights reserved.14q干扰变量干扰变量(FFs, DVs)(FFs, DVs) - - 确定可测干扰变量，甚至来自另一单元或其他确定可测干扰变量，甚至来自另一单元或其他DCSDCS - - 避免半独立的干扰变量避免半独立的干扰变量 2002 AspenTech. All rights reserved.15常规控制问题常规控制问题 (1)q打开迟缓表现
10、的串级（打开迟缓表现的串级（CascadeCascade） - - 告诫告诫: : 检查塔顶检查塔顶/ /循环串级、塔底温度循环串级、塔底温度/ /再沸器热再沸器热量串级，一个个案例分析量串级，一个个案例分析 可能需要闭环温度与流量（可能需要闭环温度与流量（TC/FCTC/FC）串级，以）串级，以便装置实验中确保产品规格便装置实验中确保产品规格 如果温控闭环，进行参数调节以抗有激进干扰，如果温控闭环，进行参数调节以抗有激进干扰，移去分比例（移去分比例（proportional kickproportional kick）给定变化）给定变化q闭环简单的串级以抗较快干扰闭环简单的串级以抗较快干扰
11、- - 举例举例: : 加热炉温控（加热炉温控（TCTC）与燃料气流控（）与燃料气流控（FCFC）的）的串级串级 2002 AspenTech. All rights reserved.16常规控制问题常规控制问题 (2)q移去一切与移去一切与DMCDMC冲突、起主导的控制器冲突、起主导的控制器q移去非线性、非连续表现的控制系统移去非线性、非连续表现的控制系统 - - 范围控制器范围控制器 - - 非线性控制器非线性控制器 - - 约束控制器约束控制器q增加前馈测量，那里需要更好的抗干扰增加前馈测量，那里需要更好的抗干扰 2002 AspenTech. All rights reserved.
12、17常规控制问题常规控制问题 (3)-PID整定整定q减少、最小化振荡减少、最小化振荡q更多兴趣放在平滑、稳定表现，甚至超过爽快响应更多兴趣放在平滑、稳定表现，甚至超过爽快响应q最好有点过阻尼整定最好有点过阻尼整定 q考虑整个操作范围考虑整个操作范围q小心阀硬件问题小心阀硬件问题 不能只靠整定不能只靠整定q查看滤波和范围问题查看滤波和范围问题 2002 AspenTech. All rights reserved.18初步装置过程试验初步装置过程试验 (1)预试验目的预试验目的1. 检查采集系统运转检查采集系统运转2. 检查过程操作目标检查过程操作目标3. 提炼控制器覆盖范围提炼控制器覆盖范围
13、4. 减少、最小过程噪声减少、最小过程噪声5. 识别故障仪表和阀门识别故障仪表和阀门6. 预期装置试验条件预期装置试验条件 2002 AspenTech. All rights reserved.19初步装置过程试验初步装置过程试验 (2)q安装安装 DMCplusDMCplus在线软件在线软件 - - 试验所需数据采集试验所需数据采集q列出采集位号表列出采集位号表 - - 常规调节器的给定常规调节器的给定/ /测量测量/ /输出输出 - - 潜在过程干扰潜在过程干扰 - - 所有过程约束测量所有过程约束测量 - - 冗余测量冗余测量 - - 经济性能显示经济性能显示q最佳实践是收集每件事最佳
14、实践是收集每件事, ,但仅用你所需要的！但仅用你所需要的！! 2002 AspenTech. All rights reserved.20初步装置过程试验初步装置过程试验 (3)q识别仪表缺陷识别仪表缺陷 - - 任何干扰过程操作的内容任何干扰过程操作的内容 - - 阀粘住阀粘住, ,变送量程差变送量程差, ,坏表坏表, ,缺表缺表 - - 修改调节器修改调节器PIDPID参数参数q记录调节参数记录调节参数, ,滤波系数滤波系数 - - 开始装置试验日志开始装置试验日志, ,书写问题和结果书写问题和结果 2002 AspenTech. All rights reserved.21初步装置过程试
15、验初步装置过程试验 (4)q预期试验条件预期试验条件 - - 检查装置在试验条件下可操作检查装置在试验条件下可操作 - - 估计稳定时间估计稳定时间settling timesettling time和激励幅度和激励幅度q识别过程其他约束识别过程其他约束 - - 增加测量点到数据收集表增加测量点到数据收集表q确定试验中常规控制模式确定试验中常规控制模式 - - 开环或闭环串级开环或闭环串级 2002 AspenTech. All rights reserved.22q实施流程和各阶段定义实施流程和各阶段定义q初步设计初步设计q详细设计（试验、建模、调试与仿真）部分详细设计（试验、建模、调试与仿
