利用嵌入到自動化軟件中的比例-積分-微分（PID）整定工具，有助于識別理想的整定值，并在無需干擾過程的情況下對其進行維護。

考慮過程工業的變化以確保一致性，需要 審慎的控制回路整定，在更復雜的場景 中，可能需要先進的過程控制策略。在過程工 業中，產品組份、生產率甚至人員的變化都是 常態。過程受到各種因素的干擾，會影響質量和性能。許多工廠都在盡力配置足夠的人員， 來執行回路整定和高級控制。

企業不需要為了監控和整定控制回路而調整人員配置和進度表，這樣調整可能會延 遲其它關鍵工作。許多組織希望控制系統（過程運營的核心技術）成為一種戰略工具，以幫助維持適當的比例 - 積分 - 微分（PID） 整定。

使用集成到現代控制系統中的 PID 整定工具，過程控制人員可以根據需要來整定過程以適應變化，并自動整定過程以獲得更好的性能和質量。使用控制系統集成 PID 的那些工廠，通常在產量、能源成本、質量變化和設備可用性方面具有明顯優勢（圖 1）。

▎圖 1 ：經過適當整定的控制器，可帶來顯著的運營優勢。圖片來源：Emerson

嵌入式回路整定工具實現更輕松的控制

市場上有各種各樣的工具，可幫助相關人員更好地整定工廠過程的控制回路，這會使選擇變得困難。性能、成本和易用性的最佳組合，通常來自嵌入控制系統自帶的控制回路整定工具，因為集成回路整定技術可以利用已存儲在控制系統中的所有配置數據。這有助于確保從執行回路整定時，關鍵數據就正確無誤，無論人員對過程或控制回路做出何種更改，這些數據都會自動同步。

工程單位、整定變更、回路標簽、過程變量縮放比例和其它 PID 選項，在過程值變化時自動更新并反映在嵌入式整定工具中。這減少了維護回路所需的人員數量，并可以減少或消除數據輸入錯誤的風險。

使用外部工具時，復制控制系統數據庫、修改數據庫和設置復制所需的服務會增加成本、時間和出錯的可能性。相反，如果控制系統中已經安裝了嵌入式回路整定工具，就消除了重復工作。設置一個集成系統，通常只需要點擊幾下鼠標就能激活軟件。

發電廠中的按需整定

對于一個近 50% 的控制回路表現不佳的電廠來說，運營人員發現自己花了太多的時間來處理麻煩的回路。工程團隊在其控制系統上使用嵌入式工具包來識別回路動態，甚至整定工廠中最復雜的回路。

使用直接從控制系統收集并情境化的過程數據和配置細節，團隊創建了一種結構化的方法來識別控制性能問題的根源，并開發了適當的回路整定參數。

實施嵌入式控制回路整定，可以顯著提高整個工廠的性能。更好的 PID 調節改善了工廠的控制性能，提高了產量，同時降低了能源成本，質量也更穩定。

過程感知推動更平穩的過程變更

導致控制環路調整占用大量時間的主要因素之一是需要手動操作，以保持過程感知并了解變化對生產的影響。如果生產參數變更時，過程動態隨之發生變化，則PID 整定參數也必須隨之變化，從而確保最佳性能。

在執行閉環控制時，最先進的回路整定工具使用過程學習工具來開發可靠的過程模型。這些過程學習工具全天候在后臺運行，識別過程模型并與當前模型進行比較。當過程動態發生變化并偏離現有模型而導致問題時，自適應整定系統會提醒電廠人員，需要執行進一步的整定。運行人員或工程師可以利用該界面，根據新的過程模型更新整定參數。

自適應整定，不僅可以使工廠人員對必要的 PID 整定保持警覺，而且無需人員手動監控回路整定，還可以幫助運行和過程控制人員預測過程性能。如果自適應整定軟件過于頻繁地提醒運行人員需要進行新的整定，團隊可以很快看到過程動態中正在發生變化。然后，他們可以將過程模型的參數與當前或過去的狀態變量進行比較，以識別模式和關系，并確定導致這些問題的根本原因。

聚合物工廠的嵌入式整定

在大型聚合物工廠，反應爐溫度控制系統性能不佳會觸發安全系統動作，從而導致反應爐停機。反應爐啟動時間長，頻繁的產品配方變化，都會加劇這一問題，從而導致溫度穩定時間較長。

由于不同的產品配方需要不同的整定，因此減少反應爐停爐并不像為漿液回路創建一個“一勞永逸”的整定策略那么簡單。相反，該團隊轉而使用嵌入控制系統中的回路整定工具包，來測量不同產品配方組的反應爐及其冷卻劑系統的復雜過程動力學。然后，使用自適應系統管理不同產品配方的整定。

嵌入式整定過程提高了過程性能。運營團隊將啟動和產品配方變更時間縮短了 40%，一些產品的生產率提高了 35%。

整定交互回路

在一些復雜的工藝過程中，手動整定是不夠的。在這些過程中，多個 PID 回路之間存在高水平的交互。或者，在其它情況下，運行人員通過控制約束來優化過程，并嘗試將這些參數盡可能接近最小或最大值，以實現最佳性能。在這些以及其它復雜的控制環境中，團隊通常轉向自適應過程控制。

自適應控制使用來自過程學習的信息，該信息識別過程模型中與特定狀態變量相關的變化。自適應控制自動更改狀態變量多個區域的 PID 調節參數，以保持所需的回路響應，無需手動干預。運行人員的工作更多聚焦于監督的角色，這使他們能夠騰出時間完成其它任務。該過程更穩定，產量更高，還有助于確保更穩定的質量。

天然氣工廠的自適應控制

在一家大型天然氣工廠中，由于關鍵控制回路超出其設定值或圍繞其振蕩，因此未能達到質量規范的要求。運行人員被迫頻繁干預以進行調整，或者將回路保持在手動模式下運行。過程中斷不僅導致報警、跳閘和釋放閥打開，而且頻繁的變化也縮短了工廠控制閥和其它設備的壽命。

作為控制系統升級的一部分，過程控制人員實施了自適應控制。使用嵌入到其新控制系統中的自適應整定和控制軟件，控制器在整個工作范圍內保持了所需的響應，并減少了波動。

如今，工廠的回路保持在自動模式下，并在整個運行范圍內保持良好的性能。流量、溫度和組份等得到更精確的控制，改善了產品質量、產量、能耗、運行人員效率和設備壽命。

利用控制系統的優勢

適當整定的控制回路，對于高效的運營至關重要。在當今的環境中，存在人員短缺的問題，同時對性能的期望值也在不斷增加，執行手動 PID 調節不再是最佳解決方案。幸運的是，處于運營核心的工具，即工廠的控制系統，包含并管理維護適當整定的回路所需的所有數據。

此外，即使在最復雜的環境中，最先進的控制系統也已經包含了解鎖數據價值所需的工具，可以更快、更容易地進行 PID 整定，并實施先進的控制策略來提高性能。

通過控制系統中可用的強大軟件和情境化數據，可以有效幫助企業提高質量、產量，降低能耗，同時讓經驗豐富的人員專注于其它更重要的任務。

關鍵概念：

■ 探索嵌入式回路整定工具如何提供更易于使用的控制。

■ 了解過程警覺如何推動更平穩的過程變化。

■ 學習嵌入式整定優化、交互式回路。

思考一下：

您是否重新考慮過控制回路優化的策略？

審核編輯：劉清