先进过程控制(APC)技术作为在生产装置级的信息化应用,在优化装置的控制水平和提高生产过程的管理水平的同时,还为企业创造了可观的经济效益。
1、什么是APC
先进过程控制,简称APC,并不是什么新概念。它仅仅只是一大类区别于经典控制的控制方法的统称,包含的内容非常丰富。从广泛的概念上来讲,能够获得比经典PID控制更好的控制效果的控制策略都可以称之为先进控制技术。
2、为什么需要APC
我们要使用APC,那肯定是它有经典控制不可比拟的优势。那我们就来简单说一说相比于经典PID控制器,它有哪些优势。
首先,APC与经典PID控制器的最大区别是不再只是单个变量的控制,而是对被控对象的整体进行多个变量的控制。这样就消除了多个回路之间的相互影响。
其次,APC相较于经典PID控制器具有预测功能。可以根据目前多个回路的工况进行分析,从而对控制器内每一个回路的未来进行预测,根据预测的结果对回路进行调节,进而可以让控制效果最大可能的得到优化。
APC相较于经典PID控制器具有更强的适应能力和更好的鲁棒性。适合于处理过程的大滞后、强耦合特性、并能有效地解决过程可测干扰。
3、如何使用APC
当然,APC也有更多不同于经典PID的东西,它的控制目标不再是某个参数,而是整个被控对象的全部控制参数。而且被控变量也在传统的温度、压力、流量和液位四大参数的基础上进行了拓展,增加了比如如产品质量指标、设备负荷等工艺生产所需要的变量,能够从整体上提高装置的稳定性,实现了产品质量的卡边操作,为挖潜增效创造了条件。为了更详细的描述APC的工作流程,我们做了如下的控制结构图;
上图看似复杂,其实如果你了解经典控制中的串级控制,它就很容易明白。APC只是针对某一个工艺控制对象做了整体的优化控制,也就是对多个变量同时协调控制,这也是它控制之效果优于单回路的根本原因。关于上面这个图,我们有几个问题需要详细说明。
无论APC的优势有多少,最终都是要落实到具体的应用上。我们先来看看,APC和整个系统是如何有机结合的,其结构框图如下:过程控制工程师应该关注PID参数整定和控制方案设计。。强调通过操作分析发现问题,通过理解设计意图和操作思路分析问题,并用简单、有效、规范的方法解决问题。这些方法主要是顺控、PID整定和复杂控制。那么PID控制和APC先进控制哪个行?概括起来就三句话:PID行的,APC一定行;APC行的,PID不一定行;PID不行的,APC也不一定行。
PID行的,APC一定行
PID的强项在单变量强因果关系的控制中。本质上PID也是基于模型的控制,都是用控制器的模型和被控对象的模型组成闭环系统,APC也是用控制器的模型和被控对象的模型组成闭环系统。因为PID是简单的三参数线性控制器,所以使用多参数的线性APC完全能替代PID进行控制。而且APC的多参数控制器能对高阶控制器进行有效控制。所以PID行的,APC一定行。
但是
PID不行的,APC也不一定行
在实际工作中使用PID的效果有时候达不到控制要求。如果是单变量强因果关系,往往通过PID参数整定就能解决问题。通过参数整定,PID不行可以变行。APC往往也能行。如果是因为控制方案不合理,通过PID参数整定也解决不了。如果不理解设计意图和操作思路,简单使用APC的效果往往也不理想。这才是常见的PID不行,APC也不行的情况。当控制问题是一个真正多变量变约束优化控制问题时,是PID不行,APC行的情况。当然了如果是设备或者工艺有问题,连工艺专家都不知道如何操作,PID不行,APC一定也不行。
工具只是手段不是目的。学了工具,而陷入工具自身,却不能顾及工具的用途,是为特定目标或目的服务的,特别是对工具的局限和适用边界,无意识甚或陷入到无边际的泛化遐想之中。