00000先进过程控制技术及在聚丙烯工业的应用

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1、生产过程自动控制与先进控制1.化学工业自动控制技术发展简史化工牛产具有易燃、易爆、腐蚀性强、连续牛产、工艺操作条件苛刻等特点。其中，对工艺参数的控制是一个重要的环节，过程控制系统完成对工艺参数的检测、显示、记录、控制、报警等功能,它对止确地指导生产操作、保证生产安全、保证产品产杲和质量起着极其重要的作用。过程控制系统的特点是对生产过程进行实吋控制，控制过程复杂、监控参数多H数据变化快、数据处理及存储量大。因此实际应用吋应根据过程控制系统的特点及不同生产工艺过程的控制要求,采用不同的控制系统，才可以既安全可靠乂经济高效地完成生产任务。目前，国内先进的大中型化工行业的过程

2、控制基本上以采用PLC和DCS为主，而FCS则是由DCS与PLC发展而來。FCS不仅具备DCS与PLC的特点,而＞1•功能更加完善。日询,新型的DCS与新型的PLC都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC在处理闭环控制方面也不差，并H两者都能组成大型网络。DCS与PLC的适川范围已有很人的交叉。组态与先进控制软件是流程工业控制的两个重要方而，在流程工业控制的发展过程中起到了重要作川。自经典控制理论在流程工业开始应川以来，PID控制器和单元组合式仪表的产生和应用实现了控制结构和控制参数的方便“组态”，开启了仪表和控制组态方法的先河。随着计

3、算机特别是微计算机的发展，传统的基于模拟仪表的控制模式在大多数场合被基于计算机计算的仪表和控制软件所替代，DCS、PLC、FieldBus、工控组态软件等新的控制•监控技术及产品的出现，进一步强化了组态方法的作用。计算机控制技术和组态技术的发展，不仅极人地推动了先进控制的实施与应用，也促进了先进控制技术向工程化、商品化的推进,组态与先进控制软件成为流程工业控制及综合白动化的重要支柱。1.1.工控组态软件上世纪50年代开始发展的单元组合仪表，是组态的一个早期实践，在控制结构上能灵活方便地实现过程工业所需要的控制系统，在控制器的参数设计上能利用标准的PTD参数來慕木满足稳

4、定生产过程的需要，人人简化了过程控制系统的使川和推动了过程工业的自动化水平。70年代中期随着微处理器的出现，诞生了第一代DCS,即1975年美国Honeywel1公司推出的此界上第一套TDC-2000DCSo山于DCS都是而向通用控制的控制系统，可以应用到各种常规控制，为了使用八在不需要修改程序代码便可生成适合自匕需求的应用系统，各个DCS厂商都开发了自己的应用软件，即控制系统的组态软件及所组态控制系统的在线实现软件。1.2.过程控制口50年代末发展起来的以状态空间方法为基础的现代控制理论，为过程控制带来了基于模型的状态反馈、输出反馈、解耦控制等--系列多变量控制系统

5、设计方法；对于状态不能直接测量的情形，也有观测器和估计器等技术和工具。然而，这些方法大多需要对象的数学模型，而工业过程的复杂性使得建立其正确数学模型比较困难。此外，现代控制理论所需的数学皋础，也在一定程度上限制了它被工业界技术人员所熟悉和了解。为了把现代控制理论应用于过程控制领域，解决过程控制中提出的难题，70年代以来,人们更是加强了建模理论、辨识技术及最优控制等工程化的研究，对深入认识连续生产过程的特点和规律起到了垂要作用。在此基础上，并从工业过程的特点出发，提出了一些对数学模型要求不高，在线计算方便并有较强鲁棒性的实用控制策略和方法，如推理控制、鲁棒控制、自适应控

6、制等。直到70年代末出现模型预估控制，才使最优控制的思想在过程工业屮得到广泛的实际应川。模型预估控制以其建模方便、鲁棒性强、适应范围广以及便于实施等优点，逐渐得到工业界的认可，也开始了一些应用的尝试，与其和应的理论基础和设计方法也得到了深入的研究，为先进控制的实际应用打下了坚实的基础。1980年前后，过程控制界专家发展了模型预测启发式控制(MPHC)、模型算法控制(MAC)和动态矩阵控制(DMC)理论。从此，过程工业界便广泛接受了现代控制理论的概念，引发了预估控制等先进控制策略在工业过程控制中的大量实际应用。整个80年代，世界上出现了许多约束模型预估控制的工程化软件包

7、。经过在模型辨识、优化算法、控制结构分析、参数整定和有关稳定性和鲁棒性等一系列研究，基于模世控制的理论体系已基本形成，并成为忖前过程控制中应用最成功，也最具有前途的先进控制策略。预估控制是直接从工业过程应用中提出的一类基于模型的优化控制算法。它的出现使得过程控制中强耦介、人迟延等难题迎刃而解，为过程控制增添了新的活力。预估控制的模型预估、反馈修正和滚动优化3人特征，是控制论屮模型、反馈控制、优化概念的具体体现。它继承了最优的思想，提高了鲁棒性，可处理多目标及各种约束，因而符合工业过程的实际要求，故在理论和应用中得到迅速发展。近年來，基于非线性模型和神