Apc先進控制介紹

先進過程控制和優化2004年2月先進過程控制和優化目標采用先進過程控制和閉環實時優化來實現高效低耗2.先進控制與優化技術先進過程控制DMCplus集

SMCA和[DMC]之優勢的新一代模型預測控制器產品質量推斷AspenIQ開發和實施推斷成品質量的新技術閉環實時優化RT-OPT控制器性能監控新穎AspenWatch技術及服務程序，用于控制器性能監控和診斷3.先進過程控制穩定操作過程卡邊操作動態實測模型APC運行周期-分鐘新一代APC技術DMCplus?產生顯著經濟效益(3%-5%)智能化工廠技術的基礎4.幫助客戶在最優點操作先進過程控制5.先進過程控制

AspenTech公司已安裝了2000個APC系統，商品化應用占世界市場份額的70%

AspenTech公司具有世界上第一流的先進控制專家

AspenTech公司的工程方法是項目成功的關鍵

DMCplus及AspenWatch，AspenIQ領導模型預測控制新潮流6.基本規則先進控制的基本規則是：如果你能夠更深入地了解生產過程，你能使生產過程控制的更好。7.先進過程控制與優化系統正是利用

模型來更深入地描述生產過程。在線模型將在計算機上實時地運行。模型

有助于我們深入了解生產裝置8.多變量動態模型概況9...控制變量1控制變量2控制變量3操作變量2操作變量3前饋變量1操作變量1時間多變量動態模型10.使用以前和目前過程測量數據以及過程目前狀態，在線模型可預測控制變量未來的變化軌跡。時間t=0模型模型預測控制11.控制器將計算出操作變量的控制作用以使未來控制變量在整個時間區間內誤差最小，并確保控制質量。時間t=0控制模型預測控制(2)12.就高性能的控制品質而言，常規PID控制器不能達到應有的控制質量，因為它無法預測未來。PID控制器根據當前的誤差反饋信息來調整控制閥，然而當誤差出現時，為時已晚。模型預測控制系統能通過可以實現的高性能的控制品質來減少控制變量的波動。模型預測控制(3)13.即使已采用了統計過程控制方法，模型預測控制仍能進一步提高效益。除了能夠提高控制品質，控制器還可進一步安全地操作在最優卡邊控制下來實現經濟效益。這表明仍可增效降耗。模型預測控制(4)14.典型操作領域冷卻安全極限壓力速率預熱模型預測控制(5)15.先進控制減少波

減少波動將使得操作更接近最優卡邊控制無模型預測控制上限目標安全范圍=

經濟效益模型預測控制的經濟效益16.DMCplus控制結構與操作變量相關的經濟性指標線性規劃模塊動態控制模塊DCS/實時數據庫過程控制變量操作變量操作變量設定值閥位值上下限及穩態目標值參數整定動態預測操作變量穩態目標值穩態預測控制變量穩態目標值操作人員控制工程師預測模塊17.

DCS常規控制

先進過程控制

優化先進控制和優化產生的效益18.取決于裝置的生產情況，一般可增加3

5%的經濟效益。先進控制和優化產生的效益19.流量回路1流量回路2流量回路3溫度回路1流量回路5壓力回路2溫度回路3溫度回路2流量回路4流量回路6溫度回路4壓力回路1操作人員給出DCS回路的設定值，設定值應隨擾動及原料進料變化而變化，因而，操作人員無法以高效低耗為目標，實時地優化協調并給出各回路的設定值。SP1SP2SP3SP4SP5SP6SP7SP8SP9SP10SP11SP12DCS

控制20.流量回路1流量回路2流量回路3溫度回路1流量回路5壓力回路2溫度回路3溫度回路2流量回路4流量回路6溫度回路4壓力回路1SP1SP2SP3SP4SP5SP6SP7SP8SP9SP10SP11SP12多變量模型預測控制能實時最優地協調各低層DCS回路。DCS先進控制與DCS控制21.正如我們所看到的，先進過程控制能使工廠操作在最優卡邊條件下，并產生經濟效益。

一些管理人員把裝置卡邊約束條件顯示在他們的辦公室以便及時了解問題之所在。約束條件可通過裝置更新來得以改善。最優卡邊操作：新方法22.AspenTech擁有非常完善的工程方法，在項目實施過程需經過：初步設計預測試(包括常規控制系統的參數校整)階躍測試設計投用通過初步設計，預測試和階躍測試可更深刻地刻畫生產過程工程方法23.

