化工自动化中的先进控制技术

郭瑞彤

（东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆，163318）

化工自动化中的先进控制技术

郭瑞彤

（东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆，163318）

现代社会的发展，在化学工业领域，也越来越发展的迅速，化工也都朝着集约化、大型化的方向开展了，目前出现了化工自动化技术，如何有效地控制化工自动化中的先进控制技术，是现在研究的热点问题，本文就针对这个课题进行了相关的探索，希望能为将来这项新技术的扩展，奠定基础。

化工自动化；先进的控制技术；研究

近年来，在工业生产方面，其发展的特点为：生产的规模变大了，以及生产技术的水平提高了，这就说明，不但在生产工艺技术的水平，还是在生产控制的自动化的水平，都得到了提高，在化学工业中，这种优势特别显著。对于化学工业，在国民经济中，它是一个主要的产业，其资金、能源和技术都很周密、集中。对于化学工业，在消耗能量方面很大，长此以往，在我国，由于化学工业的技术水平不高；在耗能、耗物方面不低，这就阻碍了化学工业的进展。所以，为了改变这种状态，从根缘来考虑，利用领先的科学技术是一个很好的出路，即通过先进、实用的技术，来改变陈旧的产业模式。因此，我们要向想实现在化学工业方面的科技进步，就必须要多关心化工自动化的方面发展得如何，运用情况怎么样，这样才能将化工自动化有效地进行实施。对于过程控制，最开始是利用手工来控制的，到现在，已经发展到了三个层面，第一层面是传统的控制，第二层面是先进的控制，第三层面是优化的控制。下面我重点阐述一下在化工生产中，先进控制的使用。

1 先进控制及其特点

我们通常所指的先进控制(APC)，它的显著的特点是具有先进性，在工业过程中，到目前来看，使用依然很少。之所以这样，是因为先进控制在内部涵义方面比较丰富，也存在较强的时代的特点，所以，对于先进控制，仍未有一个周密而一致的规定。但是，在先进控制方面的作用是很清楚的，即对那些不好控制的、繁杂的工业过程来进行控制、处理。

对于先进控制，最显著的技术为“通过多变量而预估的控制”，它不同于以往的控制，存在两个不同点：第一点，它是通过多变量而不是单回路对控制对象而控制的，使得控制的变量而发生转变，即从其温度、压力、流量、液位等转化为产品、质量、指标、设备的负荷等，这就把这个装置的平、稳性得到提高，对于卡边的操作、挖掘生产的潜力、生产的效益方面提供了良好的环境。第二点，对于化工生产，特别是石油化工的生产，由于其过程很繁杂，要有一个精密、准确的数学模型是相当不易，在使用预估控制技术下，对数学模型精度的要求，就大大降小了。

先进控制的特点为：首先，其不同于陈旧的PID控制，其是在模型的基础上，来控制的一种方略；对于先进控制，是通过多变量的过程而控制的，所以，先进控制，往往在常规的、单回路的控制下而形成的一种动的、协调的、受限制的控制，再有对先进控制要求的实现，即把计算作为维护平台而进行的。

2 先进控制的主要内容

2.1 过程辨识技术

所谓过程辨识技术，就是指通过应用一些变量、以及相互的关系来说明一个完整的过程。换言之，通过应用一个鲜活的数学模型，来展示一个真实的过程，而这个数学模型，往往存在输入、输出等多个变量，在这些变量之间，其联系是相互的，受某些条件的限制而控制。

(2)过程变量数据的采集、处理和软测量技术

在生产过程中，在实际测定、汇总过程中，把有关过程的变量、具体的数值等进行采集。而先进控制，其优势就在于能够利用实测的、大量的信息而说明，而在实际生产现场中，这些数据是能够通过测量而得到的，所以，这些数据具有“有效果、安全”的性质。

(3)先进控制策略

对于先进控制，往往利用的控制目标、结构是比较合理化，在工业生产过程中，这就很适合生产的需要。对于先进控制，其方法有：

1)在解决受限制而多变量的过程中，来协调控制，其控制策略，往往采用的是带有协调性的、多变量的预测。

2)引用先进的控制策略，主要有：通过改变以前的串级、比值、前馈等控制，在模型的基础上，进一步发展，现在有专家系统的控制、以及对非线性、鲁棒等特点的控制。

3)在过程中，对系统故障的检测、预报、诊断、处理的分析。

3 结论

对于模糊控制技术，主要应用对象是在石油化工地方的人，由于其具有大的滞后性、强的非线性等特点，在处理复杂多模式时，神经网络能够联想、推测、记忆，以及对质量的预测等功能，它结合在模糊控制技术中应用，即在石油化工中，能够实现常规仪表所不能完成的工作。总而言之，化学工业变得越来越集成化、大型化，使得系统变得复杂化，其过程变得耦合化、不确定化、不线性化、信息未完全化、滞后化，所以，要把控制目标变得多元化，即使得数目多变量而性能也增强，对于以前的控制方法，未能实现的应用，通过应用先进的技术而控制，逐步实现我国化学工业自动化发展的大前景，为我国的自动化事业多做贡献。

[1] 李旭辉,申轶华.化工生产中自动化控制仪表探讨[J].化学工程与装备.2011(11)

[2] 刘立波,杜惠吉.化工生产控制自动化仪表问题浅析[J].才智. 2010(26)

[3] 江迎武.精细化工企业中自动化仪表的设计与施工[J].中国高新技术企业. 2010(12)

郭瑞彤，1993年4月26日，东北石油大学电气信息工程学院在读本科生。

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

图1 预测结构控制示意图