CN1790198A - 过程控制方法和过程控制系统 - Google Patents

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CN1790198A
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永岛晃
大谷哲也
仲矢实
深野元太朗
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Yokogawa Electric Corp
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Yokogawa Electric Corp
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    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
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Abstract

一种过程控制系统，具有：数据存储部分，其保存从设置在工厂中的传感器输出的过程数据，所述工厂执行连续过程；跟踪信息处理部分，其根据保存在所述数据存储部分中的过程数据，获取在工厂中移动并以预定单位被离散的生成物的过程信息；状态估计部分，其基于所获取的过程信息估计所述被离散的生成物的特性；以及控制部分，其控制在工厂中设置的控制装置，使得估计值接近目标值。

Description

过程控制方法和过程控制系统
本申请基于2004年12月14日提交的申请号为2004-360818的日本在先专利申请，并要求该申请的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及一种关于石油工厂、化学工厂等的连续系统过程的过程控制方法，以及利用该方法的过程控制系统。
背景技术
在石油工厂、石油化工厂等的工厂中，在输入不同类型的原料并通过多个工序生产最终产品的连续系统中，完全基于反应器、搅拌器等的入口和出口处的各个定点的时间信息(例如，温度、流量(flowrate)、压力、组成等)来决定用于决定产品质量的控制变量，然后制造出产品。
图4示出了现有技术中连续系统过程的主要结构实例。设置用于混合不均匀的原料的原料罐1到3以及用于在各工序之间临时储存生成物的中间罐9，用以抑制质量波动。另外，为执行质量控制，在各工序(反应)总是利用分析器7、11等对各生成物的特性进行分析。
例如，专利号为3152253的日本专利文献披露了这样的现有技术：即，设置用于混合不均匀原料的原料罐和用于临时储存生成物的中间罐的技术。
将专利号为3152253的日本专利(第3页0014段到0016段，图1)作为现有技术参考。
然而，在现有技术中，在通过多个工序制造最终产品的连续系统过程中，原料罐1到3、中间罐9等的设置面积和设备维护成本是有待解决的问题。另外，在各工序中所执行的特性的质量控制检查也增加了制造成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种过程控制方法和过程控制系统，其无需使用按惯例设置在工厂中的任何原料罐或任何中间罐，就能容易地获得均匀的生成物，在流体、浆体、粉体等物质连续流动的连续系统中，以预定单位对物质进行离散，考虑各单位的过去历史进行控制。
本发明提供这样的一种过程控制方法：其包括如下步骤：保存从设置在工厂中的传感器输出的过程数据，所述工厂执行连续过程；根据所述保存的过程数据，获取在工厂中移动并以预定单位被离散的生成物的过程信息；基于所述获取的过程信息，估计所述被离散的生成物的特性；以及控制在工厂中设置的控制装置，使得估计值接近目标值。
根据该过程控制方法，利用状态估计模型对生成物特性进行估计，并且对控制装置进行控制，使得估计值接近先前给定的目标值。从而，能够执行精细操作，并且能够容易地使生成物的特性均匀，而无需使用如现有技术中的用来调整质量的任何原料罐或任何中间罐。
本发明还提供了一种过程控制系统，该系统具有：数据存储部分，其保存从设置在工厂中的传感器输出的过程数据，所述工厂执行连续过程；跟踪信息处理部分，其根据保存在所述数据存储部分中的过程数据，获取在工厂中移动并以预定单位被离散的生成物的过程信息；状态估计部分，其基于所获取的过程信息估计所述被离散的生成物的特性；以及控制部分，其控制在工厂中设置的控制装置，使得估计值接近目标值。
根据该过程控制系统，也可以提供与过程控制方法的优点类似的优点。
在过程控制系统中，过程信息可以是温度、流量或者压力的信息。
该过程控制系统可包括显示部分，该显示部分基于由跟踪信息处理部分获取的过程信息，显示生成物的环境随时间变化的趋势。在这种情况下，能够为现场操作员提供有用信息。
该过程控制系统可具有仿真器，该仿真器基于由跟踪信息处理部分获取的过程信息来仿真从传感器输出的过程数据。在这种情况下，过程控制系统能够更准确地对工厂的操作进行仿真。
在过程控制系统中，基于由跟踪信息处理部分获取的过程信息，仿真器可以通过比实时更高速的运转来预测生成物的未来温度随时间的变化。
根据该过程控制方法和过程控制系统，可以提供以下优点：
(1)由于以一个单位使连续系统过程中的生成物离散，执行精细操作，并使生成物特性均匀，因此能够不需要用于调整质量的原料罐和中间罐。
(2)由于以一个单位使连续系统过程中的生成物离散，并且状态估计部分基于关于生成物是由什么原料制成的和已经通过了什么工序这些跟踪信息来计算生成物的特性，因此能够减少特性分析次数。
(3)由于能在显示部分上显示由被离散的生成物承受的温度随时间变化(temperature history)的趋势，因此能容易地为现场操作员提供更有用的信息。
(4)能够提供遵从生成物的过程历史数据而对工厂操作进行仿真的仿真器，其通过比实时更高速的运转来容易地预测生成物的未来温度随时间的变化。
附图说明
图1是示出根据本发明的过程控制系统的一个实施方式的主要部分的结构图；
图2A到2C是示出了生成物A在反应器中如何流动的图；
图3是描绘出温度随时间变化的趋势的应用实例的图；以及
图4是示出了在现有技术中连续系统过程的主要结构的实例的图。
具体实施方式
下文将参考附图对实施方式进行详细说明。图1是示出根据本发明的过程控制系统的一个实施方式的主要部分的结构图。图1所示的过程控制系统具有工厂100、过程数据服务器110、跟踪信息处理部分120、仿真器130、显示部分140、状态估计部分150以及控制部分160。
传感器(未图示)设置在工厂100中的多个点上，并且将这些传感器的输出数据保存在过程数据服务器110中。
当需要获取在工厂100中移动且以预定单位被离散的生成物的过程信息(温度、流量、压力等等)时，跟踪信息处理部分120从过程数据服务器110中读取传感器的输出数据(过程数据)。
基于跟踪信息处理部分120的数据，仿真器130通过以比实时更高速的运转来预测以预定单位被离散的生成物的未来温度随时间的变化。
当需要时，显示部分140显示保存在跟踪信息处理部分120中的过程信息的跟踪信息和环境随时间变化的趋势等。
状态估计部分150根据从跟踪信息处理部分120输出的以预定单位被离散的过程数据来估计生成物特性等。换句话说，状态估计部分150基于生成物是由什么原料制成的和已经通过了什么工序这些跟踪信息计算(估计)生成物特性(粘度、聚合度等质量信息)。
由状态估计部分150估计的生成物特性的估计值被传送到控制部分160中。控制部分160执行控制运算确定控制指令(控制参数)，以使得特性估计值接近先前指定的目标值，并将该控制指令(控制参数)传送到设置在工厂100中的控制装置中(未图示)。
这样，在该实施方式中，以预定单位使连续系统过程中的生成物离散，随着被离散的生成物的移动同时考虑该生成物的历史，利用状态估计模型估计生成物的特性(质量信息)，以确定后面工序中的控制参数。从而，精细地控制了工厂100中的控制装置。
因而，生成物特性被控制得均匀。因此，完全不需要现有技术中所使用的用于调整质量的原料罐和中间罐。
图2A是示出了生成物A在工厂100的反应器中如何流动的图。温度传感器101和102安装在反应器的入口和出口处，用于测量温度。位置2到6示出反应器的内部，图2B所示的温度是利用由仿真器130所计算温度的温度随时间变化的趋势。
基于由跟踪信息处理部分120获取的跟踪信息，仿真器130通过比实时更高速的运转来预测生成物的未来温度随时间的变化。
图2C示出了直到生成物A在反应器中移动到位置4时生成物A承受的温度随时间变化的趋势。显示部分140显示这种温度随时间变化的趋势。时间T4后的虚线波形表示由仿真器130算出的生成物A的未来预测值。
图3是描绘出温度随时间变化的趋势的应用实例的图。在图3的实例中，如果在位置4生成物A的温度随时间的变化与过去的生产结果(如在位置4所期望的生成物A的趋势所示的温度随时间的变化)在很大程度上不同，则如图3所示，使得位置4后的反应工序中的温度比通常高，从而改善生成物A的特性。
本发明不局限于上述的具体实施方式，只要不脱离本发明的实质和范围，还可以包括各种变化和变型。

