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news2024/11/26 18:37:09

DCS中的先进控制技术

　　DCS在控制上的最大特点是依靠各种控制、运算模块的灵活组态，可实现多样化的控制策略以满足不同情况下的需要，使得在单元组合仪表实现起来相当繁琐与复杂的命题变得简单。随着企业提出的高柔性、高效益的要求，以经典控制理论为基础的控制方案已经不能适应，以多变量预测控制为代表的先进控制策略的提出和成功应用之后，先进过程控制受到了过程工业界的普遍关注。需要强调的是，广泛应用各种先进控制与优化技术是挖掘并提升DCS综合性能最有效、最直接、也是最具价值的发展方向。

　　在实际过程控制系统中，基于PID控制技术的系统占80%以上，PID回路运用优劣在实现装置平稳、高效、优质运行中起到举足轻重的作用，各DCS厂商都以此作为抢占市场的有力竞争砝码，开发出各自的PID自整定软件。另外，根据DCS的控制功能，在基本的PID算法基础上，可以开发各种改进算法，以满足实际工业控制现场的各种需要，诸如带死区的PID控制、积分分离的PID控制、微分先行的PID控制、不完全微分的PID控制、具有逻辑选择功能的PID控制等等。

　　与传统的PID控制不同，基于非参数模型的预测控制算法是通过预测模型预估系统的未来输出的状态，采用滚动优化策略计算当前控制器的输出。根据实施方案的不同，有各种算法，例如，内模控制、模型算法控制、动态矩阵控制等。目前，实用预测控制算法已引入DCS，例如IDCOM控制算法软件包已广泛应用于加氢裂化、催化裂化、常压蒸馏、石脑油催化重整等实际工业过程。此外，还有霍尼韦尔公司的HPC，横河公司的PREDICTROL，山武霍尼韦尔公司在TDC-3000LCN系统中开发的基于卡尔曼滤波器的预测控制器等等。这类预测控制器不是单纯把卡尔曼滤波器置于以往预测控制之前进行噪声滤波，而是把卡尔曼滤波器作为最优状态推测器，同时进行最优状态推测和噪声滤波。

　　先进控制算法还有很多。目前，国内、外许多控制软件公司和DCS厂商都在竞相开发先进控制和优化控制的工程软件包，希望在组态软件中嵌入先进控制和优化控制策略。

　　5、opc技术及其应用简介

　　当大量现场信息由智能仪表或通过现场总线直接进入计算机控制系统后，存在着计算机内部应用程序对现场信息的共享与交互问题。由于缺乏统一的连接标准，工控软件往往需要为硬件设备开发专用的驱动程序。这样一旦硬件设备升级换代，就需要对相应的驱动程序进行更改，增加了系统的维护成本。即使计算机中的SCADA有独立的驱动程序，但一般也不允许同时访问相同的设备，否则很容易造成系统崩溃。可见，现场控制层作为企业整个信息系统的底层部分，必然需要与过程管理层和经营决策层进行集成，这样也存在着监控计算机如何与其它计算机进行信息沟通和传递的问题。由于控制系统往往是不同厂商开发的专用系统，相互之间兼容性差，与高层的商业管理软件之间又缺乏有效的通信接口，因此通信规范问题成为了制约控制系统突破“信息孤岛”的瓶颈。

　　OPC（OLEforProcessControl）的出现，建立了一套符合工业控制要求的通信接口规范，使控制软件可以高效、稳定地对硬件设备进行数据存取操作，应用软件之间也可以灵活地进行信息交互，极大提高了控制系统的互操作性和适应性

　　从软件的角度来说，OPC可以看成是一个“软件总线”的标准。首先，它提供了不同应用程序间（甚至可以是通过网络连接起来的不同工作站上的应用程序之间）实现实时数据传输的通道标准；其次，它还针对过程控制的需要定义了在通道中进行传输和交换的格式。OPC标准的体系结构为客户/服务器模式，即将软件分为OPC服务器和OPC客户。OPC服务器提供必要的OPC数据访问标准接口；OPC客户通过该标准接口来访问OPC数据。

　　运用OPC标准开发的软件由于都基于共同的数据及接口标准，因此相互之间具有很强的通用性。这在工业控制领域中，具有十分现实的意义。OPC服务器可由不同供应商提供，其代码决定了服务器访问物理设备的方式、数据处理等细节。但这些对OPC客户程序来说都是透明的，只需要遵循相同的规范或方法就能读取服务器中的数据。同样，软件供应商则只需将自己的软件加上OPC接口，即能从OPC服务器中取得数据，而不需关心底层的细节。通过OPC接口，OPC客户程序可以和一个或多个不同的OPC服务器连接。如图4，同时一个OPC服务器也可以与多个客户程序相连，形成多对多的关系。任何支持OPC的产品都可以实现与系统的无缝集成。由于OPC技术基于DCOM，所以客户程序和服务器可以分布在不同的主机上，形成网络化的监控系统。

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