先進(jìn)過程控制和優(yōu)化2004年2月先進(jìn)過程控制和優(yōu)化目標(biāo)采用先進(jìn)過程控制和閉環(huán)實(shí)時優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)高效低耗2.先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)先進(jìn)過程控制DMCplus集

SMCA和[DMC]之優(yōu)勢的新一代模型預(yù)測控制器產(chǎn)品質(zhì)量推斷AspenIQ開發(fā)和實(shí)施推斷成品質(zhì)量的新技術(shù)閉環(huán)實(shí)時優(yōu)化RT-OPT控制器性能監(jiān)控新穎AspenWatch技術(shù)及服務(wù)程序，用于控制器性能監(jiān)控和診斷3.先進(jìn)過程控制穩(wěn)定操作過程卡邊操作動態(tài)實(shí)測模型APC運(yùn)行周期-分鐘新一代APC技術(shù)DMCplus?產(chǎn)生顯著經(jīng)濟(jì)效益(3%-5%)智能化工廠技術(shù)的基礎(chǔ)4.幫助客戶在最優(yōu)點(diǎn)操作先進(jìn)過程控制5.先進(jìn)過程控制

AspenTech公司已安裝了2000個APC系統(tǒng)，商品化應(yīng)用占世界市場份額的70%

AspenTech公司具有世界上第一流的先進(jìn)控制專家

AspenTech公司的工程方法是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵

DMCplus及AspenWatch，AspenIQ領(lǐng)導(dǎo)模型預(yù)測控制新潮流6.基本規(guī)則先進(jìn)控制的基本規(guī)則是：如果你能夠更深入地了解生產(chǎn)過程，你能使生產(chǎn)過程控制的更好。7.先進(jìn)過程控制與優(yōu)化系統(tǒng)正是利用

模型來更深入地描述生產(chǎn)過程。在線模型將在計(jì)算機(jī)上實(shí)時地運(yùn)行。模型

有助于我們深入了解生產(chǎn)裝置8.多變量動態(tài)模型概況9...控制變量1控制變量2控制變量3操作變量2操作變量3前饋?zhàn)兞?操作變量1時間多變量動態(tài)模型10.使用以前和目前過程測量數(shù)據(jù)以及過程目前狀態(tài)，在線模型可預(yù)測控制變量未來的變化軌跡。時間t=0模型模型預(yù)測控制11.控制器將計(jì)算出操作變量的控制作用以使未來控制變量在整個時間區(qū)間內(nèi)誤差最小，并確?？刂瀑|(zhì)量。時間t=0控制模型預(yù)測控制(2)12.就高性能的控制品質(zhì)而言，常規(guī)PID控制器不能達(dá)到應(yīng)有的控制質(zhì)量，因?yàn)樗鼰o法預(yù)測未來。PID控制器根據(jù)當(dāng)前的誤差反饋信息來調(diào)整控制閥，然而當(dāng)誤差出現(xiàn)時，為時已晚。模型預(yù)測控制系統(tǒng)能通過可以實(shí)現(xiàn)的高性能的控制品質(zhì)來減少控制變量的波動。模型預(yù)測控制(3)13.即使已采用了統(tǒng)計(jì)過程控制方法，模型預(yù)測控制仍能進(jìn)一步提高效益。除了能夠提高控制品質(zhì)，控制器還可進(jìn)一步安全地操作在最優(yōu)卡邊控制下來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。這表明仍可增效降耗。模型預(yù)測控制(4)14.典型操作領(lǐng)域冷卻安全極限壓力速率預(yù)熱模型預(yù)測控制(5)15.先進(jìn)控制減少波

減少波動將使得操作更接近最優(yōu)卡邊控制無模型預(yù)測控制上限目標(biāo)安全范圍=

經(jīng)濟(jì)效益模型預(yù)測控制的經(jīng)濟(jì)效益16.DMCplus控制結(jié)構(gòu)與操作變量相關(guān)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)線性規(guī)劃模塊動態(tài)控制模塊DCS/實(shí)時數(shù)據(jù)庫過程控制變量操作變量操作變量設(shè)定值閥位值上下限及穩(wěn)態(tài)目標(biāo)值參數(shù)整定動態(tài)預(yù)測操作變量穩(wěn)態(tài)目標(biāo)值穩(wěn)態(tài)預(yù)測控制變量穩(wěn)態(tài)目標(biāo)值操作人員控制工程師預(yù)測模塊17.

