APC技术在石化装置中的应用

　　一、先进控制的意义

　　先进控制APC (AdvancedProcessControl) 技术就是采用科学、先进的控制理论和控制方法，以工艺控制方案分析

　　和数学模型计算为核心，以计算机和控制网络为信息载体，充分发挥DCS和常规控制系统的潜力，保证生产装置始终运转在最佳状态，以获取最大的经济效益。

　　APC是对那些不同于常规单回路控制，并具有比常规PID控制更好的控制效果的控制策略的统称。先进控制的任务是处理那些采用常规控制效果不 好，甚至无法控制的复杂工业过程控制的问题。先进控制采用的建模理论、辨识技术、优化控制、最优控制、高级过程控制等方面技术从实际工业过程特点出发，寻 求对过程和环境的不确定性有一定适应能力的控制策略和方法，如自适应控制系统、预测控制系统、鲁棒控制系统、智能控制系统等先进控制系统。

　　在石化工业中，通过实施APC，可以改善过程动态控制的性能，减少过程变量的波动幅度，使之能更接近其优化目标值，从而将生产装置推至更接近其 约束边界条件下运行，最终达到增强装置运行的稳定性和安全性、保证产品质量的均匀性、提高目标产品收率、增加装置处理量、降低运行成本等目的。

　　发达国家经验表明，花了70%的钱购置DCS，换来的是15%的经济效益;再增加30%的投资实现先进控制和过程优化将可以提高产品档次和质 量、降低能源和原材料消耗，从而增加85%的经济效益。可以说，先进控制与优化实际上是不用投资的技术改造。全世界投用的APC已有数千项，APC的投入 产出效益已被公认，一般投资回报率为10美元/1美元，优化技术的经济效益更大，投资偿还期不到1年。

　　二、多变量预估控制技术简介

　　1. 鲁棒多变量预估控制技术

　　目前，中国石化在所属石化企业推广美国HoneywellProfimatics公司RMPCT鲁棒多变量预估控制技术和ASPEN公司 DMCplus等先进控制软件，其中RMPCT鲁棒多变量预估控制是推广应用最广的APC软件，中国石化股份有限公司长岭分公司 (简称长炼) 大部分APC都是采用的这种技术。鲁棒多变量预估控制技术简称RMPCT (Robust Multi-variable Predictive Control Technology) 适用于变量间耦合严重、经济目标变化、约束较多、滞后大、非最小相位系统等多种情况下多变量系统的实时控制。

　　RMPCT是基于MIN-MAX算法设计的多变量模型预估控制器，具有较强的鲁棒性，即使在装置的操作条件发生较大变化时，甚至在过程模型有很 大误差时也能满足装置控制的要求。RMPCT根据装置的测试数据和工程知识建立描述动态过程的数学模型，利用基于装置模型的预估算法和历史数据预测关键变 量的未来行为，决定当前操作变量的调节方向和大小，以使受控变量与其目标值的偏差最小，这是模型预测的原理。RMPCT的另一显著特点是其静态优化功能， 分为线性优化和二次优化。用户可根据优化的目标 (如经济目标)决定各变量的优化加权因子。控制器在保证各受控变量满足其控制要求的前提下，根据优化的目标和加权因子的大小确定操纵变量的优化方向，并将 过程推向其经济的最优点，以达到优化的目的。RMPCT基本控制原理图见图1。