生产过程自动化APC先控与DCS的控制融合
先进控制系统(APC)管理办法
先进控制系统（APC）管理办法1 基本要求1.1 为全面提升公司生产装置先进控制系统（以下简称APC）的建设和应用水平，充分利用公司开发维护APC的力量，做好APC的建设、应用和维护工作，挖掘装置潜力，进一步降低生产成本，提高公司整体竞争力，特制定本办法。
1.2 APC应用是指在生产装置上实施APC后，充分利用APC 的功能优化装置操作，并对其不断进行维护，保持长期正常运行等一系列工作。
APC运行考核包括APC系统日常运行情况检查、监督考核。
2 职责2.1技术部职责2.1.1技术部为APC建设运维主管部门。
2.1.2负责对APC建设和运维进行管理、协调、监督与考核。
2.1.3负责组织APC系统的培训。
2.2 质检部职责2.2.1 质检部为APC应用管理的主管部门。
2.2.2 负责对装置APC、在线质量仪表（与APC应用相关的在线质量仪表，下同）应用运行情况进行考核。
2.2.3 负责组织装置APC方案审核（审定）。
2.3 装备部职责2.3.1 负责协调APC相关的现场仪表、在线质量仪表、控制系统及数据接口的故障处理。
2.3.2 组织协调机电公司实施APC控制系统组态，以满足APC 应用需求。
2.4 仪表运维中心职责2.4.1负责装置APC方案的编制。
2.4.2负责APC应用的开发和运行维护2.4.3负责对APC应用提供技术支持和服务。
2.4.4 负责装置APC、在线质量仪表应用运行数据统计。
2.5装置职责2.5.1参与APC项目的建设与实施。
2.5.2 参与装置APC方案的编制与审核。
2.5.3负责APC投用，确保投用率达到指标要求。
2.5.4参与装置操作人员APC使用培训，保证APC长期稳定运行。
3 管理内容及要求3.1 APC项目建设及应用流程APC项目建设及应用流程包括APC项目立项→APC方案编制→APC方案审核与审定→APC项目实施→APC运行维护及考核→APC项目验收。
3.1.1 APC项目立项由仪表运维中心根据装置APC应用调研情况，提出APC 建设、重建计划报技术部审批,并上报总部信息化管理部立项，技术部负责项目前期立项管理及组织APC系统的培训。
先进控制技术(APC)在石化炼油装置的应用
先进控制技术(APC)在石化炼油装置的应用作者：周京强来源：《中国化工贸易·中旬刊》2019年第08期摘要：随着我国近几年来科学技术水平的不断提高，我国当前的石油产业在进行整体发展过程当中，开始引进大批先进的科学技术，对当前的生产模式，生产工艺进行全新的调整，尤其是在进行石化炼油装置的整体技术革新过程当中摒弃了传统的pid控制，运用了当前全新的控制技术，通过先进控制技术，能够更好的提高当前石化炼油装置的工作效率，也能够提高工作质量。
但当前很多企业对先进控制技术仍然存在一定的误解，或者说认知不足，因此本文将会就先进控制技术在石化炼油装置的应用进行分析。
关键词：先进控制技术;石化炼油装置;分析与应用实际上我国当前应用的先进控制技术，就是目前最为先进的信息化技术与传统的pid控制技术融合产生的一种全新的控制技术。
当前我国应用的先进控制技术，主要应用到的领域就是对当前很多工业生产的设备进行控制。
比如在进行很多产品生产过程当中，很多设备往往都需要借助控制系统，才能够更好的完成工作，提高工作效率。
但是目前所设计的控制系统，其内部设计的算法一般都是pid算法，换句话说，就是控制系统在对整个生产系统控制过程当中运用的控制模式，控制方式就是pid调节，先进算法在进行整体应用过程当中，不仅仅具有一定的优点，而且相对于当前的技术智能化、自动化而言，先进控制技术的产生，真正推动了我国当前行业的快速发展，本文拟将就先进控制技术在石化炼油装置的应用进行分析。
1 先进控制技术功能特点1.1 先进控制技术概念先进控制技术相对于我国当前很多机械生产系统而言，也属于生产系统的一部分，它主要的负责功能就是很多设备在日常生产活动开展过程当中，往往都需要借助控系统对其进行仔细控制，确保设备的工作正常运行。
该技术相对于我国当前很多传统的控制技术而言，不仅具有一定的自动化特性，更重要的是相对于传统的控制系统和控制技术而言，他所建立的控制系统以及所产生的技术成果，其自身都具备一定的技术智能化特性。
APC控制系统在炼化企业生产装置的应用