DCS常規(guī)控制

先進(jìn)過程控制

優(yōu)化先進(jìn)控制和優(yōu)化產(chǎn)生的效益18.取決于裝置的生產(chǎn)情況，一般可增加3

5%的經(jīng)濟(jì)效益。先進(jìn)控制和優(yōu)化產(chǎn)生的效益19.流量回路1流量回路2流量回路3溫度回路1流量回路5壓力回路2溫度回路3溫度回路2流量回路4流量回路6溫度回路4壓力回路1操作人員給出DCS回路的設(shè)定值，設(shè)定值應(yīng)隨擾動及原料進(jìn)料變化而變化，因而，操作人員無法以高效低耗為目標(biāo)，實(shí)時地優(yōu)化協(xié)調(diào)并給出各回路的設(shè)定值。SP1SP2SP3SP4SP5SP6SP7SP8SP9SP10SP11SP12DCS

控制20.流量回路1流量回路2流量回路3溫度回路1流量回路5壓力回路2溫度回路3溫度回路2流量回路4流量回路6溫度回路4壓力回路1SP1SP2SP3SP4SP5SP6SP7SP8SP9SP10SP11SP12多變量模型預(yù)測控制能實(shí)時最優(yōu)地協(xié)調(diào)各低層DCS回路。DCS先進(jìn)控制與DCS控制21.正如我們所看到的，先進(jìn)過程控制能使工廠操作在最優(yōu)卡邊條件下，并產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

一些管理人員把裝置卡邊約束條件顯示在他們的辦公室以便及時了解問題之所在。約束條件可通過裝置更新來得以改善。最優(yōu)卡邊操作：新方法22.AspenTech擁有非常完善的工程方法，在項(xiàng)目實(shí)施過程需經(jīng)過：初步設(shè)計(jì)預(yù)測試(包括常規(guī)控制系統(tǒng)的參數(shù)校整)階躍測試設(shè)計(jì)投用通過初步設(shè)計(jì)，預(yù)測試和階躍測試可更深刻地刻畫生產(chǎn)過程工程方法23.

使用非線性模型來精確地求解最優(yōu)解模型將反映裝置目前的變化（閉環(huán)）

RT-OPT是第一流的閉環(huán)實(shí)時優(yōu)化器RT-OPT表明在建模上的投資是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的，它既可用于在線優(yōu)化，也可用于離線仿真。閉環(huán)實(shí)時優(yōu)化24.RT-OPT是整個生命周期建模的關(guān)鍵所在。在線模型也可用與離線仿真，原料選擇，計(jì)劃及維護(hù)等決策。同一模型--一體化策略RT-OPT25.控制與優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益DCS系統(tǒng)傳統(tǒng)的先進(jìn)過程控制實(shí)時優(yōu)化先進(jìn)過程控制020406080100020406080100效益%投資%26.例如:30,500b/d催化裂化裝置項(xiàng)目延期一個月=損失$90,000項(xiàng)目延期一年=損失$1,100,000項(xiàng)目的拖延=經(jīng)濟(jì)效益的損失D27.世界上最大的5個催化裂化裝置不約而同地選擇了DMCplus先進(jìn)過程控制器ToscoBaywayAmocoTexasCityLyondellCitgoRefiningHessVirginIslandsMarathonGaryville因?yàn)镈MCplus為他們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益大規(guī)模先進(jìn)過程控制系統(tǒng)顯著的經(jīng)濟(jì)效益28.APC重要應(yīng)用領(lǐng)域過程具有：相關(guān)、競爭的控制目標(biāo)不尋常動態(tài)特性多重約束裝置、操作、產(chǎn)品質(zhì)量過程必須：在最優(yōu)約束條件下操作緊密跟蹤優(yōu)化系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)定值平穩(wěn)地運(yùn)行在新的目標(biāo)值上29.煉油廠自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)過程計(jì)算機(jī)DCS管理信息系統(tǒng)全廠規(guī)模的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)劃和調(diào)度RT-OPT在線優(yōu)化常規(guī)控制系統(tǒng)過程APCDMCplusAspenIQ成分推斷多個裝置優(yōu)化AspenWatch30.RT-OPT穩(wěn)態(tài)檢測和數(shù)據(jù)有效檢查模型參數(shù)估計(jì)優(yōu)化應(yīng)用DMCplus多變量模型約束控制進(jìn)料系統(tǒng)反應(yīng)系統(tǒng)壓縮系統(tǒng)蒸餾系統(tǒng)過程儀表系統(tǒng)操作裝置DMCplus/RT-OPT集成31.先進(jìn)過程控制與實(shí)時優(yōu)化

