浏览次数：4709项目概况
伴随着科学技术水平的不断提升，以及工业互联网的快速发展，工业自动化控制系统得到了前所未有的发展机遇，全流程自动化控制需求越来越多，功能也越来越完善和复杂。
1.创新性
(1)实现流程工业全流程自动控制及一键操作。炼化装置作为流程工业的典型代表，多操作变量耦合、上下游流程关联是自控率一直以来的难点，多年来炼化企业投入了大量资金和人力，上马很多项目，仍然没有解决全流程自动控制。通过创新性研究，开发了非方多变量内模技术解决多变量耦合问题，从根本上改进了常规APC先进控制依赖于模型精度、容易失效的现状，保证了多变量控制的鲁棒性；基于能量及物料平衡组态设计流程控制算法，解决了上下流程的关联问题，实现了生产装置的一键操作。
(2)优选控制器形式和参数。针对装置中PID控制器结构不准确、参数不合理的状况，基于先进控制的思想去优化控制器形式(最多可以有8种形式进行优选)、整定控制器参数，解决了以往单回路控制不准确的问题。既要考虑单回路、也要考虑多变量、还要考虑全流程，既要考虑装置的各个单元，也要考虑装置的上下游和整体。
(3)实现最长无报警操作（或隐屏操作）。当全厂达到自控、平稳、安全的全流程自动控制水平后，装置进入最长无报警操作（或“隐屏操作”）状态。当外界产生较小波动影响时，装置可自控克服，恢复平稳率，无报警产生，不需要操作人员手动调整，装置持续在无报警无操作状态运行；当外界较大干扰来临时，装置局部控制无法完全消除干扰，产生提前报警提示，系统自动退出无报警操作状态，操作人员根据报警提示手动干预，干预后装置恢复全流程自动平稳状态，系统再次进入最长无报警操作状态。
(4)为精细化管理插上信息化“翅膀”。在炼化企业搭建基于树状结构的自控率监控系统、控制平稳率监控系统、报警及操作记录监控系统，并实现自控率、控制平稳率、报警和操作记录数据向总部设备完整性管理系统上传数据；各级领导、各级人员（包括所有操作工）都可以在办公电脑上查看，实现了透明化的考核、评比和监督。
通过上述创新性(1)～(4)的实现，实现了生产装置的全流程自动、报警梳理、一键操作、最长无报警时间操作，达到平稳操作、提高收率、增加产品合格率等目的。
2.先进性
通过全流程自控系统，炼油装置应实现以下指标：一是提升关键KPI指标，减少非计划停工：装置实时自控率≥96%，月均自控率≥98%； 装置实时控制平稳率≥96%，月均控制平稳率≥98%。“两率”提升后，人为干预的因素减少，设备运行在良好的工况下大大减少非计划停工；二是强化报警管理：装置日均发生过程报警次数降低90%以上，达到≤150次/100个控制回路；三是实现流程工业智能化：装置自控率达到或接近100%，可以在没有操作人员干预的情况下安全可靠、稳定地长时间(≥60分钟)自动运行，实现全流程自动化和一键操作；四是降低操作强度，提高生产效率：装置日均操作次数降低90%以上，达到≤100次/100个控制回路，人均监控装置数量由1～2套增加至4～5套，为优化内操人员配置，实行大班制奠定基础。
3.技术难度
(1).自控率和控制平稳率低是几十年以来长期没有解决的难题。长期以来炼油装置DCS自控率和控制平稳率一般在70%左右，部分企业只有30%左右。虽然企业多次组织国内外控制系统厂家开展PID参数整定、APC开发，但效果提升仅有10%。本成果通过以下组合拳才终于有效解决了这个困扰了几十年的难题：①.制定《中国石化炼化企业自控提升管理要求》；②.建立自控率监控系统、控制平稳率监控系统、报警及操作记录监控系统的信息化评比考核管理手段；③.单变量PID优化整定、多回路协调优化内模优化控制、基于能量及物料平衡的组态流程控制算法设计、报警梳理、一键操作、最长无报警时间操作的实现。
(2).装置整体的全流程自动、一键操作、最长无报警时间操作是第一次实现。以往的APC先进控制等各种技术大多是基于多变量的局部优化技术；本成果既要考虑单回路、也要考虑多变量、还要考虑全流程，既要考虑装置的各个单元，也要考虑装置的上下游和整体。本成果技术实施过程中涉及工艺、仪控、设备、信息、安全等多个专业，首先要确保在运装置安稳运行，并且需要实施工程师既懂工艺和信息，又懂仪表和自控原理。
(3).装置仪表、阀门及其它设备问题的发现、定性及整改。如果装置中存在仪表、阀门及其它设备问题，全流程自动、一键操作、最长无报警时间操作就难以实现。本成果给出回路控制品质的严谨描述，从控制品质及响应曲线的角度分析发现问题、缺陷，并定性及指导企业整改。
(4).高精度单回路控制问题、多变量耦合问题、流程关联问题。这几个问题在每套装置中存在，是必须面对和解决的问题。当问题解决不了的时候，各路研究人员往往把问题归结为：“大滞后”、“非线性”、“对象过于复杂”、“对象特性具有时变性”、“阀门问题”、“测量环节的问题”、“工艺不可控”、“干扰频繁”等。本成果给出本身稳、阀门更要稳的高性能无超调单回路控制器设计技术，给出非方多变量内模耦合解决技术，给出基于能量及物料平衡的组态设计流程控制算法，这些有效解决了技术难题。
4.经济效益
在实施全流程自控提升技术后，炼油8大类装置经济效益可观。以石家庄炼化为例，直接经济效益为8486.97万。具体表现在以下几个方面：一是节能降耗，比如1#常减压平均综合能耗下降0.545kgEO/t，处理量取312万吨/年，每1000千克标油价格为（税前）2340元，装置节约能耗效益为：312万吨/年×2.34元/Kg.标油×0.545Kg标油/t=397.9万元/年；二是提高收率，比如石家庄1#催化轻烃收率从59.05%提升至60.52%，环比提升1.47%，年处理量按86万吨计算，轻油与油浆差价按1500元/吨计算，轻油收率提升产生年经济效益为： 86万吨/年×1.47%×1500元/吨＝1896万元/年；三是减少非计划停工，比如石家庄1#催化为例，节约开停工能耗约118万元和吹扫蒸汽约75万元，合计193万元。
综上计算方法，石家庄、沧州、高桥、金陵、齐鲁、济南、安庆等7家企业为例，炼油八大类装置在节能降耗、提高收率、减少非计划停工等方面产生直接经济效益5.94亿/年。