使用非線性模型來精確地求解最優解模型將反映裝置目前的變化（閉環）

RT-OPT是第一流的閉環實時優化器RT-OPT表明在建模上的投資是經濟實惠的，它既可用于在線優化，也可用于離線仿真。閉環實時優化24.RT-OPT是整個生命周期建模的關鍵所在。在線模型也可用與離線仿真，原料選擇，計劃及維護等決策。同一模型--一體化策略RT-OPT25.控制與優化的經濟效益DCS系統傳統的先進過程控制實時優化先進過程控制020406080100020406080100效益%投資%26.例如:30,500b/d催化裂化裝置項目延期一個月=損失$90,000項目延期一年=損失$1,100,000項目的拖延=經濟效益的損失D27.世界上最大的5個催化裂化裝置不約而同地選擇了DMCplus先進過程控制器ToscoBaywayAmocoTexasCityLyondellCitgoRefiningHessVirginIslandsMarathonGaryville因為DMCplus為他們帶來巨大的經濟效益大規模先進過程控制系統顯著的經濟效益28.APC重要應用領域過程具有：相關、競爭的控制目標不尋常動態特性多重約束裝置、操作、產品質量過程必須：在最優約束條件下操作緊密跟蹤優化系統的最優設定值平穩地運行在新的目標值上29.煉油廠自動化系統的結構過程計算機DCS管理信息系統全廠規模的計算機系統計劃和調度RT-OPT在線優化常規控制系統過程APCDMCplusAspenIQ成分推斷多個裝置優化AspenWatch30.RT-OPT穩態檢測和數據有效檢查模型參數估計優化應用DMCplus多變量模型約束控制進料系統反應系統壓縮系統蒸餾系統過程儀表系統操作裝置DMCplus/RT-OPT集成31.先進過程控制與實時優化

ofRT-OPTTime(Hours)UnitProfitability($)majordisturbanceactualunitprofit(DMCpluson)potentialunitprofitRT-OPTImplementations32.計劃、調度、優化一體化計劃調度控制優化實際約束月平均日調度原料、成品價格1234約束條件、訂單33.DMCplus和RT-OPT的經濟效益增加產量增加反應深度提高產品質量和產量降低能耗及操作費用改善過程可操作性及安全可靠性34.DMCplus和RT-OPT效益煉油裝置效益裝置處理量典型經濟效益(美分/桶)($百萬/年)常減壓5-10135Kbspd2.5-5.0催化裂化20-4038Kbspd2.8-5.6重整5-2525Kbspd0.5-2.3加氫裂化10-3026Kbspd1.0-2.9烷基化5-3510Kbspd0.2-1.3延遲催化10-4031Kbspd1.1-4.5輕組分10-2040Kbspd1.5-2.9異構化5-1530Kbspd0.5-1.6潤滑減壓10-4010Kbspd0.4-1.5芳烴15-2015Kbspd0.8-1.1MTBE煉油28-404Kbspd0.4-0.6MTBE世界規模級裝置50-8015Kbspd2.7-4.435.AspenTech經驗

DMCplus常減壓分餾催化裂化加氫裂化催化重整延遲焦化烷基化異構化(Penex)天然氣裝置(NGL)烯烴芳烴氧化反應分餾

RT-OPT常減壓分餾催化裂化催化重整烷基化加氫裂化異構化(Penex)烯烴>50>50>30>40>30>20612655>300

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10842241636.領導先控與優化新潮流采用AspenTech技術的公司有：Exxon ChevronProducts Amoco BPMobil SunCompanySuncorWestlakeCitgoYPFRepsolKNPC Phillips StarEnterprise Texaco LCR,LPCARCOProducts NatrefMOLValeroPdVSA37.謝謝！38.乙烯DMCPlus控制器設計DemethanizerEthaneRecyclePrecutDeethanizerEthyleneProductRxRC2SplitterDepropanizerC3SplitterCGCC2RefrigC3RefrigFurnacesFractionatorQuenchH2/CH4FuelOilGasolinePropylenePropaneC4+DPSpeedDMCplusDMCplusDMCplusDMCplusDMCplusCompositeLP39.APC/OPT結構RT-OptCompositeLPCGCDMCplusColdsideDMCplusMovePlanDCS/IMSPlatformMovePlanFurnaceDMCplusPVSPData&ConstraintLPTargetSeveritiesSteamRatiosCompositionLimitsSuctionPressuresFeedRatesConstraintsConstraintsEnergyCompositionsTemp’sPressuresStability40.閉環實時優化流程圖

