利用霍尼韦尔ProfitLoop技术对环氧丙烷控制回路进行改造(3)

第一种方式是根据回路类型直接定义模型参数，然后再根据个体回路类型对模型进行修改。

第二种方式是通过现有的PID 参数进行计算得出。

第三种方法是通过阶跃测试获得系统模型。

第四种方式，如果有现有的系统拉普拉斯变换模型，也可以采用直接输入的方式。通过离线辨识模型的工具软件，可以把PKS 中的历史趋势导入该软件中进行离线模型辨识，也可以得到良好的系统模型。这种方法是实现Profit Loop控制的一种便捷的方案。

第一种方法主要是已知回路的动态特性，但又不想干扰整个流程的情况下使用。模型可以从事先定义好的回路动态特性中选择，根据相同厂区或者相关联的装置来分组，来区分具有相同动态特性的控制器。如图10 所示：

图10 根据回路类型建模

根据我们回路的特点，为了获取更准确的模型参数，我们决定采用阶跃测试的方法获得系统模型。

在进行测试之前，可以通过Profit Loop PKS Assistant 所附带的诊断工具对控制回路质量进行诊断,主要有两种诊断工具，Valve Doctor 和Loop analysis。如图11、图12、图13 所示：

图11  回路诊断工具

图12  Valve Doctor诊断工具

图13    Loop analysis分析工具

Valve Doctor 可以分析流量和压力回路的阀门粘性概率，这个分析会被自动执行。Valve Doctor 使用EPKS 的在线历史数据，或者当控制器被选定并且Profit Loop Assistant 打开时，Valve Doctor 直接从控制器获得的数据，这些数据被用来确定阀门是不是具有粘性。如果要实现有效的分析，Valve Doctor需要1 小时快速采集（比5 秒更快）的PV，OP 和SP 闭环操作数据。

Loop analysis 可以提供阀门振荡检测，阀门合适条件，PV/OP 的标准方差等信息。Loop analysis 提供了回路健康情况的指示。

在进行建模之前我们对要改造的回路进行了诊断，确定回路是符合建模要求的。

在没有其他模型数据的情况下（比如PID 参数或者现有拉普拉斯模型），并且可以对工艺过程进行一定程度的扰动。采用阶跃测试的方法建立模型是一个好的方案。

阶跃测试的测试条件主要有三部分构成，第一部分是定义阶跃测试一般性设定。如图14 所示：

需要设定阶跃测试所要进行的时间，当模型辨识工具辨识出的模型参数变化明显的，或者当测试时间到，模型质量还没有达到要求，阶跃测试会自动终结。

在Profit loop 软件中对模型的质量设置了5 个等级。该等级可以从模型识别算法中计算得到，用户可以自己决定要下装到控制器中使用的最低模型质量等级。在回路类型显示栏中，可以选择回路的类型，比如是否温度控制回路或者流量控制回路等。根据回路的特性选择是否为积分器。如果该回路直接连着阀门，是否为阀门选项选择是。如果该回路属于串级回路中的主回路，该选项选择否。

图14    阶跃函数测试一般性设定

阶跃测试第二项定义属于特殊设定。

如果该回路是积分器回路，进行测试时，控制器的状态必须设定为自动，如果该控制器不是一个积分器，进行阶跃测试时候，该回路模式必须为手动。在这两种情况下，模式属性必须都为程序模式。在测试类型下拉框中，选择是通过伪随机序列进行测试还是手动进行测试。如果测试类型是伪随机序列，必须输入阶跃测试测试范围变化的上限和下限。在估计响应时间栏目中填入以分钟计的估计响应时间，该响应时间为SP 改变引起PV 量的改变于3 倍正常噪声，该回路PV 值返回到稳态所用时间。如图15 所示：

图15   阶跃函数测试特殊设定

在高级阶跃测试设定中，可以修改执行频率，滤波等选项，并可以直接返回默认值。如图16 所示：

图16    阶跃函数测试高级设定

在完成阶跃测试设定以后，可以进行阶跃测试了。在阶跃测试进行过程中，可以看到当前的PV，OP 和SP 情况和未来的SP，OP 变化情况。

当模型质量符合要求或者一系列指示指明测试结果不再会改变很多的时候，测试将会终止。当模型的质量不符合要求或者测试结果变化很大的时候，达到最大测试时间，测试也会结束。当模型质量小于3 的时候并且预测性大于0.5。也可以手动停止测试。

测试完毕后，需要对测试的结果进行评估，如果测试结果的评级小于等于3同时对未来预测性的的数值大于等于0.5，这些情况一般被认为还是良好的模型。经过测试环氧丙烷皂化二级外回流冷凝器出口气相温度系统模型为

该模型评级结果为第一等，该模型的预测性为0.867，符合了我们对回路控制的要求。

当完成了测试结果评估之后，我们可以将模型下载到控制器中。当然也可以从控制器中把以往的模型上载到Control builder软件中Project和monitor的ERDB 数据库中。