本文討論如何設計和實現(xiàn)一個成功過程控制系統(tǒng)的應用案例，以及除了技術工作外，還應準備什么。

文章一開始，讓我們先來討論一下應該考慮到的事情和必要的步驟，為正確應用先進過程控制（APC）作好準備。首先，我們要特別關注APC應用的最初階段, 以及方案真正的突破口，以保證技術的進一步使用。現(xiàn)在，討論如何設計和實現(xiàn)一個成功應用案例，以及除了技術工作外，還應準備什么。

完善方案

一旦目標過程被確定，控制對象就清楚了，我們就能開始設計控制方案了。這是非常重要的一步，因為此時所有重要部分已確定：在這一階段進行的徹底的調(diào)查，比起現(xiàn)在的方案，將產(chǎn)生一個完全不同的控制和操作方案。舉一個典型的例子，蒸餾塔的從能量平衡到材料平衡控制，是為了調(diào)節(jié)擾動或者是下游設備的靈敏性。另一個普遍的例子是，從獨立多回路到集成多變量控制方法的改變。

第一個基本的問題是應用的范圍和大小，也就是說，控制和操縱變量的數(shù)量多少。我們需要確定這些變量之間相互受影響的程度。也就是開頭所說的，在一開始就要嚴格控制，以免太大、太復雜或在理解上太困難，這會產(chǎn)生困難，延誤開發(fā)，也會讓操作者覺得混亂，這甚至比技術問題還要致命。

我們也應該確定和分析擾動，要對他們進行分類，特別是那些過程中的一些特別重要的地方，因為我們需要確定級聯(lián)結(jié)構（cascade structure）和前饋補償。還需要考慮潛在的限制、約束。下面，有4個基本但重要的問題，讓我們對構建整個系統(tǒng)有一個整體的了解：

控制目標是什么--控制變量是什么？
從哪里能控制過程--操縱變量是什么？
擾動是由什么產(chǎn)生以及他們會在哪里產(chǎn)生？
限制是什么？
然后從應用總體設定--調(diào)節(jié)控制、約束控制或優(yōu)化--它的大小和過程動態(tài)，選用恰當?shù)目刂萍夹g。這樣應用基本部分確定了。

需要再一次重點指出：方案完善，是重要的一步。一個原因是，在過程控制中控制方案模仿了以往的設計，而一些細小但是重要的不同之處確被忽略了。這些重大錯誤在日常的常規(guī)工作中沒有被發(fā)現(xiàn)。所以需要一些額外的方案研究。這會讓你多放一些額外的精力在APC方案上。

現(xiàn)在，確定了所有涉及的變量，完善了方案，選擇了技術，準備開始工作。但是，為了避免擾動，我們還需要經(jīng)過一個中間級。

設定標準案例

所有的重要變量都已定義，該開始驗證其性能，以建立可靠的標準案例，因為最終我們將證明我們的確成功地進行了改進。那么，重要的改進體現(xiàn)在哪里呢，是從控制變量或者操縱變量的性能的提高中得以體現(xiàn)。

如熔爐溫度控制設計，可以保持甚至改進現(xiàn)有的性能，目標是通過提高操縱變量的性能，降低能耗；對于批反應器（batch reactor）溫度控制，其重要目的是充分利用熱值，減少加熱時間，這又是通過提高操縱變量的性能來實現(xiàn)的。

這說明，為了以后證明性能的提高，我們應該認識到我們的研究和APC的應用，抓住所有重要的運行目標和變量的當前狀況，這是我們需要的真正具有有代表性的狀態(tài)。

這一階段的建議是，執(zhí)行性能監(jiān)測系統(tǒng)（Performance Monitoring System，PMS），它指一個相對簡單的工具，它實時收集必要的數(shù)據(jù)，并進行處理，這樣我們就能得到當前狀況的一個完整的、精確描述。這樣的系統(tǒng)將幫助監(jiān)控應用的性能，并且檢測維護工作是否必要，或者是否出現(xiàn)異常事件導致了性能的降低，如可靠性的降低等。

完善應用

現(xiàn)在，準備好在DCS中真正的運行。在這不準備花很多時間討論，因為每個應用細節(jié)甚多，而且，控制工程師們對此也非常熟悉。

在這要說幾句有關測試（plant test）的話題，因為在大多數(shù)情況下它總是不可避免的。雖然操作員根本不喜歡它，而我們需要用最小量的測試獲得必要的結(jié)果。適當?shù)挠媱澓蛨?zhí)行的重要性在此顯露。

此外，一旦試用結(jié)束，開始運行，我們應該在正式運行前保證充分的實驗時間，特別是對于第一次的APC應用，我們應該給操作者足夠的時間讓他們熟悉新的方法。

展現(xiàn)成功

最后，技術上的成功了。又來了一個問題，關于工廠中APC未來的一個重要的問題：我們成功的獲得了認可了嗎？

我們可以這樣回答問題，讓大家信服：用確鑿的數(shù)據(jù)，而不是定性的分析，如現(xiàn)在的性能比以前好多了之類的是不可行的，即使效果顯然也不行。我們應該定量的進行分析，像這樣：采用APC后,我們能減少60%的溫度變量，從而改變溫度的平均值0.6 deg C，產(chǎn)品收益達到1.6 %。

我們還需要將這一成功公布于眾，我本人經(jīng)常推薦3種文件：一是給工程師，十分詳盡的技術性文件；二給操作員，說明目標、說明和處理方法；三是一份僅為一頁的文件，給管理者，告知他們有一種新的方案正在運行，方案的目標、方案的精彩之處，當然還有它所帶來的好處，經(jīng)濟方面或是其他方面。

享受成功

現(xiàn)在再總結(jié)和分析一下：我們應該勇于采用新的控制類型，新的工作方式，不再僅僅是采用標準的PID控制器，并且花大量的時間進行調(diào)節(jié)。 先投資，投資時間和資金，進行培訓、調(diào)查、配備工具以及外在的幫助，并盡力使工廠的人們認可。(end)