主题：【原创】化工过程控制的实践 -- 润树
家园 顺便说个八卦 吴官正算下来也是过程控制的同行，他当年念书的专业后来就发展为我们读研的教研组。我读研时他还来参观过，不过当前的技术已经变的太大了。他那时还是4线制仪表呢。
家园 总算等到新的了，献花！顺便请教几个问题 请教润树前辈几个问题：
1. 工业上的控制回路是以PID为主(大学老师告诉我们是90%以上），不知道先进控制算法应用状况如何？我读硕士的时候也搞process control，感觉Model Predictive Control在当时很热门，它在实际系统应用中效果怎样？另外，由于现在研究的方向，我对Adaptive Control更为关心。在Process Control中，adaptive control的应用情况如何,局限是什么？我印象中似乎有的厂商的DCS软件包含自适应控制包，但是具体情况还要请教前辈。
2.Fieldbus系统似乎有很多优势，不知现在的应用情况是什么样的呢？我记得研究生时去燕山石化参观过20万吨丙烯工程，那个系统还是DCS系统，由于控制功能的集中化，主控间的地板下可以看到成千上万的接线，每个仪表两根，可以想象接线的复杂。而Fieldbus系统所有仪表都并在两根线上，感觉的确简化了很多，另外每个仪表或阀门都有PID模块和输入输出模块，可以把控制功能下放，可靠性提高不少。记得我们系当时有山武公司的一套现场总线，当时日方来人进行仪表升级，就是打开阀门和液位传感器的外壳，取出旧的“圆卡”，换上新的就可以了，升级很方便。现场总线的组态也十分灵活，比如我可以用阀门里的PID，液位传感器里的输入输出模块就能形成一个单回路系统，而每个仪表都有控制模块，也提供了冗余。但是我觉得Fieldbus的缺陷是标准太多，混杂不一，可能会限制它的发展。请问前辈目前Fieldbus应用状况如何，是否能在短期内替代传统DCS？
一下问了不少问题，拜望前辈赐教！谢谢:)
家园 帮老同学分忧啦 不同公司的控制水平有很大的差别，有的地方串级、前馈都是“先进控制”，有的地方不到MPC都不算先进控制。虽然PID还是主要的，但PID可以有很多变形，如gap、平方律甚至更复杂的gain scheduling，已经不是简单的PID了。
MPC的运用已经比较普遍，但大多是“套模式”运用，同类的工厂套起来也比较容易。炼油厂、乙烯厂之类已经有现成的套路可循，聚合物厂子比较啰嗦，工艺种类多，也复杂，经常需要分别攻关。
自适应控制在过程控制上运用不多，原因有理论上的，也有实践上的。理论上，稳态过程的自适应逃不出covariance blow up的问题，非稳态的自适应的收敛性只有天知道。在实践上，要保持自适应持续工作，只有用外部激励信号（differ signal），越是稳态越要激励。但是工业上最烦没事找事，过程稳稳当当的，你没事去激励它干什么？
自适应的一个分支自校正（self tuning）也是同样的问题。Astrom和Wittenmark原先设想的自校正躲在一边，不动声色地不断校正控制器，实际上需要开环-闭环才行，也就是时不时地把闭环打开，用阶越或者别的什么强激励，辨识一个模型，然后再闭环。工业上的所谓自校正大多属于这一类。同样的问题，没人喜欢没事找事地激励一下。
Field Bus的优越性不在于控制，在于仪表。DCS的接线虽然有成千上万，但现场的线接到统一的端子板（Field Terminal Assembly，简称FTA），再接到I/O，后面的都是数字传送，没有多少线的。FB像USB一样，可以在一条总线上挂很多装置，包括变送器和阀门，可以plug and play，比传统的接线方便得多。但FB也有问题，为了保证可靠性和带宽，每条FB只能挂8个装置（现在不知道是不是多一点了），否则一条FB出了问题，一大片过程都挂了。早期FB还有信号接地不可靠的问题，现在应该解决了。
控制功能下放只是DCS的延伸，没有太大的优越性。由于FB那一端的PID依然要把所有的SP、PV、OP和模式（AUTO/CAS/MAN）等信号传过来，信号线的带宽没有任何“节约”，相反还多了一点负载。
现在新建的工厂大多使用FB，但这是从仪表安装方便得角度出发的，看不出有取代DCS的样子。
希望能够解答你的一些问题。
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家园 一点都不错 但是工业上最烦没事找事，过程稳稳当当的，你没事去激励它干什么？花
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家园 谢谢 问题清楚了很多，多谢您的详细讲解！:)
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家园 回答太好了，深表感谢。 晨枫对以PRBS（psuedo random binary signal）为激励的闭环辨识有无研究，看法如何？
家园 谢花答问 直呼润树就行了，前辈可以免了，亲切又简单。
自适应控制（adaptive control）在工业界的应用还不是很广泛。在常规控制回路，自我整定（self-tuning）PID已经投入使用很多年，但不普及。这可能和在线辨识技术的发展有关。一些简单的回路，像流量，压力等，影响因素少，容易辨识，但通常这些回路也不用经常整定。而影响因数复杂的回路，像温度，成分等，则不容易辨识。这也是目前多变量控制系统面临的自适应难题。不过正在取得进展，这个方向也应该是有研究前途的。
现场总线（fieldbus）的问题，我也不太懂。现在新建的厂应该都是采用，而旧厂的转换恐怕需要时日。中国现在建很多新厂，现场总线的使用也应该最多。至于代替DCS，则不太可能。因为PID等只是基本的控制回路，还在其它很多控制和计算的问题，像串级，比例和前馈控制，程序控制，以及一些高级算法和整个工厂的协调等，仍需DCS来完成。现场总线里的一些控制单元本身，也可以认为是DCS的一部分。
