1.产品简介

    PID智能整定工具是一个功能强大的闭环回路解决方案，在闭环回路中同时优化多个PID控制器。
    本产品是一个直观的PID回路自整定和优化应用程序，用户无需使回路开路或者作其它手动调整，就可对控制回路进行高性能的整定，从而消除控制回路整定和回路优化中的臆测性工作。来自Matrikon的技术，意味着不受控制系统限制。本产品可以与任何第三方控制系统和应用程序配合使用。
    它是市场上唯一利用通用连接技术，在任何条件下通过无扰动性闭环测试实现整定的PID参数整定产品。通过采用带基于模型整定方式的耦合闭环测试和识别技术，本产品使用单一平台同时测试、整定多个回路并记录历史趋势。
    通过相对于工艺操作点以较小的阶跃测试幅度，来确保闭环回路测试的有效性和安全性。还可以对现在还没有控制回路的地方，在开环回路条件下进行整定。
    降低装置波动和操作成本，实施简单，整体上提高了工艺的可操作性和稳定性，效益来自减少不合格品，降低操作成本，提高产品稳定性，以及提高处理量。 

2.对企业的整体效益

•     ● 提高所属所有工厂现场的控制性能
•     ● 通过采用单一的最佳实践解决方案降低采购成本，适用于所有常规控制平台
•     ● 通过基于条件的维护（Condition-BasedMaintenance）最大限度地减少控制资产性能下降所造成的影响
•     ● 提高效率和盈利能力

3.对操作的效益

•     ● 提高工厂处理量
•     ● 减少过程的波动
•     ● 提高产品质量
•     ● 提高产量
•     ● 降低能耗
•     ● 通过基于状态的维护降低成本并提高效率

4.对维护的效益

•     ● 单一整定工具，适用于所有常规控制平台
•     ● 扰动较小的闭环整定方法，使回路整定更加简单，更加有效
•     ● 自动测试功能，减少人力需求

5.整定方法

    一种闭环回路整定方法，提高工厂的生产率，同时减少停车时间和维护成本。

6.自动闭环回路测试

•     ● 在闭环条件下测试
•     ● 同时测试多个回路-从而节省大量时间
•     ● 安全的阶跃测试方法

7.闭环回路建模

•     ● 使用闭环数据
•     ● 从闭环数据开发准确的开环模型
•     ● 在有足够信息的情况下使用正常操作数据
•     ● 模型质量定量分级（从A级→D级）

8.整定和模拟

•     ● 使用估计的开环模型快速整定
•     ● 模拟投用和负载抑制响应曲线
•     ● 进行鲁棒性分析
•     ● 与当前整定进行比较

9.产品特点与优势

    ● 在闭环回路中同时整定多个PID控制器;

    ● 一个功能强大的闭环回路整定解决方案;

    ● 通过非介入式闭环测试来整定在减少停车时间、降低维护成本的同时提高工厂生产率，降低装置波动和操作成本。

1.先进控制器

    本产品是天河智星（北京）科技有限公司多变量控制和优化技术的核心套件。它基于鲁棒多变量预测控制技术，集设计、实施、维护于一体，实现工业过程效益最大化。其主要特点为：

       ●区域控制及漏斗技术——采用区域控制这一专利技术，可在控制器求解同时满足控制及优化目标的

最佳操作方案时，尽可能减少模型的不确定性所造成的影响。在实现被控变量目标时不强求遵循特定的

轨迹，而是采用所谓“漏斗技术”，这样为控制器提供了更多自由度，以保证实现控制过程的动态优化。

       ●被控变量“性能比”——其中每个被控变量都有一个叫“性能比”（Performance Ratio）的

参数，可直接调节该变量来控制闭环响应速度，而对其它变量没有影响。该参数不同于变量权重因

子，每个变量权重因子的调整会影响其他相关变量。所以与其它通过调节权重因子来调节响应速度方式相比，“性能比”的调节更简单有效。

       ●前馈响应调节——先进控制技术都是前馈加反馈的预测控制，但唯有本产品采用专门的前馈响应调节。用户可根据前馈模型的可靠性调节控制器对各前馈输入的响应程度。

       ●目标优化——内置线性和二次目标函数：线性目标函数可实现某变量的最大或最小化，二次目标函数则可实现某变量所确定的目标的优化。用户可根据实际生产情况和市场信息，通过设置相关变量线性或二次优化系数构建合适的目标函数，该过程可在线进行，十分方便。与其它同类产品不同的是，目标函数的参数既可以是操作变量，也可以是被控变量。

       ●在线增益修正——可在线修改模型增益及滞后时间，这一功能非常有利于对控制器的投运调试和日后维护。如果再结合其它增益调节技术，该产品在非线性领域也能得到很好的应用。