APC控制系统在炼化企业生产装置的应用单中强【摘要】炼化企业生产装置的常规控制难以保证装置的安全平稳操作、降低能耗、提高产能和收率.APC先进控制技术的应用,是炼化企业实现生产管控一体化的基础,是企业提高盈利能力的重要手段.APC控制系统能够最大限度地提高企业经济效益,实现装置平稳高效运行.%It is difficult for the conventional control of production plants of refining&chemical enterprises to ensure the safe and stable operation,energy consumption reduction and production capacityof plants. Application of APC advanced control technology is the base for refining&chemical enterprises to realize integration of production management and control ,and is an important measure for enterprises to improve profitability. APC control system can maximize economical benefit and realize stable of enterprise and highly efficient operation of plants.【期刊名称】《炼油与化工》【年(卷),期】2015(026)005【总页数】3页(P60-62)【关键词】炼化企业;生产装置;业务流程;先进控制【作者】单中强【作者单位】大庆石化公司信息技术中心,黑龙江大庆163714【正文语种】中文【中图分类】TP273目前，炼化装置依托自身的资源优势，采用一些国际先进技术与装备，遵循国际通行的产品标准和技术、安全、环保规范，实行炼油化工一体化生产和管理。
浅谈APC与DCS控制系统安全切换的设计与应用
工业与信息化
浅谈APC与DCS控制系统安全切换的设计与应用
冯军海 河南能源鹤壁煤化工有限公司 河南 鹤壁 458000
摘 要 近年来，我国的工业化进程有了很大进展，在工业行业中，集散式控制系统（DCS）和先进控制系统 （APC）得到了广泛的应用。企业对装置精细化控制和效益的追求逐步提高，常规控制模式已无法满足工艺对生产 优化的要求。为确保装置在平稳运行前提下进一步提高效益，控制回路在先进控制模式与常规控制模式之间的安全 切换显得尤为重要。文章以某化工企业减压装置先进控制系统为例，通过利用DCS功能块中各种条件的相互制约， 实现了回路控制模式的安全无扰切换和先进控制系统通讯状态的监控报警，与以往的切换逻辑相比，具有控制操作 便利和组态作业便捷的特点。 关键词 DCS；先进控制系统；安全切换
6 结束语 综上所述，在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ际应用中，由于受到安全切换逻辑的约
束，APC控制器投用效果良好，切换时DCS运行平稳，未出现 APC误动作导致DCS参数突然变化的情况。经测试和实际使 用，切换方式操作合理可靠，组态方案简化，减轻了操作人员 和仪表维护人员的负担。实现了DCS控制与APC控制的无扰切 换，确保装置平稳运行，并准备在其他装置中推广使用。
引言 在工业生产过程中，时间延迟现象普遍存在。工业生产过
程中温度控制是极其重要的一个环节，在石油、化工、热电行 业中显得尤为重要。其中锅炉是上述行业中重要的动力设备。
1 DCS控制系统项目研发背景 在生产过程中，为实现水洗系统生产厂区全程、远程、无人
操控和管理的生产模式，最大限度的杜绝各类安全事故的发生。 通过多方调研、攻关，对原有的生产系统进行了升级改造[1]。
探讨DCS控制系统在工业自动化中的应用张玉果
探讨DCS控制系统在工业自动化中的应用张玉果发布时间：2023-06-18T05:59:26.522Z 来源：《科技新时代》2023年7期作者：张玉果[导读] DCS是一种在工业自动化领域广泛应用的控制系统。
它采用分布式架构和先进的通信技术，具有高度可靠性、灵活性和扩展性。
本文将探讨DCS控制系统在工业自动化中的应用，并给出了DCS控制系统使用时存在的问题和解决方案。
