如何提高装置的自动化?

实话说PID参数整定和控制方案设计都只是过程控制的知识,要知行合一的学以致用解决实际问题,还有一些工作需要做。

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共情之心-做正确的事情

“关键的问题就是找到问题的关键”。要想找到过程控制提升的机会就需要理解、关心操作人员!既对他们的操作足够尊重又要想方设法减少他们的操作干预。高频操作干预蕴含着需要固化的操作知识。操作干预被自动程序固化下来就是知识自动化。不是仅仅提高“自控率”,更要把“零手动操作”作为装置自动化持续改进的目标。

很多装置的操作工很忙碌,工程师也是焦头烂额,可是这样的情况往往长期不变!根本原因是大家都是救火队员并没有做正确的事情。工程师应该经常和操作人员聊聊他们的主要工作是什么,想想如何减少操作频次。降低操作频次的方法很多,有的是管理模式、有的是一段程序、有的是PID参数整定、有的是增加一个控制回路。找到问题后解决问题并不困难。有共情之心做正确的事情就能减少人员干预和过程报警,提高装置的安全效益和效率。真正需要过程控制专家的复杂多变量协调约束优化问题其实没有那么多。如果每一个装置把基础工作做好了,装置自动化水平就会提升很大,深层次的控制问题才能被发现。

通过自动化把操作工的操作知识固化下来,让操作工做更重要的事情,既可以提高装置的运行水平,也能激发操作工的创造性。

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PID参数整定与复杂控制

要想胜任自动化提升的工作就要学习相关的知识。很多工程师之所以大量从事紧急但是不重要的工作,还是因为自己的知识储备不够。欠缺的知识主要是PID参数整定和常见复杂控制方案。进行PID参数整定要掌握整定方法和技能还需要经验和知识。Lambda整定方法适用于所有一阶纯滞后自衡对象,对其工程改进可以将适用范围扩展到本质单调自衡对象、积分对象。大纯滞后对象的控制性能也能进一步提升。

在很多现场复杂控制方案往往只有串级,其他复杂控制例如前馈控制、超驰控制、分程控制和阀位控制等则很少见到。掌握常见的复杂控制方案是拓展单回路能力,进一步提高装置控制水平很重要的一步。很多时候容易把多变量的控制问题推给先进控制,而不是进行控制方案的梳理。如果掌握了常见复杂控制方案并能灵活运用就是一个高水平的过程控制工程师,如果还能理解工艺需求的本质就是过程控制专家了

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数据分析-正确的做事方式

即使掌握了PID参数整定与复杂控制的相关知识,给出一个控制方案还是感觉很难。如果不能以正确的方式做事,想系统的解决过程控制问题,提升装置的自动化更难。用事实和数据说话是正确的做事方式。在DCS里进行控制回路信息统计和操作事件统计。对所有控制回路都进行分析,对具备投用条件的控制回路都进行PID参数整定。对前十名的高频操作事件进行分析并制定相应的知识自动化方案。基本上装置的操作干预都可以大幅度降低。

控制回路分析中一定要注意检查回路组态的技术细节包括名称、描述、量程、PID形式、积分饱和设置、设定值跟踪等。对不具备投用条件的控制回路的理由要谨慎对待,不能简单以工艺需求为理由。常见的不具体投用条件包括:间歇使用和仪表故障。在进行PID参数整定过程中一定要对相关回路有一个总体的认识。在耦合过程中系统思维非常重要。例如如果有系统思维串级整定的顺序自然就知道了。

自控率很高并不意味着装置自动化水平很高。操作干预少才意味着装置自动化水平高。为了找到缺少的关键控制方案,操作事件分析很有必要。越是高频的操作,越说明强因果关系,越应该自动化。实际工作中顺控、PID参数整定、增加控制回路都是可能的方案。能减少操作干预的方法都是好方法,没有先进后进之分。在间歇生产过程中顺控是常见的减少操作干预的好方法。如果PID参数整定不能解决问题往往修改控制方案是必然选择。控制方案梳理的工作普遍做得不够好。

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持续改进挖潜增效

在操纵手段大量存在的现代工业,通过改进工艺、更新设备、完善方案逐步可以实现操作干预的大幅度降低。但是操作干预降低只是装置挖潜增效的起点。如何将更多异常情况自动处置,降低峰值操作干预必须考虑。如何充分利用已有的各种操纵手段,实现装置优化挖潜也需要考虑。有时候必须从更大范围内综合考虑多个操纵手段的协调才能发现效益点。当遇到这些问题的时候,恰恰说明装置的自动化水平已经很高了。这些问题才是真正的过程控制难题。仅仅是单变量设计一个PID控制回路就足够了。

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