2.软测量模型开发及化验室校正工具

    该工具是用于开发在线预测和软仪表应用模型的最新的数据分析和回归工具。作为天河智星（北京）科技有限公司先进控制套件的一部分，该工具为用户提供低成本的过程监视和改善控制与优化质量，减少对实验室分析和在线分析仪的依赖。

    其使用一组先进数学工具，包括通用最小二乘（OLS）、加权最小二乘（WLS）和偏最小二乘（PLS）

回归和用户输入结构（UES）模型对复杂数据集进行详细分析。基于主元分析（PCA）和统计变量排序的

变量选择方法非常简单。此外，该工具还具有动态补偿和自动的变量联合与传递功能。

    其数据分析和软测量建模工具大大简化了工艺变量关联关系的辨识和软测量开发。这些关联将使用

户可以在线更好地了解工艺操作，从而推动实时质量控制、改善工程监视、先进控制与优化应用。

    本工具既可以开发线性模型，也可以开发非线性模型，该模型既可离线应用，也可在线应用。还能通过离线分析化验数据或在线分析数据进行模型精度的反馈校正。其离线和在线模型可以参与先进控制和优化应用，用以提高装置效益。

    软测量模型的开发方法将基于工程设计的计算与该工具中最新的实验回归技术相结合，广泛利用已有的工艺过程经验。这些工程设计计算通常包括热平衡、物料平衡、压力补偿温度、第一原理状态方程和简化的比例、差值计算，便于作为其模型的输入数据。

    其功能包括在线/离线应用的线性和非线性模型开发。在线应用实施中，通过定期使用实验室或在线分析仪的反馈的数据对模型进行更新，有效保持模型的精度。离线和在线模型可与天河智星（北京）科技有限公司的其他应用组件如先进控制应用软件或实时优化软件无缝对接，增加装置效益。

3.模型开发环境

     该组件是天河智星（北京）科技有限公司先进控制软件中的模型开发环境，具有模型辨识、控制器组态、离线仿真功能，可支持多文件格式环境、可以同时查看和管理多个文件。

     其数据可视化工具包括：

•        ●多变量和单变量趋势，散点图，3-D数据立方体，平行坐标图，数据表图。这些都可以进行交互式缩放操作。
•        ●大量的数据和模型视图选择，包括各种应用类型（控制器、软仪表等）的高度一致的模型品质（用颜色表示）的统计指示。

        模型辨识技术包括：

•         首次建模（离散时间模型）

•        ●有限脉冲响应模型（FIR）： 多输入多输出（MIMO）响应模型。独有的辨识技术可以确保开环条件
• 下的无偏和一致估计。支持位置式和速度式。它是先进控制软件中的典型的初次辨识建模方法。
•        ●预测误差模型（PEM）：应用首次模型辨识的备选方案。包括含多输入ARX、ARMAX、ARIMAX、输出
• 误差和Box-Jenkins等模型类型的所有黑箱模型。其中后者在闭环条件下具有一致性，是高斯干扰的最大似然估计器。自动纯滞后估计确保最小阶次模型的计算。PEM方法也自动确定模型响应时间。
•        ●全局多阶段算法（GMS）：GMS是带高/低带宽滤波和自动降阶的多阶段辨识方法，它提供了在真实的任何条件（MIMO、闭环、低s/n比，输入输出扰动等）的全自动高精度辨识，理想情况下适用于实时在线辨识或离线情况。
•        ●置信度约束和统计边界：所有离散模型都要建立置信度约束和统计边界。模型品质的统计汇总也将
• 提供。这些统计结果自动指示模型是否可以在闭环条件下使用。

• •         二次建模（模型降阶和不一致排除）
•        ●拉普拉斯、预滤波ARX和输出误差参数建模：这些方法用于自动创建其中的连续模型。参数模型用
• 于降阶和排除首次模型的不一致。在这个过程，创建低阶、连续模型。
•        ●用户可以选择手动输入参数模型信息。当模型已经知道后可以通过重写自动结构或通过手动步骤来
• 实现。也向用户提供了自动重写模型阶次的灵活性。
•        ●为了考虑模型矩阵中的已知影响，参数模型结果可以被锁定。

        该组件还提供有控制器离线仿真功能，使用简单、集成、图形环境运行应用以测试各种情况。

1.简介

    实时优化软件是一个多单元和工厂范围内的动态优化解决方案，提供显著的、可持续的实时优化利润，而不需要大规模严格的过程模型。其优势包括：

    1.提高了全厂范围的性能和盈利能力

    2.减少了设计和维护的工程工作量

    3.成本效益的实施利用现有的先进控制软件

2.动态全厂优化

    实时优化软件是天河智星（北京）科技有限公司的先进控制套件解决方案集的高级控制和优化。实时优化软件以可持续和可维护的方式提供动态的工厂范围内的优化利益。实时优化软件的独特之处在于它能够跨越多个工艺单元或整个工艺工厂，以提供提高工厂盈利能力和整体工厂控制。