ofRT-OPTTime(Hours)UnitProfitability($)majordisturbanceactualunitprofit(DMCpluson)potentialunitprofitRT-OPTImplementations32.計(jì)劃、調(diào)度、優(yōu)化一體化計(jì)劃調(diào)度控制優(yōu)化實(shí)際約束月平均日調(diào)度原料、成品價格1234約束條件、訂單33.DMCplus和RT-OPT的經(jīng)濟(jì)效益增加產(chǎn)量增加反應(yīng)深度提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量降低能耗及操作費(fèi)用改善過程可操作性及安全可靠性34.DMCplus和RT-OPT效益煉油裝置效益裝置處理量典型經(jīng)濟(jì)效益(美分/桶)($百萬/年)常減壓5-10135Kbspd2.5-5.0催化裂化20-4038Kbspd2.8-5.6重整5-2525Kbspd0.5-2.3加氫裂化10-3026Kbspd1.0-2.9烷基化5-3510Kbspd0.2-1.3延遲催化10-4031Kbspd1.1-4.5輕組分10-2040Kbspd1.5-2.9異構(gòu)化5-1530Kbspd0.5-1.6潤滑減壓10-4010Kbspd0.4-1.5芳烴15-2015Kbspd0.8-1.1MTBE煉油28-404Kbspd0.4-0.6MTBE世界規(guī)模級裝置50-8015Kbspd2.7-4.435.AspenTech經(jīng)驗(yàn)

DMCplus常減壓分餾催化裂化加氫裂化催化重整延遲焦化烷基化異構(gòu)化(Penex)天然氣裝置(NGL)烯烴芳烴氧化反應(yīng)分餾

RT-OPT常減壓分餾催化裂化催化重整烷基化加氫裂化異構(gòu)化(Penex)烯烴>50>50>30>40>30>20612655>300

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10842241636.領(lǐng)導(dǎo)先控與優(yōu)化新潮流采用AspenTech技術(shù)的公司有：Exxon ChevronProducts Amoco BPMobil SunCompanySuncorWestlakeCitgoYPFRepsolKNPC Phillips StarEnterprise Texaco LCR,LPCARCOProducts NatrefMOLValeroPdVSA37.謝謝！38.乙烯DMCPlus控制器設(shè)計(jì)DemethanizerEthaneRecyclePrecutDeethanizerEthyleneProductRxRC2SplitterDepropanizerC3SplitterCGCC2RefrigC3RefrigFurnacesFractionatorQuenchH2/CH4FuelOilGasolinePropylenePropaneC4+DPSpeedDMCplusDMCplusDMCplusDMCplusDMCplusCompositeLP39.APC/OPT結(jié)構(gòu)RT-OptCompositeLPCGCDMCplusColdsideDMCplusMovePlanDCS/IMSPlatformMovePlanFurnaceDMCplusPVSPData&ConstraintLPTargetSeveritiesSteamRatiosCompositionLimitsSuctionPressuresFeedRatesConstraintsConstraintsEnergyCompositionsTemp’sPressuresStability40.閉環(huán)實(shí)時優(yōu)化流程圖

MeasurementsEconomicValuesControllerLimitsControlandOpt.StatusInfo.PLANTSTEADY?MEASUREMENTVALIDATIONPARAMETERCALCULATIONSOPTIMIZATIONCALCULATIONSIMPLEMENTOPT.SETPOINTSLINE-OUTPERIOD90MINUTESWAIT1MINUTENONOSelectedPlantMeasurementsSelectedPlantMeasurements&ControllerLimitsPLANTSTEADY?LESSTHAN1MINUTE30MINUTES5MINUTEOPERATORREVIEW15MINUTES41.