青岛碱业发展有限公司平度分公司山东青岛 266000摘要：DCS是一种在工业自动化领域广泛应用的控制系统。
它采用分布式架构和先进的通信技术，具有高度可靠性、灵活性和扩展性。
本文将探讨DCS控制系统在工业自动化中的应用，并给出了DCS控制系统使用时存在的问题和解决方案。
关键词：DCS控制系统；工业自动化；生产过程控制；设备监测；数据管理引言：随着工业生产的规模不断扩大和自动化水平的提高，工业企业对于更可靠、高效的控制系统的需求也日益增加。
DCS控制系统应运而生，以其分布式架构和先进的通信技术，在工业自动化中得到了广泛的应用。
一、DCS控制系统在工业自动化中的应用（一）中央处理器中央处理器在DCS系统中扮演着类似于大脑的角色，它与各个分布式控制器和其他外部设备进行通信，并处理来自这些设备的数据和信号。
它具有强大的计算能力和高度可靠的性能，能够处理大量的数据和复杂的算法，以实现对工业过程的精确控制。
中央处理器通过与分布式控制器之间的通信网络进行连接，收集和整合来自各个控制器的数据，并根据预设的控制策略进行决策和指令传递。
它可以监测和控制工业过程中的各个参数，例如温度、压力、流量等，同时还能够实时监视设备状态和运行情况。
此外，中央处理器还具有数据存储和处理功能。
它可以将采集到的数据进行存储和分析，生成报表和趋势图，帮助运营人员进行生产数据分析和过程优化。
中央处理器还支持远程访问和控制，使得运营人员可以通过网络连接远程监控和控制工业过程，实现远程管理和故障排除。
APC在中石化长岭炼化分公司的应用
行的，优化的滚动实施能顾及由于模型失配、时变、干扰等引起的不确定性并及时进行弥补， 使控制保持实际上的最优。 反馈校正 反馈校正是指多变量模型预测控制会用检测到的生产过程对象的实际输出，对基于模型 的预测进行修正，然后再进行新的控制作用的计算。 RMPCT 基本控制原理图如图 2-1
决定最优经济目 理想设定值 （ $） 预估所有控制变 量的未来动向 优化器 通过动态模型确定最优 的控制器输出，从而使 过程的所有变量保持在 设定值上或约束区间内
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的相关会议上对长岭分公司的APC应用给予很高评价。 APC的应用在中石化股份公司名列前矛。 现在，这几套生产装置的操作人员已逐步的接受和欢迎APC技术的应用。
常减压先进控制系统 3.1 1# 1#常减压先进控制系统
1# 联合装置常减压单元先进控制系统项目在 1999 年进行了开发并投入工业运行， 当 时取得了良好效果，但由于原 MOORE DCS 系统通讯问题，APC 被迫 02 年停用。03 年装置 DCS 系统更换后，05 年列入总部维护重建项目计划，采用技术是 Honeywell 公司 RMPCT， 06 年 6 月进入现场实施。常压炉 F1、常压炉 F2、减压炉 F3 和三塔液位的先进控制，于 06 年 8 月 24 日投入工业运行。常压塔的先进控制器和初馏塔、减压塔的一些软仪表（在 线工艺计算），于 06 年 11 月 30 日全面投入工业运行。 3.1.1 APC 控制目标及方案
DCS
网络
图 2-2
RMPCT 软件结构
5
3、RMPCT 建摸实现过程 RMPCT 建摸实现过程如图 2-3 所示：
实验信号
MV1 MV2
CV1
过程
CV2 CV3 MV1 MV2 CV1
先进过程控制(APC)
先进过程控制（APC）随着我国经济体制的转变，国内的众多石化企业日益感受到国际间竞争所带来的活力和挑战。
因此，积极开发和应用先进控制和实时优化，提高企业经济效益，进而增强自身的竞争力是过程工业迎接挑战重要对策。
先进过程控制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，而非专指某种计算机控制算法。
由于先进控制的内涵丰富，同时带有较强的时代特征。
因此，至今对先进控制还没有严格的、统一的含义。
尽管如此，先进控制的任务都是明确的，即用来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。
先进控制应用得当可带来显著的经济效益。
在石化工业中，一个先进控制项目的年经济效益在百万元以上，其投资回收期一般在一年以内。
丰厚的回报而引入注目。
通过实施先进控制，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、减少环境污染等目的。