3.与现有程序的集成

    实时优化软件与先进控制器应用程序集成，为实时优化（RTO）问题提供具有成本效益和用户友好的解决方案。通过解决多单元和全工厂的优化，天河智星（北京）科技有限公司的实时优化软件代表了一种创新技术，重新定义了工艺行业中的RTO方法。

    实时优化软件不依赖于稳态、基于第一原则的建模系统，而是依赖于测量的流程关系，并充分利用底层先进控制器应用程序中的动态流程信息。使用这种方法，实时优化软件能够提供传统RTO的经济效益，并大大减少工程工作量。

4.全局优化与鲁棒优化

    实时优化软件是作为一个动态优化层，基于利润控制器技术之上的多变量控制。

    实时优化软件成功的关键是其基于动态二次规划（DQP）技术的专利合作控制和优化算法。这种合作优化方法协调跨多个先进控制器应用程序的全局优化解决方案，以动态补偿控制器之间复杂的干扰关系。

    同时，它结合了控制级模型、全局和局部约束，不仅确定了最优操作点，还确定了到该点的最优和可行路径。

    实时优化软件是天河智星（北京）科技有限公司分层过程优化方法的一部分。

    目前还没有可比较的产品可以提供实时执行、动态解决方案协调和确定达到最大利润点的最佳可行路径。

    通过利用单独过程模型中获得的非线性增益信息对实时优化软件和先进控制器的模型进行更新，可以方便地将实时优化软件与先进控制器集成，改进优化和控制。实时优化软件与先进控制器结合，提供非线性无约束的全工厂优化和控制能力。

5.实时优化软件提供了以下独特的好处：

    ●基于分布式二次规划的稳健专利技术，确保了控制和优化的有效处理

    ●改进的实时优化软件实现了与传统的稳态RTO解决方案相当的优化优势，但具有较低的实现和后续维护成本

    ●全工厂范围的实时优化软件用于动态优化整个工艺工厂

    ●可扩展的解决方案——实时优化软件应用程序易于开发，并将其集成到整体优化范围中

6.无稳态要求——与传统的RTO解决方案需要稳态工厂运行来确定新的最优状态不同，实时优化软件以1-2分钟的频率执行，并确保其解决方案的动态可行性，即使工厂没有处于稳态状态。

    实时优化软件应用程序的设计、实现、操作和维护与其他先进控制套件产品的方法非常相似，从而减少了运营商和工程师培训。

7.实时优化应用程序

    实时优化软件适用于大多数流程优化应用程序，并跨越多个流程单元，包括：

1. 精炼应用

    实时优化软件已被用于优化众多的炼油单位。例如，实时优化软件通过由平行原油和水处理单元组成的系统最大化总原油产量，同时在下游馏分混合池中保持严格的产品规格。

2. 石化应用

    实时优化软件已应用于超过15家乙烯工厂，典型的乙烯总产量增长4%。乙烯工厂的应用是全工厂范围内的优化范围的完美例子，它能提供显著的非线性控制和优化效益。

3. 油气应用

    实时优化软件已应用于液化天然气设施，通过协调三个并行处理列车之间的饲料分配来优化工厂吞吐量。

4. 纸浆和纸的应用

    实时优化软件已应用于热机械纸浆线，以控制最终的纸浆质量，其结果包括降低功耗和提高纸浆质量。

8.气化炉机理模型计算工具

    气化炉是现代洁净工业煤气化过程中的关键单位。在以往的实践中，煤气化炉的模型建立比较复杂，耗时，难度大。它需要煤特性的定义、气化反应的计算以及几个一般单元操作的组合。通常需要有一个集成的解决方案，用于模拟煤气化炉单元。UniSim提供的煤物性定义工具和标准的气化炉单元模型Gasifier, 用于在稳定或动态下工艺机理计算。

    在 UniSim Gasifier模型中，用户可以自由配置进料类型。例如，GE-Texaco 气化炉模型，可以配置两个进料流：氧气和煤浆；建立GSP气化炉模型，可以配置三个进料流：氧气、蒸汽和粉煤。具体模型内容如下：

    热解区（CSTR 模型）

    ●高温高压、可控化学反应

    ●短暂的停留时间

    ●经验模型预测煤的产品分布

    燃烧&气化区（PFR模型）

    ●产生合成气原料，煤渣进入急冷区

    ●均相和非均相反应同时求解

    ●预测合成气组成和煤炭残留

    急冷区（分离模型）

    ●气体和熔灰在水中急冷

    ●熔灰或熔渣从底部排除

    ●分离模型——合成气、废水和煤渣

    支持稳态和动态，适用于常见的炉型。

    UniSim Gasifier气化炉工艺机理模型可以根据输入的煤种特性数据、当前的操作工况（总负荷、氧煤比、合成气压力等等），预测气化炉的炉膛温度、合成气中有效气体的百分含量以及气化炉运行周期。