MeasurementsEconomicValuesControllerLimitsControlandOpt.StatusInfo.PLANTSTEADY?MEASUREMENTVALIDATIONPARAMETERCALCULATIONSOPTIMIZATIONCALCULATIONSIMPLEMENTOPT.SETPOINTSLINE-OUTPERIOD90MINUTESWAIT1MINUTENONOSelectedPlantMeasurementsSelectedPlantMeasurements&ControllerLimitsPLANTSTEADY?LESSTHAN1MINUTE30MINUTES5MINUTEOPERATORREVIEW15MINUTES41.

AspenIQ是AspenTech公司產品質量推斷（軟測量儀表）、建模及實施的高效軟件包。

AspenIQ使得線性/非線性在線推斷產品質量（軟測量儀表）變得可能。AspenIQ具有分析儀及實驗室數據在線修正模塊，并能自動地更新推斷產品質量，以確保軟測量儀表精度。環保監控能力AspenIQ?產品42.AspenIQ概述模型開發-IQ模型離線視窗NT/95軟件模型實施-AspenIQ在線在線、實時、計算機軟件支持多種模型型式(PLS,FIR,NN…)現場應用可行成分推斷軟測量技術新穎卓越的軟件結構與DMCplus和其他AspenTech產品可有機相連，可在不同平臺，包括DCS和IS界面43.

線性

PLS-適用于線性操作區域，用于處理具有線性關系的數據。

模糊

PLS-正在審理的專利技術。在模型開發前，使用模糊邏輯來處理數據，特別適用于具有稀疏數據的非線性區域。

混合型神經網絡-正在審理的專利技術。集PLS和神經網絡技術之優勢，構成混合型神經網絡模型。此模型可延伸傳統的神經網絡處理能力。AspenIQ建模技術44.

基礎軟件包-實施在線的軟測量的AspenIQ模塊的基本功能。穩態檢測數據核算在線計算和變換化驗室數據軟件包-基礎軟件包，加上數據采集、化驗室數據核實及軟測量儀表校正。混合神經網絡軟件包-除了基本軟件包及分析室數據外，在線應用AspenTech的獨特的混合型神經網絡模型。AspenIQ在線技術45.不需要編程及畫面界面。用戶界面友好，由流程圖生成建模界面。模型評估、數據品質分析工具以及圖形分析工具變量選擇、時滯測定及動態分析等因素分析界面

自動生成

工程師實施及支撐視窗圖形界面（

GUI）模型具有分析儀和成分分析室數據修正功能。AspenIQ特色46.AspenIQ(virtualanalyzer)InferredMIandDensityarepredictedasafunctionof:

MI=f{%H2,%C2,%CX,(T)}UsesAnalyzerorLabFeedbackEliminatesLAB/AnalyzerTransportDelayReducesControllerSusceptibilitytoAnalyzerFailure/LABFrequencyAspenIQLabAnalyzerorPLSregression

orneuralnetwork47.DMCplusModelPredictiveMultivariableConstraintControlRespectsconstraintsoninputs&outputsCalculatespresentandfuturemovestoplanasmoothcontrolstrategyPerformseconomicoptimizationCapableofhandlingnonlinearprocessesFlexibledesignfeaturescoverswiderangeofprocessrequirementsProjectmethodologyassuressuccessfulprojectsRobustoperationNonlinear,rigorous,openequationmodelorregressed/neuralnetworkmodelLinearorNon-linearModel48.49.AspenIQ(virtualanalyzer)InferredMIandDensityarepredictedasafunctionof:

MI=f{%H2,%C2,%CX,(T)}

ReducedMIvariabilityAsp