專利名稱：一種用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型關于工程控制領域，特別是關于流程工業(yè)的控制技術，具體的講是一種用于流程工業(yè)的內模控制系統(tǒng)。
背景技術：
隨著現代工業(yè)生產過程不斷朝著大型化、復雜化的方向發(fā)展，其對生產過程中的產品質量、產率、安全以及對環(huán)境影響的控制要求越來越嚴格，因此以先進控制理論為出發(fā)點的控制技術得到了廣泛的重視且取得了快速的發(fā)展。以先進控制理論為出發(fā)點的控制技術的應用能夠提高企業(yè)的自動化水平，降低一定的制造成本，帶來更顯著的經濟效益。隨著煉油、化工等流程工業(yè)規(guī)模的日益擴大，我國已引進IDCOM-M、SMCA, DMCpIus等先進控制系統(tǒng)并投入使用，但這些系統(tǒng)并沒有能夠得到長期使用，均是在驗收后不久就 被迫停用。原因在于引入的這些控制系統(tǒng)都有如下共同弊端，致使推廣應用存在一定難度(I)這些先進控制系統(tǒng)需要對實際的生產裝置進行一系列規(guī)模很大的試驗來獲得過程的動態(tài)模型，如此不僅耗費較大精力，而且存在由于生產裝置長時間受到干擾產生不安全的隱患；(2)當出現設備老化需要更新、裝置檢修以及原料性質有較大的變化時，即需要對原來的動態(tài)模型進行更新，如此即需要重新進行一系列的現場實驗，因此，給控制系統(tǒng)的使用和維護帶來了很大的困難；(3)控制系統(tǒng)較為復雜，要求裝置運行相對平穩(wěn)，對基礎層的要求較高，同時需要有聞硬件的投入。(4)現有的控制系統(tǒng)通?；诒孀R得到過程對象模型，而要獲得過程對象模型就需要獲取過程對象響應數據，然后使用這些數據對裝置進行過程對象模型辨識。目前的辨識技術是通過在裝置上施加測試信號來獲取的，這種方式對裝置造成一定的干擾，干擾的存在對操作人員的安全造成了隱患；對于一些干擾較大或純滯后較大的系統(tǒng)，因其過渡過程時間較長而難達到穩(wěn)態(tài)，使用該方式很難得到理想的模型。
實用新型內容本實用新型實施例提供了一種用于流程工業(yè)的內模控制系統(tǒng)，解決了現有技術中的控制系統(tǒng)均需要進行大規(guī)模的測試試驗、系統(tǒng)維護困難、由于干擾的存在對裝置運行的安全造成隱患的問題。本實用新型的目的是，提供一種用于流程工業(yè)的內模控制系統(tǒng)，包括現場儀表、過程控制器、操作站、MC-PID控制設備以及OPC服務器，所述的OPC服務器通過工業(yè)以太網與所述的過程控制器相連接；所述的OPC服務器通過工業(yè)以太網與所述的MC-PID控制設備相連接；所述的OPC服務器，通過工業(yè)以太網從所述的過程控制器上采集數據信息；所述的MC-PID控制設備，通過工業(yè)以太網從所述的OPC服務器上獲取數據信息，根據所述的數據信息輸出參數；所述的OPC服務器，通過工業(yè)以太網從所述的MC-PID控制設備上獲取參數，并將所述的參數通過工業(yè)以太網傳送至所述的過程控制器；所述的過程控制器，通過工業(yè)以太網與所述的OPC服務器相連接，通過工業(yè)以太網接收所述的MC-PID控制設備輸出的參數，根據所述的參數控制現場儀表的調節(jié)閥，進而調節(jié)現場儀表；所述的操作站，與所述的過程控制器相連接，接收并顯示IMC-PID控制設備輸出的參數。優(yōu)選的，所述的現場儀表包括常壓塔，與所述的常壓塔相連接的塔頂冷凝器；與所述的塔頂冷凝器相連接的塔頂回流罐；塔頂溫度控制器，與所述的塔頂溫度控制器相連接的塔頂回流控制器；與所述的塔頂回流控制器相連接的第一調節(jié)閥；塔釜液位控制器，與所述的塔釜液位控制器相連接的采出流量控制器；與所述的采出流量控制器相連接的第二調節(jié)閥。優(yōu)選的，所述的現場儀表包括加氫精制反應器，與所述的加氫精制反應器相連接的床層溫度控制器；與所述的床層溫度控制器相連接的冷氫調節(jié)閥。優(yōu)選的，所述的MC-PID控制設備包括采集器，通過工業(yè)以太網從所述的OPC服 務器上采集數據信息；存儲器，與所述的采集器相連接，將所述的數據信息進行存儲；過濾器，與所述的存儲器相連接，將所述的數據信息進行過濾，根據過濾出的數據輸出對應的模型；MC控制器，與所述的過濾器相連接，根據所述的模型設置所述的MC控制器；MC-PID控制器，與所述的MC控制器相連接，根據所述的MC控制器設置所述的MC-PIC控制器；數據輸出口，與所述的MC-PID控制器相連接，根據所述的MC-PID控制器輸出參數。本實用新型的有益效果在于，在現有的集散控制系統(tǒng)上裝入OPC服務器和IMC-PID控制設備，通過采集集散控制系統(tǒng)的運行數據，實現了在生產正常運行條件下自動完成數據的采集以及控制器的設置，無需進行現場測試，從而避免了由于外加測試信號而造成的擾動，并且消除了安全隱患。