间歇型化工装置及其控制回路性能实时评价方法、装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种间歇型化工装置及其控制回路性能实时评价方法、装置。其中，该方法包括：步骤1，实时获取化工装置的每个控制回路的自控状态、偏差值和偏差设定值；步骤2，对该间歇反应所预设的生产周期进行修正，并将修正后的生产周期作为计算周期；步骤3，根据每个控制回路的自控状态及计算周期，计算该每个控制回路在当前时刻的回路自控率；步骤4，计算该每个控制回路在当前时刻的回路稳定率；步骤5，根据控制回路中每个有效的控制回路的回路自控率和回路稳定率，生成化工装置的装置自控率统计数据和装置稳定率统计数据。本发明克服了现有技术中仅能对某一单个控制回路进行监测和评价的缺陷。
【专利说明】间歇型化工装置及其控制回路性能实时评价方法、装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工领域，特别是涉及一种间歇型化工装置及其控制回路性能实时评价方法、装置。
【背景技术】
[0002]统计分析表明，目前我国化工生产装置中30%的回路由于参数整定不合理或控制器问题并没有工作在最佳状态，60%的控制回路需要在线进行连续监测与性能评估。国际最佳实践表明，基础控制回路的改进能够使装置产能增加2%-5%，产品产量提高5%-10%，能耗下降5%-15%，降低次品率和非计划停车25%-50%。
[0003]目前我国大部分化工装置的回路工作状态监控仅限于在DCS中完成，受DCS功能所限，这种监控仅能够针对单一回路和短时变化，无法完成系统性计算并生成对化工生产具有整体指导意义的相关诊断报告。
[0004]基于上述原因，需要提供一种实时在线监控和评价方法，基于实时数据库对间歇型化工生产装置控制回路的性能进行评估，对回路性能如何、有无必要调节、有无可能调节和调节的裕度等问题提供数据分析结果和解决方案，目的是提高控制系统的经济效益。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种可在线对间歇型化工生产装置的控制回路工作状态进行评估以对生产进行实时指导的间歇型化工装置及其控制回路性能实时评价方法、装置。
[0006]为解决上述技术问题，作为本发明的第一个方面，提供了一种间歇型化工装置的控制回路性能实时评价方法，包括:步骤1，实时获取化工装置的每个控制回路的自控状态、偏差值和偏差设定值；步骤2，判断化工装置是否处于间歇反应过程中，如果是，则对该间歇反应所预设的生产周期进行修正，并将修正后的生产周期作为计算周期；步骤3，根据每个控制回路的自控状态及计算周期，计算该每个控制回路在当前时刻的回路自控率；步骤4，根据每个控制回路的偏差值和偏差设定值、以及计算周期，计算该每个控制回路在当前时刻的回路稳定率；步骤5，根据控制回路中每个有效的控制回路的回路自控率和回路稳定率，生成化工装置的装置自控率统计数据和装置稳定率统计数据。
[0007]进一步地，步骤3包括:计算某一控制回路在计算周期内处于自控状态的时间与计算周期之比，从而得到回路自控率。
[0008]进一步地，步骤4包括:计算某一控制回路在计算周期内的偏差设定值大于偏差值的时间与计算周期之比，从而得到回路稳定率。
[0009]进一步地，方法还包括判断化工装置的控制回路类型的步骤；步骤3具体包括:在控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果复杂控制回路的主回路与副回路均为自动状态时，则使复杂控制回路的自控状态检测点设置为自动状态；计算计算周期内自控状态检测点为自动状态的总时间与计算周期之比，从而得到回路自控率。
[0010]进一步地，方法还包括判断化工装置的控制回路类型的步骤；步骤4具体包括:在控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果复杂控制回路的主回路的偏差设定值大于偏差值、且副回路的偏差设定值大于偏差值，则使复杂控制回路的稳定状态检测点设置为真；计算计算周期内稳定状态检测点设置为真的总时间与计算周期之比，从而得到回路稳定率。
[0011]作为本发明的第二个方面，提供了一种间歇型化工装置的控制回路性能实时评价装置，包括:获取模块，用于实时获取化工装置的每个控制回路的自控状态、偏差值和偏差设定值；周期模块，用于判断化工装置是否处于间歇反应过程中，如果是，则对该间歇反应所预设的生产周期进行修正，并将修正后的生产周期作为计算周期；第一计算模块，用于根据每个控制回路的自控状态及计算周期，计算该每个控制回路在当前时刻的回路自控率；第二计算模块，用于根据每个控制回路的偏差值和偏差设定值、以及计算周期，计算该每个控制回路在当前时刻的回路稳定率；统计模块，用于根据控制回路中每个有效的控制回路的回路自控率和回路稳定率，生成化工装置的装置自控率统计数据和装置稳定率统计数据。