AspenIQ是AspenTech公司產(chǎn)品質(zhì)量推斷（軟測量儀表）、建模及實(shí)施的高效軟件包。

AspenIQ使得線性/非線性在線推斷產(chǎn)品質(zhì)量（軟測量儀表）變得可能。AspenIQ具有分析儀及實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)在線修正模塊，并能自動地更新推斷產(chǎn)品質(zhì)量，以確保軟測量儀表精度。環(huán)保監(jiān)控能力AspenIQ?產(chǎn)品42.AspenIQ概述模型開發(fā)-IQ模型離線視窗NT/95軟件模型實(shí)施-AspenIQ在線在線、實(shí)時、計(jì)算機(jī)軟件支持多種模型型式(PLS,FIR,NN…)現(xiàn)場應(yīng)用可行成分推斷軟測量技術(shù)新穎卓越的軟件結(jié)構(gòu)與DMCplus和其他AspenTech產(chǎn)品可有機(jī)相連，可在不同平臺，包括DCS和IS界面43.

線性

PLS-適用于線性操作區(qū)域，用于處理具有線性關(guān)系的數(shù)據(jù)。

模糊

PLS-正在審理的專利技術(shù)。在模型開發(fā)前，使用模糊邏輯來處理數(shù)據(jù)，特別適用于具有稀疏數(shù)據(jù)的非線性區(qū)域。

混合型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-正在審理的專利技術(shù)。集PLS和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之優(yōu)勢，構(gòu)成混合型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。此模型可延伸傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理能力。AspenIQ建模技術(shù)44.

基礎(chǔ)軟件包-實(shí)施在線的軟測量的AspenIQ模塊的基本功能。穩(wěn)態(tài)檢測數(shù)據(jù)核算在線計(jì)算和變換化驗(yàn)室數(shù)據(jù)軟件包-基礎(chǔ)軟件包，加上數(shù)據(jù)采集、化驗(yàn)室數(shù)據(jù)核實(shí)及軟測量儀表校正?；旌仙窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件包-除了基本軟件包及分析室數(shù)據(jù)外，在線應(yīng)用AspenTech的獨(dú)特的混合型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。AspenIQ在線技術(shù)45.不需要編程及畫面界面。用戶界面友好，由流程圖生成建模界面。模型評估、數(shù)據(jù)品質(zhì)分析工具以及圖形分析工具變量選擇、時滯測定及動態(tài)分析等因素分析界面

自動生成

工程師實(shí)施及支撐視窗圖形界面（

GUI）模型具有分析儀和成分分析室數(shù)據(jù)修正功能。AspenIQ特色46.AspenIQ(virtualanalyzer)InferredMIandDensityarepredictedasafunctionof:

MI=f{%H2,%C2,%CX,(T)}UsesAnalyzerorLabFeedbackEliminatesLAB/AnalyzerTransportDelayReducesControllerSusceptibilitytoAnalyzerFailure/LABFrequencyAspenIQLabAnalyzerorPLSregression

orneuralnetwork47.DMCplusModelPredictiveMultivariableConstraintControlRespectsconstraintsoninputs&outputsCalculatespresentandfuturemovestoplanasmoothcontrolstrategyPerformseconomicoptimizationCapableofhandlingnonlinearprocessesFlexibledesignfeaturescoverswiderangeofprocessrequirementsProjectmethodologyassuressuccessfulprojectsRobustoperationNonlinear,rigorous,openequationmodelorregressed/neuralnetworkmodelLinearorNon-linearModel48.49.AspenIQ(virtualanalyzer)InferredMIandDensityarepredictedasafunctionof:

MI=f{%H2,%C2,%CX,(T)}

ReducedMIvariabilityAsp