16、真）部分 2002 AspenTech. All rights reserved.23装置阶跃试验装置阶跃试验(1) 工程要求工程要求 收集任何时间的试验数据收集任何时间的试验数据 从操纵台监视试验从操纵台监视试验 每天每天24小时小时 所有装置变化调节由操作员进行所有装置变化调节由操作员进行 积极参与试验积极参与试验 操作员有责任一票否决立刻停止试验操作员有责任一票否决立刻停止试验 实施前讨论幅度变化实施前讨论幅度变化 2002 AspenTech. All rights reserved.24装置阶跃试验装置阶跃试验(2) 试验持续时间试验持续时间 8.10 * (# Independen
17、ts) * (Process settling time) 每个独立变量做每个独立变量做15-20次幅度变化次幅度变化 一次全神贯注一个幅度变化一次全神贯注一个幅度变化 如需要可做另一个幅度变化如需要可做另一个幅度变化 避免各阶跃实验互相关避免各阶跃实验互相关 2002 AspenTech. All rights reserved.25装置阶跃试验装置阶跃试验(3) 装置试验分组实施装置试验分组实施 把握时间覆盖所有过程的稳定时间把握时间覆盖所有过程的稳定时间(settling time)一些变化在或超过一些变化在或超过settling time 根据预测试数据考虑变化和根据预测试数据考虑变化
18、和settling time 平均幅度持续时间为平均幅度持续时间为 settling time阶跃时间长有利辨识稳态增益阶跃时间长有利辨识稳态增益SS gain识别识别 短脉冲有利于动态特征识别短脉冲有利于动态特征识别 幅度变化一般原则：因变量信号与噪声比为幅度变化一般原则：因变量信号与噪声比为 6:1 2002 AspenTech. All rights reserved.26典型阶跃模式典型阶跃模式(2)024681012SS Times05101520SS Times05101520SS Times“Ideal” Move Pattern“Real World” Move Pattern
19、s 2002 AspenTech. All rights reserved.27装置阶跃试验装置阶跃试验(4) 试验中常规控制器结构不必改变试验中常规控制器结构不必改变 常规控制器是过程的一部分常规控制器是过程的一部分(广义模型概念广义模型概念) 试验中避免常规调节器饱和或抗积分状态试验中避免常规调节器饱和或抗积分状态 调节器置手动情况同样调节器置手动情况同样 改变过程动态表现改变过程动态表现 2002 AspenTech. All rights reserved.28装置阶跃试验装置阶跃试验(5) 试验中就开始辨识试验中就开始辨识 只要数据够就开始只要数据够就开始 用结果修改阶跃幅度大小、持
20、续时间用结果修改阶跃幅度大小、持续时间 对较差模型做更多幅度变化对较差模型做更多幅度变化 确保试验直到获得满意模型确保试验直到获得满意模型 2002 AspenTech. All rights reserved.29辨识动态模型辨识动态模型 阶跃试验时做初步分析阶跃试验时做初步分析 为试验提供指南为试验提供指南 粗略评估模型质量粗略评估模型质量 找出对控制器调试不适合的内容找出对控制器调试不适合的内容 阶跃试验后做详细分析阶跃试验后做详细分析 仔细审核装置试验条件仔细审核装置试验条件 移去怀疑数据段移去怀疑数据段 模型质量彻底评估模型质量彻底评估 2002 AspenTech. All rig
21、hts reserved.30控制器仿真控制器仿真 控制器参数调整控制器参数调整 经济效益优化经济效益优化 对于稳态对于稳态(SS)优化结果优化结果(LP or QP) 的的MV 成本因子成本因子(Cost factor) 稳态约束处理稳态约束处理 被控或因变量被控或因变量(Dependent variable)约束排队约束排队 被控或因变量被控或因变量(Dependent variable) 同等关心误差因子同等关心误差因子(Equal Concern Error factors) 动态误差最小化动态误差最小化 被控或因变量被控或因变量(Dependent variable) 同等关心误差因
22、子同等关心误差因子(Equal Concern Error) MV动作抑制因子动作抑制因子(Move Suppression factors) 2002 AspenTech. All rights reserved.31ECE 注释注释:肺炎肺炎 !感冒感冒 !CV1CV2“吃三片先锋吃三片先锋”“吃一片先锋吃一片先锋”先锋药片先锋药片MV1“究竟吃几片？究竟吃几片？”分析判断：分析判断：-CV轻重缓急排队轻重缓急排队-比较比较ECE1和和ECE2-MV1的抑制的抑制 2002 AspenTech. All rights reserved.32离线参数调节离线参数调节 (1) 定义一系列过程场