Claims (6)

1.一种过程控制方法，包括如下步骤：
保存从设置在工厂中的传感器输出的过程数据，所述工厂执行连续过程，
根据所述保存的过程数据，获取在工厂中移动并以预定单位被离散的生成物的过程信息，
基于所述获取的过程信息，估计所述被离散的生成物的特性，以及
控制设置在工厂中的控制装置，使得估计值接近目标值。
2.一种过程控制系统，包括：
数据存储部分，其保存从设置在工厂中的传感器输出的过程数据，所述工厂执行连续过程；
跟踪信息处理部分，其根据保存在所述数据存储部分中的过程数据，获取在工厂中移动并以预定单位被离散的生成物的过程信息；
状态估计部分，其基于所述获取的过程信息估计所述被离散的生成物的特性；以及
控制部分，其控制设置在工厂中的控制装置，使得估计值接近目标值。
3.如权利要求2所述的过程控制系统，
其中，所述过程信息为温度、流量或者压力的信息。
4.如权利要求2所述的过程控制系统，还包括：
显示部分，其基于由所述跟踪信息处理部分获取的过程信息，显示所述生成物的环境随时间变化的趋势。
5.如权利要求2所述的过程控制系统，还包括：
仿真器，其基于由所述跟踪信息处理部分获取的过程信息来仿真从所述传感器输出的过程数据。
6.如权利要求5所述的过程控制系统，
其中，基于由所述跟踪信息处理部分获取的过程信息，所述仿真器通过比实时更高速的运转来预测所述生成物的未来温度随时间的变化。
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