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全开放控制系统的中间件技术

    FCS的竞争将聚焦于应用软件的竞争

    取决于应用软件,而整个系统的可靠性也与应用软件的可靠性息息相关。笔者在文献[3]中赞同文献[4]的观点而在此处延伸至FCS:FCS的竞争多半取决于谁能拥有解决复杂控制问题的先进软件。

    笔者长期从事石油化工生产过程计算机控制的开发应用,对此感触甚深。应用软件有稳态优化、先进控制及基础控制软件等,而其能否取得实效则在更大程度上取决于对生产过程的了解深度。

    近些年来,按长官意志办事变相“强行”推销国外优化、先进控制软件的事,笔者有亲身体会。然而,大多都象“保健品”那样效果难以言明。投入不少而效果不大的原因,笔者分析主要有以下几点:

    (1) 对生产工艺及其控制要求并非十分了解而应付之事有之,例如对渣油汽化工艺一无所知的某外国软件商拿到合同后向笔者咨询之事令笔者嗤之以鼻;某厂优化及先进控制项目仅由外商以合同金额叁千分之一不到的代价装了两台微小量程的H2流量计使操作工有据可依而获效益;搞FCC(催化裂化)优化先进控制开发者不知回炼比降低是否是效益的直接体现。

    (2) 优化或先进控制的目标不符合要求,例如,大多炼厂炼量不足,而指标却是处理量最大而不是轻油收率最高等。

    (3) 优化的指标大多是稳态指标,然而实际生产过程不是因原料变化(例如原油供应变化)或加工方案变化或其它原因而常处于动态过程之中,就是稳态时间太短,致使指标游移不定而收效甚少。

    自从DCS介入过程控制以来,国内对DCS的使用大多停留在代替常规仪表的水平上,如何充分发挥其潜力或开发一些新型控制算法有针对性地解决诸如炼厂原油切换带来波动、缩短切换动态过程等则基本上无人问津,绝无立项啃这种“硬骨头”的,而且也不可能为解决生产实际问题在国家立项攻关的。大多均因水平低无多少高深理论、数学推导而不屑一顾!事实却不然。以笔者致力于大型氨厂一段转化炉水/碳控制系统的开发、设计、实施[5]而言,深深体会到:只有比工艺人员在某些方面对工艺及控制要求的了解程度还深,才能搞好基础控制与先进控制。该系统国外原设计十分差强人意,常导致全厂联锁跳车!笔者曾针对四川化工厂、大庆化肥厂及齐鲁二化现场提出按预联锁概念设计控制方案,但三个厂的原料气供应不一样而又作不同的具体处理,以后者的设计实施方案[5]最为完备,完全解决该厂因原料含碳量波动而带来的生产问题。这其中,按实际负荷与标称负荷,以及返氢量的扣除等概念的使用与计算,是笔者对该生产工艺了解的深度出乎于工艺人员意料之外,该系统在现场投运大获成功而长期交付使用。但是,某博士生导师此后在某现场投运同样系统时却招致全厂联锁跳车。此处并非揭人之短,而只是想说明这样一个问题:解决实际工程问题并非不屑一顾之易事,尚宜正视之而不要回避!

    文献[5]中提到,该系统在现场投运之前发现了该DCS中某种功能模块的问题后,反映至该公司总部未获答复,后来笔者在自己开发的功能模块中发现问题所在后轻易而举地解决了。同样,赋予预联锁功能的控制系统对实施控制算法的功能模块有逻辑量同步处理要求,据之开发的功能模块应用软件岂不是有其独到之处。笔者设计这套控制系统当时使用C3变字长浮点运算使控制站的时空开销大增,原本可以使用255个功能模块的,但实际只使用80个模块就无Free Time了。当然,这对现在CPU芯片而言已不成问题了。另外,据笔者体验:DCS或新型FCS,其中应用软件—功能模块如按OPC标准有互操作要求的话,其难度与复杂程度远超过原有的。而且,互换性测试通过了,未必其可靠性就不出问题。上面提到Y公司DCS控制模块问题,在20吨快锅(大修后开工先投运)点火不到2小时就导致熄火!所以,对控制算法的功能模块必须要由有工程经验者逐一仿真调试,应做到万无一失才可找一个现场测试投运,到现场考核是绝对不允许调试改程序的!这就是开发控制功能(模块)程序难点所在。还因为如此,其它计算机软件都有升级换代的,唯独只有控制功能模块无升级换代,常见的只有功能模块扩充或引入新的功能模块。例如,Y公司功能模块尽管扩充了很多,但类似于常规仪表的4个端子结构一直沿用其现有DCS产品。

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