[0012]进一步地，装置还包括:回路判断模块，用于判断化工装置的控制回路类型；第一计算模块包括:第一设定模块，用于在控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果复杂控制回路的主回路与副回路均为自动状态时，则使复杂控制回路的自控状态检测点设置为自动状态；和第一计算模块，用于计算计算周期内自控状态检测点为自动状态的总时间与计算周期之比，从而得到回路自控率。
[0013]进一步地，装置还包括:回路判断模块，用于判断化工装置的控制回路类型；第二计算模块包括:第二设定模块，用于在控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果复杂控制回路的主回路的偏差设定值大于偏差值、且副回路的偏差设定值大于偏差值，则使复杂控制回路的稳定状态检测点设置为真；和第二计算模块，用于计算计算周期内稳定状态检测点设置为真的总时间与计算周期之比，从而得到回路稳定率。
[0014]作为本发明的第三个方面，提供了一种间歇型化工装置，包括上述的控制回路性能实时评价装置。
[0015]本发明可以对化工间歇生产过程控制回路的工作状态进行实时的、有意义的监控与评估，能够第一时间发现问题从而避免由于控制回路工作不佳造成的生产效率下降、甚至装置非计划停车。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1示意性示出了本发明中的间歇型化工装置的控制回路性能实时评价方法的流程图；
[0017]图2示意性示出了本发明在复杂回路时的流程图；
[0018]图3示意性示出了回路自控率的计算流程图；以及
[0019]图4示意性示出了回路稳定率的计算流程图。
【具体实施方式】
[0020]以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。[0021]本发明基于间歇型化工装置实时运行的工作状态信息，首先，判断化工装置是否处于正常开车状态下；第二，获取化工装置的各控制回路的实时工作状态、偏差值和偏差设定值；第三，基于化工装置实时运行的状态信息，判断化工装置是否处于某批次产品间歇反应过程中，如果处于间歇反应过程中，则更新计算周期，优选地，该计算周期是根据该间歇反应预先设置的生产周期进行调整得到的，例如，可以是该生产周期与间歇反应时间的差值。这样，便可根据控制回路类型的不同(例如，单回路和复杂回路)，在设定的计算周期内实时计算性能评价指标，当整套化工装置中所有控制回路的性能评价指标均在线计算完毕后，得到当前时刻化工装置的控制回路的自动投用率与工作平稳率，从而对化工间歇生产过程控制回路的工作状态进行实时的、有意义的监控与评估。
[0022]作为本发明的第一方面，请参考图1和图2，提供了一种间歇型化工装置的控制回路性能实时评价方法，包括:步骤1，实时获取化工装置的每个控制回路的自控状态(非手动控制状态)、偏差值和偏差设定值；步骤2，判断化工装置是否处于间歇反应过程中，如果是，则对该间歇反应所预设的生产周期进行修正，并将修正后的生产周期作为计算周期；步骤3，根据每个控制回路的自控状态及计算周期，计算该每个控制回路在当前时刻的回路自控率；步骤4，根据每个控制回路的偏差值和偏差设定值、以及计算周期，计算该每个控制回路在当前时刻的回路稳定率；步骤5，根据控制回路中每个有效的控制回路的回路自控率和回路稳定率，生成化工装置的装置自控率统计数据和装置稳定率统计数据。
[0023]在间歇反应过程中，会为该间歇反应所生产的某一批次产品设置一个生产周期。另外，由于是间歇反应，因而，会有间歇反应时间。这样，通过生产周期与间歇反应时间就能计算得到实际的反应时间，也就是本专利中所说的计算周期所对应的时间。
[0024]这样，便可以根据在计算周期内的各控制回路的处于自控状态的时间得到自控率；进一步地，还可以根据偏差值和偏差设定值得到回路处于平稳状态的时间，从而得到稳定率。
[0025]当得到每个控制回路的自控率和稳定率后，便可得到整个化工装置在某一时间段内的整体自控率和稳定率的统计数据(例如报表等)，例如，这个时间可以是每天、每周或每月等。
[0026]可见，利用本发明可以对具有复杂控制回路的化工装置的每个控制回路进行监测和评价，从而克服了现有技术中仅能对某一单个控制回路进行监测和评价的缺陷。进一步地，本发明还可以方便地对较长时间段内的自控率和稳定率进行统计，更进一步，还可以将这些统计数据显示出来，以供操作人员参考使用。
[0027]本发明可以对化工间歇生产过程控制回路的工作状态进行实时的、有意义的监控与评估，能够第一时间发现问题从而避免由于控制回路工作不佳造成的生产效率下降、甚至装置非计划停车。
[0028]优选地，在一个实施例中，步骤3包括:计算某一控制回路在计算周期内处于自控状态的时间与计算周期之比，从而得到回路自控率。显然，本领域技术人员也可采用其它等同的方式，来计算回路自控率，并不限于本发明中所述的方式。
[0029]优选地，在一个实施例中，步骤4包括:计算某一控制回路在计算周期内的偏差设定值大于偏差值的时间与计算周期之比，从而得到回路稳定率。显然，本领域技术人员也可采用其它等同的方式，来计算回路稳定率，并不限于本发明中所述的方式。[0030]优选地，本方法还包括判断化工装置的控制回路类型的步骤。通过本步骤，可以判断出该化工装置是单控制回路、还是复杂控制回路。