且本實用新型實施例提供的用于流程工業(yè)的內模控制系統(tǒng)除了應用在常減壓蒸餾裝置、加氫精制裝置外，還可以應用在諸如丙烷脫浙青裝置、催化裂化裝置、加氫裂化裝置、乙烯裂解裝置等其他所有流程工業(yè)裝置。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型實施例提供的一種用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例中的現場儀表的實施方式一的結構示意圖；圖3為本實用新型實施例中的現場儀表的實施方式二的結構示意圖；圖4為本實用新型實施例中IMC-PID控制設備的結構框圖；圖5為本實用新型在實施方式一的不同工況下對應的模型仿真曲線與現場實測曲線的對比圖；圖6為本實用新型在實施方式一的單一 IMC控制器在不同工況模型下的階躍響應曲線；[0021]圖7為本實用新型在實施方式一的IMC-PID控制器在不同工況模型下的階躍響應曲線；圖8為未實施本實用新型實施例提供的用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)時的塔釜液位與采出流量波動圖；圖9為實施本實用新型實施例提供的用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)后的塔釜液位與米出流量波動圖；圖10為本實用新型在實施方式二的不同工況下對應的模型仿真曲線與現場實測曲線的對比圖；圖11為本實用新型在實施方式二的單一 IMC控制器在不同工況模型下的階躍響應曲線；圖12為本實用新型在實施方式二的IMC-PID控制器在不同工況模型下的階躍響應曲線；圖13為未實施本實用新型實施例提供的用于流程工業(yè)的內模控制系統(tǒng)時的床層溫度波動圖；圖14為實施本實用新型實施例提供的用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)后的床層溫度波動圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。圖I為本實用新型實施例的一種用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)的結構示意圖，由圖I可知，本實用新型實施例提供的用于流程工業(yè)的內模控制系統(tǒng)包括現場儀表110、過程控制器120、操作站130 JMC-PID控制設備300以及OPC (用于過程控制的對象鏈接和嵌入)服務器200 ；其中，所述的OPC服務器200通過工業(yè)以太網與所述的過程控制器120相連接；所述的OPC服務器200通過工業(yè)以太網與所述的MC-PID控制設備300相連接；所述的OPC服務器200，通過工業(yè)以太網從所述的過程控制器120采集數據信息，在具體的實施方式中，OPC服務器200以一定的采樣間隔采集數據，采樣間隔可根據需要設定為幾檔，如6秒、12秒、30秒等。采集的數據信息主要包括現場的壓力、溫度、流量操作數據及控制閥信號的變化情況等信息；所述的MC-PID控制設備300，通過工業(yè)以太網從所述的OPC服務器200上獲取數
據信息，根據所述的數據信息輸出參數；所述的OPC服務器200，通過工業(yè)以太網從所述的MC-PID控制設備300上獲取參數，并將所述的參數通過工業(yè)以太網傳送至所述的過程控制器120 ；現場儀表110、過程控制器120、操作站130組成集散控制系統(tǒng)，其中所述的過程控制器120，通過工業(yè)以太網與所述的OPC服務器200相連接，通過工業(yè)以太網接收所述的IMC-PID控制設備300輸出的參數，根據所述的參數控制現場儀表的調節(jié)閥，進而調節(jié)現場儀表Iio ;所述的操作站130，與所述的過程控制器120相連接，接收并顯示MC-PID控制設備輸出的參數。圖2為本實用新型實施例中現場儀表的實施方式一的結構示意圖，由圖2可知，在實施方式一中，現場儀表為常減壓蒸餾裝置的常壓塔的現場儀表，主要包括常壓塔101，與所述的常壓塔101相連接的塔頂冷凝器102，與所述的塔頂冷凝器102相連接的塔頂回流罐103，塔頂溫度控制器104，與所述的塔頂溫度控制器104相連接的塔頂回流控制器105，與所述的塔頂回流控制器105相連接的第一調節(jié)閥106，塔釜液位控制器107，塔釜液位控制器107，與所述的塔釜液位控制器107相連接的采出流量控制器108，與所述的采出流量控制器108相連接的第二調節(jié)閥109。圖3為本實用新型實施例中的現場儀表的實施方式二的結構示意圖，由圖3可知，在實施方式二中，現場儀表為加氫精制裝置的加氫精制反應器的現場儀表，主要包括加氫精制反應器201，與所述的加氫精制反應器201相連接的床層溫度控制器202，與所述的床層溫度控制器202相連接的冷氫調節(jié)閥203。