从60年代初现代控制理论迅速发展以来，出现了一系列的优化控制和多变量控制算法，以及更晚些时候出现的自适应控制算法和鲁捧控制算法等，这些都属于先进控制。
人们曾经希望开创一户现代控制理论应用的新时代，但自70年代以来，理论成果虽多，在过程控制的应用却不理想，原因有两个方面：（1）模型问题。
像高斯干扰下的线性二次型控制（LQG）等现代控制理论的杰作都是基于模型的算法。
尽管建模技术已有很大发展，白色、黑色、灰色的方法都有，但精确可靠的动态数学模型依然难得。
对象往往具有不确定性，使精确建模无法做到。
（2）认识问题。
一个装置的控制，有各种可供选择的策略和算法，如果你的算法能得到合格的结果，那还要问一问，你的算法是否比其他算法更好？同时，控制效果即使提高，是否能产生实际效益？这样一比，许多新算法的优越性都不见了。
先进过程控制(APC)
3、反馈校正
预测控制算法在进行滚动优化时，优化的基点应与系统实际一致。但作为基础的预测模型，只是对象动态特性的粗略描述，由于实际系统中存在的非线性、时变、模型失配、干扰等因素，基于不变模型的预测不可能和实际情况完全相符，这就需用要用附加的预测手段补充模型预测的不足，或者对基础模型进行在线修正。滚动优化只有建立在反馈校正的基础上，才能体现出其优越性。因此，预测控制算法在通过优化确定了一系列末来的控制作用后，为了防止模型失配或环境干扰引起控制对理想状态的偏离，并不是把这些控制作用逐一全部实施，而只是实现本时刻的控制作用。到下一采样时刻，则首先检测对象的实际输出，并利用这一实时信息对基于模型的预测进行修正，然后再进行新的优化。
二、自整定控制
自整定控制能适应过程特性，整定出较理想的PID参数值，保证工艺参数的自调精确度。目前已商品化的自整定控制器主要采用临界振荡法，其自整定工作过程是这样的：当控制器设置AT（自整定）为ON时，控制器启动自整定，Bang-Bang控制开始起作用，使被控对象输出产生类似正弦波的等幅振荡,并且振荡幅度控制在设定值上下波动允许范围内；从所得到的振荡曲线中计算出临界振荡周期Tc和临界增益Kc，再用ziegler-Nichols分式求出一组较佳的PID参数，然后把这组参数值送至PID算法块；当控制的设置AT为OFF时，自整定结束，控制器投入正常调节运行。目前，自整定控制器已在石化过程控制中得到普通应用。
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生产过程自动化 APC先控与 DCS的控制
融合
摘要：
在工业生产环节中应用自动化控制设备逐渐成为现代工业生产企业的共识，针对不同类型的生产流程与工艺环节如何选择自动化控制系统成为企业普遍关注的问题。
自动化APC与DCS系统作为两种先进系统，其各自的优势借助于融合控制可以得到进一步的发展。
本文首先介绍了APC与DCS控制系统的定义与特征，其次分析了自动化生产中APC与DCS系统的控制融合结构基础，最后则重点阐述了两者的控制融合设计方案与控制融合应用策略，希望可以为改善现代化控制管理工作提供新的思路与见解。
关键词：自动化APC控制；DCS控制；融合
引言
随着集散式控制系统与先进控制系统在工业生产中的应用规模不断扩大，如何协调两者的应用比例，满足融合控制的要求逐渐成为行业普遍关心的问题。
为了进一步探讨集散式控制系统与先进控制系统融合应用的策略，现就集散式控制系统的定义与先进控制系统的定义分析介绍如下。
一、APC与DCS控制系统概述
APC系统又称为先进控制系统，该系统是一种基于现代控制理论诞生的控制系统。
在该系统应用过程中，可以实现被控对象的多变量协调控制，很好的满足了控制的要求。
被控变量主要包括有压力、流量、液位、温度以及其他类型，同时也可以添加一些复合类型的变量，如产品质量、设备负荷等，可以很好的解决自动化生产中经济效益不好监控的问题，另外，由于先进控制系统本身具有关键
指标的一体化管理，所以很少会出现关键指标的波动，这也为进一步优化工艺创
造了条件。
集散控制系统是基于中单回路、前馈控制、比值控制等多种控制方法的控制
系统，该控制系统的一些控制模式建立较早且符合当时的设定，但是随着时代的
发展，已经无法单独满足现代化生产的自动控制需求，需要借助于先进控制系统
的参与才能够满足生产需要。
二、生产过程自动化APC先控与DCS控制融合的结构基础
集散式控制系统与先进控制系统的控制融合需要一定的结构基础。