23、景定义一系列过程场景典型不同大小干扰典型不同大小干扰典型给定点和限值变化典型给定点和限值变化 定义什么是完好控制定义什么是完好控制优化稳态目标优化稳态目标被控变量不可行被控变量不可行被控变量动态性能被控变量动态性能MV作用量作用量 关键是先与操作者确定良好控制规格指标关键是先与操作者确定良好控制规格指标, 以及典型干以及典型干扰和限值变化扰和限值变化, 而后才是离线参数调整而后才是离线参数调整 2002 AspenTech. All rights reserved.33离线参数调节离线参数调节 (2)调节控制器步骤调节控制器步骤 选择选择 MV 成本，成本， 检查典型过程场景的稳态目标检查典型
24、过程场景的稳态目标 当有自由度的时候，当有自由度的时候，LP/QP做正确事情吗？做正确事情吗？ 选择选择 CV 约束排队，稳态约束排队，稳态ECE factors，检查典型不可行过，检查典型不可行过程场景程场景 当发现不可行时，优化当发现不可行时，优化“放弃放弃”了合适的约束吗？了合适的约束吗？ 选择动态选择动态 ECE factors 和和 作用抑制因子作用抑制因子Move Suppression factors ，检查过程场景的动态性能，检查过程场景的动态性能 控制器对干扰和限制变化响应足够快吗？控制器对干扰和限制变化响应足够快吗？ 控制器保持更多、更重要的控制器保持更多、更重要的CV靠近
25、稳态目标吗？靠近稳态目标吗？ 2002 AspenTech. All rights reserved.34控制器斜坡控制器斜坡 Revamp 智能阶跃智能阶跃SmartStep和和 UPID整定整定考虑考虑 SmartStep 当很好地理解装置条件和当很好地理解装置条件和操作，采用自动阶跃试验操作，采用自动阶跃试验模式模式 当重要当重要CV漂移驱动试验漂移驱动试验回到范围，继续试验回到范围，继续试验 虽然很虽然很“粗粗”，仍需要现，仍需要现存模型存模型考虑考虑 UPID 允许模型修改允许模型修改 由于由于 DCS PID 参数变化参数变化 允许模型修改允许模型修改 由于由于DCS回路修改回路修
26、改 如果你希望评估闭环和开如果你希望评估闭环和开环串级，你必须收集其他环串级，你必须收集其他阶跃试验数据阶跃试验数据 2002 AspenTech. All rights reserved.35L2P1F2T1D P1F1F4DEETHANIZERF3SteamT10P2Fuel GasPropane to FuelF5L4F6DP2DEPROPANIZERC4A2PropaneT4L3SteamT5T6L5F9PentaneDEBUTANIZERDP3F7F8T8P3Mixed ButanesT7气体回收气体回收L1T9T2F10C2A1C3A3C+5A4F11Steam 2002 Aspe
27、nTech. All rights reserved.36气体回收装置气体回收装置 控制目标控制目标 最大脱乙烷塔进料最大脱乙烷塔进料 最小到燃料中的丙烷损失最小到燃料中的丙烷损失 最大混合最大混合C4生产生产 最小能耗最小能耗 保持产品质量保持产品质量 典型约束典型约束 脱丙烷塔压差脱丙烷塔压差 D DP 脱丁烷和乙烷塔冷却能力脱丁烷和乙烷塔冷却能力 丙烷生产丙烷生产(Limited Containment) 脱乙烷塔进料可用性脱乙烷塔进料可用性 2002 AspenTech. All rights reserved.37聚合反应器聚合反应器M.M.A.V.A.InitiatorTransf
28、erSolventPurgeCoolantProductTrTjFpYaMpFaFbFiFt 2002 AspenTech. All rights reserved.38聚合物试验提示聚合物试验提示 (1) 合并两个合并两个* .CLC 文件文件 辨识辨识 MV/CV 模型关系模型关系 观察测试数据决定独立变量变化幅度，这一典型作用大观察测试数据决定独立变量变化幅度，这一典型作用大小小“typical move size” 要匹配得到正确的模型要匹配得到正确的模型 移去移去“噪声噪声”曲线，再运行曲线，再运行小心积分过程，爆聚！小心积分过程，爆聚！ 2002 AspenTech. All ri
29、ghts reserved.39聚合物试验提示聚合物试验提示(2) 确定确定 MV 成本成本 确定有经济效益的确定有经济效益的CVs (暗示暗示: 仅仅只有一个仅仅只有一个!) 仔细观察问题陈述仔细观察问题陈述! (我们要最大化聚合物生产我们要最大化聚合物生产, 不是全不是全部效益部效益) 对聚合物生产无作用的对聚合物生产无作用的 MVs，应考虑使用最小移动，应考虑使用最小移动MINMOVE LP 规格规格 设置设置MV作用抑制功能作用抑制功能 这是一个这是一个 ECE的练习：所以使用的练习：所以使用SUPMOV = 1.0 or 2.0 2002 AspenTech. All rights reserved.40聚合物试验提示聚合物试验提示(3) 设置设置ECE 有足够理由动态控制聚合物产品量吗？（如：我们想最有足够理由动态控制聚合物产品量吗？（如：我们想最大化产品量大化产品量)? 仔细阅读所希望变化的任何信息仔细阅读所希望变化的任何信息!