[0031]优选地，在另一个实施例中，请参考图3，步骤3具体包括:在控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果复杂控制回路的主回路与副回路均为自动状态时，则使复杂控制回路的自控状态检测点设置为自动状态；计算计算周期内自控状态检测点为自动状态的总时间与计算周期之比，从而得到回路自控率。
[0032]优选地，在另一个实施例中，请参考图4，步骤4具体包括:在控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果复杂控制回路的主回路的偏差设定值大于偏差值、且副回路的偏差设定值大于偏差值，则使复杂控制回路的稳定状态检测点设置为真；计算计算周期内稳定状态检测点设置为真的总时间与计算周期之比，从而得到回路稳定率。
[0033]在一个优选的实施例中，在步骤I之前还包括:获取化工装置实时运行状态信息，并根据该信息判断化工装置是否处于正常开车状态；当处于正常开车状态时，执行步骤I及其后的步骤。
[0034]作为本发明的第二方面，提供了一种间歇型化工装置的控制回路性能实时评价装置，包括:获取模块，用于实时获取化工装置的每个控制回路的自控状态、偏差值和偏差设定值；周期模块，用于判断化工装置是否处于间歇反应过程中，如果是，则对该间歇反应所预设的生产周期进行修正，并将修正后的生产周期作为计算周期；第一计算模块，用于根据每个控制回路的自控状态及计算周期，计算该每个控制回路在当前时刻的回路自控率；第二计算模块，用于根据每个控制回路的偏差值和偏差设定值、以及计算周期，计算该每个控制回路在当前时刻的回路稳定率；统计模块，用于根据控制回路中每个有效的控制回路的回路自控率和回路稳定率，生成化工装置的装置自控率统计数据和装置稳定率统计数据。
[0035]优选地，该装置还包括:回路判断模块，用于判断化工装置的控制回路类型；第一计算模块包括:第一设定模块，用于在控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果复杂控制回路的主回路与副回路均为自动状态时，则使复杂控制回路的自控状态检测点设置为自动状态；和第一计算模块，用于计算计算周期内自控状态检测点为自动状态的总时间与计算周期之比，从而得到回路自控率。
[0036]优选地，该装置还包括:回路判断模块，用于判断化工装置的控制回路类型；第二计算模块包括:第二设定模块，用于在控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果复杂控制回路的主回路的偏差设定值大于偏差值、且副回路的偏差设定值大于偏差值，则使复杂控制回路的稳定状态检测点设置为真；和第二计算模块，用于计算计算周期内稳定状态检测点设置为真的总时间与计算周期之比，从而得到回路稳定率。
[0037]优选地，该装置还包括:校正单元，用于调整该装置有效的控制回路总数、控制回路的基准自控率和控制回路的基准平稳率。
[0038]优选地，该装置还包括:报警单元，用于判断该装置的装置自控率和装置平稳率是否低于保证该装置正常运行的最低值(基准自控率、基准平稳率)，并在低于的情况下发出
报警信息。
[0039]本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、单元、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、单元、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明的范围。
[0040]作为本发明的第三方面，提供了一种间歇型化工装置，包括上述的控制回路性能实时评价装置。
[0041]例如，本发明可在实时数据库系统中，通过其与DCS控制单元的接口实现实时评价装置开停车判断标志、控制回路类型、控制回路工作状态、控制回路偏差值和控制回路偏差设定值的获取与存储，通过实时数据库系统计算单元实现间歇型化工生产装置控制回路性能实时评价指标计算。从而实现通过报表动态显示指标和报警。
[0042]进一步地，还可在实时数据库系统中实现自动校正，这样，当化工装置有效的控制回路数、基准自控率和基准平稳率根据生产实际情况发生变化后，可在实时数据库系统中基于新的值做出相一致的调整。
[0043]本发明基于装置实时运行的状态信息判断装置处于正常开车状态下，获取控制回路实时工作状态、偏差值和偏差设定值数据，基于装置实时运行的状态信息判断装置是否处于某批次产品间歇反应过程中，更新计算周期，根据回路不同类型(单控制回路和复杂控制回路)在计算周期内实时计算性能评价指标，当整套生产装置中所有控制回路性能评价指标均在线计算完毕后，得到当前时刻化工装置控制回路的自动投用率与工作平稳率。
