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控制回路优化可实现工厂整体利益最大化

归档日期:06-03       文本归类:多回路控制      文章编辑:爱尚语录

  选择比例、积分、微分调节参数,从而逐一优化各条闭环回路的性能。如今,回路调整依然是优化的重要部分,但是得益于控制理论以及商业软件的最新进展,不仅各支回路的性能可以被优化,而且整个工厂的操控性能都能得到优化,从而实现整体利益最大化。

  正如ExperTune负责市场开拓和产品开发的副总裁George Buckbee所言:“控制系统操作人员正在使用的控制回路监控及性能监测软件,能够带来可观的经济利益。如今的回路优化软件致力于提供有用、全面而且准确的测量结果,并将结果传送到统计图解软件中。这样的话,用户就可以将注意力集中到与经济利益最为相关的问题上,将时间与精力投入到能取得最大改进的方面。” 这样做的好处在下表——“回路优化带来的主要改进”中得到了反映。(ExperTune的PlantTriage软件能够从经济性角度出发,对各个改进项目进行确认、诊断并排定优先级。)

  ■ 提供专门的回路状态指标,例如误差分布、绝对误差、过程变量积分以及经济性影响;

  近日,由Honeywell Process Solutions组织的一次调查显示,大约三分之一的控制回路性能令人满意。而那些性能“一般”的回路数目,超过了受访回路总数的一半。当然,仍然有36%的回路运行在人工模式。

  Haji-Valizadeh注意到,他的公司采用的InTune软件(第五版)除具备了以上所有的功能外,还能够解决一些回路维护方面的问题,例如:

  Honeywell Process Solutions主管高端解决方案软件的全球市场服务经理Steve Johansen指出,Honeywell的Loop Scout作为一款全面的回路工作流管理软件,包括了回路分析功能、阀门诊断功能、以强大控制理论为基础的调节功能以及针对PID控制器的选择性技术。

  Loop Scout收集流水线中过程量、节点、控制器输出以及控制回路组态方面的数据,然后产生各条回路的性能报告。专业级的指导工具会引导新用户解读这些数据,并且提供额外的测试用来确定是维护方面存在问题(诸如阀门堵塞之类)、调节方面存在问题还是控制方案自身就有问题。

  Johansen说:“随着Loop Scout不断演变,如今的用户已经不需要了解具体技术了。他只需要详细了解影响最终决策的信息。用户可以选择以哪种属性为依据,对回路进行分级或分类——是依据被发现的问题的严重程度、回路的一般状态(良好、正常、欠佳等等)还是以商业利益为导向的改进的迫切程度。”

  Emerson Process Solution的DeltaV产品市场经理John Caldwell补充说,DeltaV InSight 是一款在线流程建模工具,它可以根据日常的操作自行掌握整个运作流程,然后监控性能,识别并诊断出存在问题的回路;它还会建议用户做一些调整和维护方面的改进。Caldwell还提到,今年后半年即将推出的DeltaV 10.3版本将加入一些新开发的技术,例如自适应控制、更先进的诊断、状态报告之类。

  不管是受益于回路优化技术的改进还是其他的原因,在过程工业中,控制回路性能确实得到了提升。1996年Control Engineering的综合调查反馈显示,约有55%的受访控制回路工作在闭环模式,而非人工或开环模式。这些闭环回路中,有45%是经过优化的。

  近日,由Honeywell Process Solutions组织的一次关于PID控制器的调查显示,64%的回路工作在闭环模式,其中50%的性能被调整到“出色”或是“令人满意”的状态。如图所示,改进的空间依然很大。但是,采用回路优化工具并非永远都是提升控制器性能的最佳途径。

  控制系统工程公司SBL Systems的经管合伙人Matt Lyles说:“我曾经使用过一套回路调节工具,但是它对我希望调节的那条特殊回路并不十分管用。”他猜测这条回路的问题可能是空载时间过长,于是他采用了一种尝试性的手动调节技术。

  Lyles补充说:“我知道,对于那些重要的生产流程而言,回路调节的时间十分有限。于是,一款优秀的回路调节工具就显得十分重要了。但是一般情况下,我所面对的都是一些相对次要的回路。我可以花多一点时间甚至是牺牲一部分产量,来完成回路的调试。”

  Barry D .Payne & Associates的过程控制顾问Barry Payne也对回路管理软件有着错综复杂的感情。他说:“我们认为,若要充分发挥某款调试软件的功能,就必须确保它适用于当前的控制回路。此外软件操作者必须了解当前流程的‘正常反应’是什么。”

  “如果调节软件在使用过程中受到严重的干扰或者终端设备工作失灵,那么在这些情况下,调节软件(至少是那几家大型DCS生产商提供的产品)将不断报出无法预计的错误结果。”

  回路调节软件为一组特定的流程建模,结果发现收益率极低。这种情况下,调节软件无法判断出这一结果其实是由仪器失灵所引起的,而不是对实际动态流程的真实反应。他说:“其实,任何调节过类似回路的人都会立刻明白问

  题所在。在某些特定的应用中,自动化调节软件还需要与人的经验相结合,才能施展出它的能力。对那些缺乏回路调节和故障检修技能的新手而言,回路调节软件可不是什么‘省力按钮’。”

  回路优化产品种类繁多。有些可以通用,而另一些是针对特定的控制平台而设计的。

  这款软件可以从经济性角度出发对回路的改进方案进行确定、诊断以及优先级排定。它可以通过OPC连接到任意的DCS回路中,输出绩效管理信息(KPIs)、报表、报警信息以及指示信息。这款软件具备了解决根源问题的能力,而且能够与回路调整、分析工具完美结合。

  这款优化工具专门用来对Allen-BradleyPLC-5、SLC 500以及Logix控制器中的PID回路作分析和调节,可以起到提高流程的稳定性、提高产量和最大化生产效率的目的。

  这款软件帮助控制工程师和流水线操作人员在ABB及其竞争对手的系统中,对控制回路进行启动、诊断、维护等操作。

  这款环境响应式软件可以监控、识别、诊断并修正与控制相关的各种问题,其应用范围跨越了工厂各个层面。它还可以在同一平台上提供监控、调节以及建模的功能。

  这款软件采用闭环频率测试的方式产生PID参数,用来对Galil 运动控制系统的性能进行优化。

  这款产品的自动调节功能可以将Acopos多重驱动系统的控制器配置到最理想的状态,并且允许专业用户对不同的回路作有针对性的调节。

  这款产品可以针对过程变量、定点、控制器输出以及开关控制标志位这四类基本信号量进行监控。当控制系统出现故障时,它就会向操作人员发出警报。

  ControlWizard能够采用非干扰的方式识别控制系统中出现的问题,察觉控制回路性能上的衰退,排除问题,制定维护的工作重心,同时提高产品质量。TuneWizard提供了数据采集、流程和控制阀门诊断、流程识别、控制器调节、控制回路仿真以及报表编制等功能。

  这款软件可以判断出某家工厂的PID回路是否已经被调节到最理想的状态,也可以判断回路如果经过了重新调节,可能带来多大的潜在利益。

  ControlMonitor能够自行判断哪些回路需要被重点关照,还能够生成一份详细的报告,记录了哪些回路存在问题,以及如何修正这些问题。Model ID和PID Tuning工具包能够为流水线建立起动态模型,并通过一些简单的流水线测试快速计算出最佳的PID参数。

  这套组合软件提供了PID控制器调节、数据分析建模、控制回路布局、仿真和培训等功能。

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