基于数据的生产装置PID应用研究

摘要

炼化装置控制回路的优化作为一个工作量大、复杂的工作，前人做了大量的研究实践工作，但从实际应用方面来看效果并不尽如人意，本文为了保证针对炼化装置控制回路的优化能有更好的效果，提出了从生产数据采集、存储、建模、到控制回路优化各步骤的整体解决方案，以实际的炼化生产装置为对象，依托大量的生产数据优化控制模型、PID控制参数，最终达到优化控制回路的目的。本文提出的针对炼油化工企业控制优化工作的整体解决方案经过实际生产数据仿真和生产装置在线控制效果的双重验证，得到了充分的验证，且本文设计实现的数据采集平台也经过数百套实际生产装置的验证可以保证长周期稳定运行。
　　作为控制回路优化工作的数据基础，本文设计并实现了可以跨DCS、跨操作系统、跨客户端开发语言的共享DCS生产数据的DCS数据采集平台。文中详细介绍了本平台针对多种DCS系统的数据采集接口的实现，其中包括OPC、DDE等常见通用型接口，也包括通过反汇编、WINDOWS控件编程等非通用型接口的实现;详细介绍了平台针对巨量生产数据的存储设计以及共享平台数据的解决方案。通过平台中的生产数据本文给出了炼化生产企业典型控制回路的模型，同时因为控制优化工作是个需要考虑上下游影响的整体性工作绝不仅仅是单回路优化控制，文中又讨论了串级控制的作用以及如何设计串级控制改进控制效果，最后文中提出了依据大量生产数据总结出的PID参数给定范围，依据此范围结合生产数据做了仿真验证，验证了范围初步可用性，并结合实际生产装置中的控制回路验证了此范围对控制效果的改善是切实有效的。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本课题的研究背景

1．2 课题的研究目的和意义

1．3 PID参数控制优化

1．3．1 PID参数自整定方法分类

1．3．2 先进控制与PID控制的关系

1．4 本文主要工作及内容安排

第二章 生产数据采集平台的设计实现

2．1 引言

2．2 数据采集平台的总体结构

2．2．1 平台的总体拓扑结构

2．2．2 平台中的主要核心技术

2．3 针对不同DCS数据接口器的设计

2．3．1 DCS数据源采集接口的程序语言选择

2．3．2 针对DDE的数据采集接口

2．3．3 针对OPC的数据采集接口

2．3．4 针对API的数据采集接口

2．3．5 针对其他特殊情况的数据采集接口

2．4 生产数据的存储

2．4．1 生产数据分类

2．4．2 所需数据量分析

2．4．3 数据的存储策略

2．4．4 数据存储表的设计

2．4．5 历史数据的存储策略

2．5 基于B／S架构的数据分享模块

2．5．1 平台中心服务器的功能和结构设计

2．5．2 平台用到的Web Service技术

2．5．3 平台中心服务器各模块和功能设计

2．6 平台中的数据在PID参数优化中的应用

2．6．1 为PID参数建模辨识工具提供数据

2．6．2 为自控平稳率监控系统提供数据

2．6．3 为报警监控系统提供数据

第三章 针对实际生产数据的PID控制

3．1 引言

3．2 建模的方法

3．3 建模数据的选取

3．4 PID参数整定准备工作

3．4．1 串级控制方案

3．4．2 PID控制器的动作规律及特点

3．4．3 PID控制器参数选取对被控变量的作用

3．5 PID参数选取及仿真验证

3．6 针对生产数据的PID参数整定在实际生产中的应用

3．6．1 催化裂化分馏塔底液位控制

3．6．2 汽提单元油水分离罐流量控制

3．6．3 聚苯乙烯单体回收洗涤塔釜液位控制

3．6．4 脱戊烷塔灵敏板温度控制

第四章 总结与展望

4．1 全文总结

4．2 今后工作展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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