从客观上
来看，两者的单位阶跃构建模型有序优化条件下，能够在不影响工艺操作的情况
下实现操作区域经济效益的最大化。
一般来说，两者的融合可以将DCS当中的操
作站作为服务器，随后添加APC系统，通过OPC协议来实现数据的互通，此过程
会在DCS系统显示屏当中得以展示。
在两者的通讯建立完成后，可以对系统的控
制环节进行分析，将结果输出到DCS控制回路当中。
通过串级回路的外部定值进
行判断，系统控制基础条件上继续实施常规控制。
在此条件下，APC的控制器能
够继续运行，不会对控制回路产生干扰。
为了最大限度的保证设备运行的稳定性，在集散式控制系统与先进控制系统中的通讯设备出现故障或者问题时，系统会自
动停止APC控制系统的接入，通过DCS独立完成控制任务，以此来解决写入错误
数据导致的系统波动问题，确保生产安全与效率。
三、生产过程自动化APC先控与DCS控制融合的设计与应用
集散式控制系统与先进控制系统的融合应用离不开合理的设计工作，现就设
计应用的相关内容介绍如下。
1.投用标志
在进行集散式控制系统与先进控制系统融合时，需要对APC系统的控制器进
行设置。
APC系统共有4个主要控制器，不同类型的控制器控制变量与控制回路
各自存在差异。
而在DCS系统当中，控制器与控制回路的设计采取独立投用开关
与标志的方式。
结合这个特征进行融合设计，可以采取投用开关来作为DCS向着
APC方向的反馈，投用状态为APC控制器到DCS反馈系统，投用开关主要由主操
作人员控制并操作。
2.控制器通讯保护
控制器通讯保护主要包括前期测试工作来完成。
APC的控制器运行周期选择
一分钟，通过看门狗系统程序能够完成通讯状态的判断。
一般来说，通讯使用上
限需要设置在2分钟~2分半，通过系统控制器周期发送复位信号的方式来完成通
信状态的判断。
一旦数据归零，可以判断APC控制系统中断，此时可以去除掉APC控制器并发出提醒，能够引导操作人员及时了解情况并作出判断，引导回路
控制恢复到DCS独立控制的模式当中。
3.安全模式切换逻辑
安全模式切换逻辑影响到融合系统的应用稳定性，所以需要特别做好设定工作。
系统回路控制程序主要经过功能模块的编写来实现，针对控制源实施控制分析，具有时间顺序方面的要求。
操作人员的切换控制主要经历5个环节，第一个
部分是对操作参数进行确认，第二个是控制回路处于自动控制状态，第三个是APC控制器处于正常运行状态，第四个是控制回路完成切换，最后一个是周期确
认满足要求。
根据手操器的回路设置需要，做好烟道的挡板、变频器控制管理，在APC模
式当中，APC控制器的手动控制与操作功能会得到稳定的输出值，此时单回路
PID作为最为广泛的系统类型，操作人员借助于回路控制模板来实现系统值的设定，满足系统控制以及功能模块的控制需求。
串级回路PID主要用于滞后严重、
感干扰作用较强的环境当中，在DCS的使用过程中，操作人员可以结合实际的使
用环境进行PID功能模块切换。
可以通过PID功能模块的设定与管理来满足安全
切换逻辑的组态策略。
APC控制器的操控变量对应的串级PID回路串级给定值为CSV，如果两个值相当，那么说明系统正在通过APC控制器进行回路控制，结合
现场设备的输出情况来进行程序切换即可达到预期的要求。
在逻辑切换的过程中，需要考虑到切换条件的问题，如果切换条件当中存在不满足的情况，就不能够进
行控制模式的切换，以此来最大限度保护生产的安全性。
总结
综上所述，先进控制系统与集散控制系统各自具有不同的优势，在工业生产中通过明确两者的应用模式与优势类型，可以对其进行控制融合。
通过合理分析两者的结构基础后进行方案设计，重点做好投用标志管理，控制器通讯保护等应用工作，以此来解决安全模式的切换逻辑问题，最终满足工业生产需要，促进工业生产的效率与自动化控制水平。
参考文献：
[1]鲍魁.先进控制技术(APC)在石化炼油装置的应用[J].安徽化
工,2016,42(03):61-64.
[2]王昀. 预测控制与变频控制技术在DCS中的应用和研究[D].南京林业大学,2004.
[3]孔亚广. 造纸过程先进控制算法及其软件实现[D].浙江大学,2002.
[4]王德康. 分布式先进控制软件技术与应用[D].浙江大学,2001.
作者简介：王海江，1986.10，男，汉族，新疆天业(集团)有限公司，电工技师，助理工程师，DCS维护工程师，主要从事生产仪表自动化维护管理及项目升级技术改造等工作.。