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    無(wú)論先進(jìn)控制還是優(yōu)化控制（以下統(tǒng)稱(chēng)優(yōu)化控制），都是充分發(fā)揮控制系統(tǒng)潛力、獲得最優(yōu)控制效果的有效手段。

    優(yōu)化控制一度是國(guó)外工藝專(zhuān)利保有者、DCS供應(yīng)商、裝置總包商與專(zhuān)業(yè)軟件商的專(zhuān)利，高昂的軟件成本和人工服務(wù)費(fèi)使國(guó)內(nèi)很多用戶(hù)望而生畏，只有中石化、中石油、行業(yè)大型骨干企業(yè)有實(shí)力采用這種技術(shù)。
隨著控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)化進(jìn)程的加快，國(guó)內(nèi)、國(guó)際從事優(yōu)化控制研究的機(jī)構(gòu)及高校開(kāi)發(fā)的優(yōu)化控制系統(tǒng)獲得了更多在裝置上進(jìn)行試驗(yàn)的機(jī)會(huì)。這個(gè)進(jìn)程中，監(jiān)控組態(tài)軟件起到了很重要的作用。

一，我國(guó)優(yōu)化控制研究存在的弊端

    總體而言，中國(guó)的優(yōu)化控制研究多起步于DCS及其上位計(jì)算機(jī)上的軟件開(kāi)發(fā)，這種開(kāi)發(fā)存在諸多弊端：

    ⑴軟件成果高度依賴(lài)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和DCS廠商，軟件成果的可移植性極差。雖然優(yōu)化控制的理論是成熟的，也存在移植上的可行性，但其作為投用到現(xiàn)場(chǎng)的控制產(chǎn)品，有待開(kāi)發(fā)人員解決的問(wèn)題還很多；如人機(jī)界面問(wèn)題、數(shù)據(jù)采集及通信問(wèn)題、調(diào)試方法及手段、可借用有DCS資源問(wèn)題等。

    ⑵DCS及其上位計(jì)機(jī)提供的開(kāi)發(fā)環(huán)境限制了研發(fā)人員能力的發(fā)揮。

    ⑶研發(fā)人員需要把更多的精力花在熟悉DCS及其上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，而不是工藝、數(shù)字算法和參數(shù)的分析。

二，監(jiān)控組態(tài)軟件的普及

    隨著通用監(jiān)控組態(tài)軟件的普及，以及PC在自動(dòng)控制中所占比例的增大，采用監(jiān)控組態(tài)軟件+優(yōu)化控制軟件模塊實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制的應(yīng)用實(shí)例開(kāi)始增加。以下為一組具有代表性的應(yīng)用實(shí)例：

    2000年中國(guó)科技大學(xué)吳剛教授在日本橫河公司的CENTUM A型分散控制系統(tǒng)上結(jié)合力控R組態(tài)軟件，對(duì)丙烯腈反應(yīng)器在線操作優(yōu)化軟件ANOpt進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)，擴(kuò)充了系統(tǒng)的Web發(fā)布功能，也使升級(jí)后的ANOpt得到了方便的應(yīng)用，且易于移植。

    2000年至今，美國(guó)控軟（ControlSoft）公司的優(yōu)化控制系統(tǒng)，以力控R組態(tài)軟件為平臺(tái)，先后在江西化學(xué)有限公司水合控制系統(tǒng)、蘭州化工乳膠中心橡膠生產(chǎn)控制系統(tǒng)、齊魯石化塑料廠循環(huán)水處理控制系統(tǒng)、廣東清遠(yuǎn)環(huán)境再生資源有限公司酒精發(fā)酵控制系統(tǒng)、安徽蚌埠迎客松釀造有限公司精蒸餾控制系統(tǒng)、四川金路樹(shù)脂有限公司精餾裝置、江西武藏野藥有限公司生產(chǎn)控制系統(tǒng)、江陰雙良復(fù)合配料有限公司DCS系統(tǒng)中投運(yùn)成功。

    2001年，韓志剛教授開(kāi)發(fā)的無(wú)模型控制器軟件以力控R組態(tài)軟件為平臺(tái)，在富拉爾基電廠水處理項(xiàng)目中，采用無(wú)模型控制算法，對(duì)水處理的加藥等控制環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化控制。

    2006年，美國(guó)博軟公司使用該公司的無(wú)模型自適應(yīng)控制軟件產(chǎn)品CyboCon，以力控R組態(tài)軟件為平臺(tái)，在大港油田自備電廠對(duì)污水陰陽(yáng)床自動(dòng)加藥系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化控制。

三，監(jiān)控組態(tài)軟件在優(yōu)化控制應(yīng)用中的作用

    透過(guò)組態(tài)軟件而發(fā)揮優(yōu)化控制的作用，已成為優(yōu)化控制的重要形式。組態(tài)軟件能為優(yōu)化控制軟件提供以下功能擴(kuò)展：

    1，人機(jī)界面

    盡管很多優(yōu)化控制軟件的人機(jī)界面能力很強(qiáng)，但與通用組態(tài)軟件相比仍有諸多不足。其中工藝畫(huà)面、操作畫(huà)面顯示、參數(shù)設(shè)定、報(bào)警顯示、確認(rèn)、打印、報(bào)表打印等工作需要由組態(tài)軟件嚴(yán)實(shí)現(xiàn)。