[0044]本发明可以对化工间歇生产过程控制回路的工作状态进行实时的、有意义的监控与评估，能够第一时间发现问题从而避免由于控制回路工作不佳造成的生产效率下降、甚至装置非计划停车。
[0045]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种间歇型化工装置的控制回路性能实时评价方法，其特征在于，包括: 步骤1，实时获取所述化工装置的每个控制回路的自控状态、偏差值和偏差设定值；步骤2，判断所述化工装置是否处于间歇反应过程中，如果是，则对该间歇反应所预设的生产周期进行修正，并将修正后的生产周期作为计算周期； 步骤3，根据每个所述控制回路的自控状态及所述计算周期，计算该每个所述控制回路在当前时刻的回路自控率； 步骤4，根据每个所述控制回路的偏差值和偏差设定值、以及所述计算周期，计算该每个所述控制回路在当前时刻的回路稳定率； 步骤5，根据所述控制回路中每个有效的控制回路的回路自控率和回路稳定率，生成所述化工装置的装置自控率统计数据和装置稳定率统计数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3包括: 计算某一所述控制回路在所述计算周期内处于自控状态的时间与所述计算周期之比，从而得到所述回路自控率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4包括: 计算某一所述控制回路在所述计算周期内的偏差设定值大于偏差值的时间与所述计算周期之比，从而得到所述回路稳定率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括判断所述化工装置的控制回路类型的步骤；` 步骤3具体包括: 在所述控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果所述复杂控制回路的主回路与副回路均为自动状态时，则使所述复杂控制回路的自控状态检测点设置为自动状态； 计算所述计算周期内所述自控状态检测点为自动状态的总时间与所述计算周期之比，从而得到所述回路自控率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括判断所述化工装置的控制回路类型的步骤； 步骤4具体包括: 在所述控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果所述复杂控制回路的主回路的偏差设定值大于偏差值、且副回路的偏差设定值大于偏差值，则使所述复杂控制回路的稳定状态检测点设置为真； 计算所述计算周期内所述稳定状态检测点设置为真的总时间与所述计算周期之比，从而得到所述回路稳定率。
6.一种间歇型化工装置的控制回路性能实时评价装置，其特征在于，包括: 获取模块，用于实时获取所述化工装置的每个控制回路的自控状态、偏差值和偏差设定值； 周期模块，用于判断所述化工装置是否处于间歇反应过程中，如果是，则对该间歇反应所预设的生产周期进行修正，并将修正后的生产周期作为计算周期； 第一计算模块，用于根据每个所述控制回路的自控状态及所述计算周期，计算该每个所述控制回路在当前时刻的回路自控率； 第二计算模块，用于根据每个所述控制回路的偏差值和偏差设定值、以及所述计算周期，计算该每个所述控制回路在当前时刻的回路稳定率； 统计模块，用于根据所述控制回路中每个有效的控制回路的回路自控率和回路稳定率，生成所述化工装置的装置自控率统计数据和装置稳定率统计数据。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:回路判断模块，用于判断所述化工装置的控制回路类型； 所述第一计算模块包括: 第一设定模块，用于在所述控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果所述复杂控制回路的主回路与副回路均为自动状态时，则使所述复杂控制回路的自控状态检测点设置为自动状态；和 第一计算模块，用于计算所述计算周期内所述自控状态检测点为自动状态的总时间与所述计算周期之比，从而得到所述回路自控率。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:回路判断模块，用于判断所述化工装置的控制回路类型； 所述第二计算模块包括: 第二设定模块，用于在所述控制回路类型为复杂控制回路的情形下，如果所述复杂控制回路的主回路的偏差设定值大于偏差值、且副回路的偏差设定值大于偏差值，则使所述复杂控制回路的稳定状态检测点设置为真；和 第二计算模块，用于计算所 述计算周期内所述稳定状态检测点设置为真的总时间与所述计算周期之比，从而得到所述回路稳定率。
9.一种间歇型化工装置，其特征在于，包括权利要求6至8中任一项所述的控制回路性能实时评价装置。
【文档编号】G05B23/02GK103488168SQ201310453227
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】苏岳龙, 马天明, 陈强, 李振刚 申请人:中国蓝星（集团）股份有限公司