圖4為本實用新型實施例中IMC-PID控制設備的結構框圖，由圖4可知，所述的IMC-PID控制設備包括采集器301，通過工業(yè)以太網從所述的OPC服務器200上采集數據信息。采集器采集到數據信息后，可通過與其相連接的存儲器302，將所述的數據信息進行存儲；存儲器302，與所述的采集器301相連接，將所述的數據信息進行存儲；過濾器303，與所述的存儲器302相連接，將所述的數據信息進行過濾，根據過濾出的數據輸出對應的模型。基于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)運行操作數據過濾數據時，通過如下方式進行通過檢測控制回路運行在自動或串級狀態(tài)下時設定值的變化量來獲取所有可能的回路動態(tài)變化信息，將其儲存于數據集D中。根據篩選出的有效數據輸出對應的模型通過如下方式進行將每一個篩選出的數據的有效數據段辨識為一個過程對象，建立多個時段、多個工況下的過程模型集，以用于設置IMC控制器。過程模型集中所辨識的過程模型結構如公式I所示。
權利要求1.一種用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)，其特征是，所述的用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)包括現場儀表、過程控制器、操作站、IMC-PID控制設備以及OPC服務器， 所述的OPC服務器通過工業(yè)以太網與所述的過程控制器相連接； 所述的OPC服務器通過工業(yè)以太網與所述的MC-PID控制設備相連接； 所述的OPC服務器，通過工業(yè)以太網從所述的過程控制器上采集數據信息； 所述的MC-PID控制設備，通過工業(yè)以太網從所述的OPC服務器上獲取數據信息，根據所述的數據信息輸出參數； 所述的OPC服務器，通過工業(yè)以太網從所述的MC-PID控制設備上獲取參數，并將所述的參數通過工業(yè)以太網傳送至所述的過程控制器； 所述的過程控制器，通過工業(yè)以太網與所述的OPC服務器相連接，通過工業(yè)以太網接收所述的IMC-PID控制設備輸出的參數，根據所述的參數控制現場儀表的調節(jié)閥，進而調節(jié)現場儀表； 所述的操作站，與所述的過程控制器相連接，接收并顯示IMC-PID控制設備輸出的參數。
2.根據權利要求I所述的用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)，其特征是，所述的現場儀表包括 常壓塔，與所述的常壓塔相連接的塔頂冷凝器； 與所述的塔頂冷凝器相連接的塔頂回流罐； 塔頂溫度控制器，與所述的塔頂溫度控制器相連接的塔頂回流控制器； 與所述的塔頂回流控制器相連接的第一調節(jié)閥； 塔釜液位控制器，與所述的塔釜液位控制器相連接的采出流量控制器； 與所述的采出流量控制器相連接的第二調節(jié)閥。
3.根據權利要求I所述的用于流程工業(yè)的內模控制系統(tǒng)，其特征是，所述的現場儀表包括 加氫精制反應器，與所述的加氫精制反應器相連接的床層溫度控制器； 與所述的床層溫度控制器相連接的冷氫調節(jié)閥。
4.根據權利要求2或3所述的用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)，其特征是，所述的IMC-PID控制設備包括 采集器，通過工業(yè)以太網從所述的OPC服務器上采集數據信息； 存儲器，與所述的采集器相連接，將所述的數據信息進行存儲； 過濾器，與所述的存儲器相連接，將所述的數據信息進行過濾，根據過濾出的數據輸出對應的模型； IMC控制器，與所述的過濾器相連接，根據所述的模型設置所述的IMC控制器； MC-PID控制器，與所述的MC控制器相連接，根據所述的MC控制器設置所述的IMC-PIC控制器； 數據輸出口，與所述的MC-PID控制器相連接，根據所述的MC-PID控制器輸出參數。
專利摘要本實用新型實施例提供了一種用于流程工業(yè)的內?？刂葡到y(tǒng)，包括現場儀表、過程控制器、操作站、IMC-PID控制設備以及OPC服務器，所述的OPC服務器通過工業(yè)以太網與所述的過程控制器相連接；所述的OPC服務器通過工業(yè)以太網與所述的IMC-PID控制設備相連接；所述的OPC服務器，通過工業(yè)以太網從所述的過程控制器采集數據信息；所述的IMC-PID控制設備，通過工業(yè)以太網從所述的OPC服務器上獲取數據信息，根據所述的數據信息輸出參數。解決了現有技術中的控制系統(tǒng)實施先進控制時均需要進行大規(guī)模的測試試驗、系統(tǒng)維護困難、由于干擾的存在對裝置運行的安全造成隱患的問題。
文檔編號G05B13/04GK202472275SQ20122003204
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權日2012年2月1日
發(fā)明者王文新 申請人:北京世紀隆博科技有限責任公司