    2，數(shù)據(jù)采集

    優(yōu)化控制需要采集足夠完整的數(shù)據(jù)，組態(tài)軟件豐富的可滿足這一要求。

    3，控制命令傳送

    優(yōu)化控制軟件的運(yùn)算輸出需要借助組態(tài)軟件的I/O驅(qū)動(dòng)程序送給控制器或I/O，外操作人員的控制臺(tái)命令也需要從人機(jī)界面上發(fā)出。

四，優(yōu)化控制應(yīng)用對(duì)組態(tài)軟件的功能、技術(shù)提出了新要求

    1，優(yōu)化控制要求組態(tài)軟件具備雙機(jī)熱備份功能

    優(yōu)化控制的運(yùn)算輸出需要借助組態(tài)軟件送給控制器或過(guò)程I/O，這種控制對(duì)可靠性的要求毫不低于DCS或PLC。組態(tài)軟件與優(yōu)化控制軟件構(gòu)成了新型的控制器，因此要求組態(tài)軟件提供完備的雙機(jī)熱備功能，支持設(shè)備冗余、控制網(wǎng)絡(luò)冗余、服務(wù)器冗余、管理網(wǎng)絡(luò)冗余、客戶(hù)端冗余等多種冗余模式。主機(jī)故障時(shí)從機(jī)應(yīng)在2s內(nèi)接管控制權(quán)，當(dāng)主機(jī)恢復(fù)后從機(jī)回切。

    2，優(yōu)化控制要求組態(tài)軟件提供更廣泛的控制器通信驅(qū)動(dòng)程序

    優(yōu)化控制多借助常規(guī)控制器發(fā)揮作用，或用于彌補(bǔ)常規(guī)控制器的不足，也用于解決常規(guī)控制器無(wú)法控制的回路。因此，組態(tài)軟件的I/O驅(qū)動(dòng)程序是否兼容更多控制系統(tǒng)，決定了優(yōu)化控制能否借助組態(tài)軟件在這些控制系統(tǒng)上發(fā)揮作用。

    ⑴優(yōu)化控制軟件通過(guò)快速數(shù)據(jù)接口與組態(tài)軟件通信，獲取建模所需要的實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)，把運(yùn)算輸出通過(guò)組態(tài)軟件送回制器或I/O。這種應(yīng)用要求優(yōu)化控制軟件和組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，以提高控制效率。

    ⑵優(yōu)化控制要求組態(tài)軟件支持快速、大容量實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)接口，以便優(yōu)化控制軟件與監(jiān)控組態(tài)軟件之間實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)交換。通過(guò)快速數(shù)據(jù)接口即可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，另外快速數(shù)據(jù)接口應(yīng)能滿足2萬(wàn)次/s的吞吐率。

五，影響優(yōu)化控制軟件的其他因素

    ⑴優(yōu)化控制軟件與軟PLC（軟邏輯）軟件密切結(jié)合，無(wú)論是桌面軟邏輯軟件還是嵌入式軟邏輯軟件，都是優(yōu)化控制軟件的優(yōu)良宿主。

    ⑵標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)對(duì)優(yōu)化控制軟件的推廣提供民很多便利條件，如OPC標(biāo)準(zhǔn)等。

    ⑶隨著新型傳感器的不斷發(fā)明，現(xiàn)有傳感器精度的不斷提高、可再生資源的減少，用戶(hù)對(duì)控制精度、控制質(zhì)量的要求將逐漸提高，優(yōu)化控制將逐漸成為重要的控制手段。

六，展望

    以?xún)?yōu)化控制、調(diào)度指揮、數(shù)據(jù)挖掘、決策支持為特征的高端應(yīng)用，是自動(dòng)控制系統(tǒng)價(jià)值挖掘的主要方向，也是自動(dòng)化程度達(dá)到一定程度的必然趨勢(shì)。20年前我們的任務(wù)是普及自動(dòng)化、提高企業(yè)的自動(dòng)化程度；而今天則面臨著提高自動(dòng)控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的重任。

    雖然大工業(yè)的DCS和其他控制設(shè)備的普及率很高，但是多數(shù)只發(fā)揮著單回路的效果。在我們的控制系統(tǒng)中，復(fù)雜回路比例很小。復(fù)雜回路乃至某些單回路的控制效果都不能不理想甚至長(zhǎng)期投手動(dòng)。要改變這種局面，只有選擇使用優(yōu)化控制方法。當(dāng)然，任何優(yōu)化控制都不能伴隨著工藝的改進(jìn)與優(yōu)化，核心技術(shù)存在于工藝知識(shí)中，信息技術(shù)只是工藝控制的實(shí)現(xiàn)手段。只有精通工藝過(guò)程，優(yōu)化控制才能發(fā)揮作用。

    國(guó)家發(fā)改委宏觀經(jīng)濟(jì)研究院課題組于2006年1月發(fā)表的研究報(bào)告顯示：國(guó)內(nèi)石化、冶金、電力等行業(yè)優(yōu)化控制投用3確年內(nèi)的投入產(chǎn)出之比約為1：10至1：30，可見(jiàn)以?xún)?yōu)化控制軟件、監(jiān)控組態(tài)軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐平臺(tái)的信息技術(shù)對(duì)于提高經(jīng)濟(jì)效益的帶動(dòng)作用是其他手段無(wú)法比擬的。其對(duì)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的意義還體現(xiàn)在節(jié)能降耗、減少污染物排放等方面，發(fā)展前景遠(yuǎn)大。