控制閉環(huán)協(xié)調策略在優(yōu)化工廠生產(chǎn)中起到了重要的作用，使用這種策略能夠幫助企業(yè)在全球經(jīng)濟競爭中占盡先機。然而，想要恰如其分地運用閉環(huán)優(yōu)化策略卻絕非易事。對許對工程師來說，這一技術具有相當?shù)膶I(yè)性，包涵高等數(shù)學和復雜的理論。
關于閉環(huán)優(yōu)化這一課題討論越來越普便，Control Engineering與Reed Corporate Research第一次對此課題進行了調查。近期，他們對那些被指定和推薦的采購控制閉環(huán)優(yōu)化軟件（LOS）以及閉環(huán)優(yōu)化服務的實用性、特點和采購習慣進行了調查。在310份網(wǎng)上問卷調查中，69%的被調查者購買閉環(huán)優(yōu)化軟件以滿足工廠生產(chǎn)要求，13%的被調查用來滿足工廠生產(chǎn)要求與OEM生產(chǎn)需求。另外18%用于滿足OEM生產(chǎn)需求。據(jù)調查結果顯示，LOS的用途可以歸為如下幾類，包括連續(xù)加工、批量加工、連續(xù)批量加工、離散制造以及公共服務中。
圖：69% 的被調查者購買閉環(huán)優(yōu)化軟件以滿足工廠生產(chǎn)要求。44% 的人使用過程自動化軟件供應商提供的服務。
據(jù)調查，閉環(huán)優(yōu)化軟件在連續(xù)加工與批量加工中運用最廣泛，調查結果還表明在離散制造與公共服務中LOS也同樣得到運用，但應用數(shù)量相對較少。事實上，離散制造商與實用服務同樣可以對設備采用過程控制。例如，大多數(shù)自動化工廠制造都是離散的，但操作過程仍包含了過程控制，利用PID閉環(huán)對電源間、涂料間以及電器部門實現(xiàn)優(yōu)化。
ControlSoft公司技術部副經(jīng)理Alireza Haji-Valizadeh博士列舉汽油管道泵站與廢水處理設備兩個例子，來說明LOS在公用服務中的應用，“汽油傳輸管道采用基礎PID閉環(huán)調節(jié)，根據(jù)不斷變化的流量進行調整。廢水處理設備則采用基礎PID閉環(huán)調節(jié)與高級過程控制（APC）處理長時間空載狀況的應用，比如氯化氣站。我們已經(jīng)對現(xiàn)有的廢水處理設備客戶采用了這種方案，我們在設備中加載了PID調節(jié)軟件與APC，用于檢驗我們的過程改進策略。這對我們來說是一個好現(xiàn)象，這些設備已經(jīng)更多地采用過程控制，而不再僅僅采用離散控制�！�
選擇
在對控制工程師尋求外部幫助或是外部服務來實現(xiàn)控制閉環(huán)優(yōu)化的調查中，發(fā)現(xiàn)他們主要從一下幾個選項中作出抉擇。調查中44%的人使用過程自動化軟件供應商提供的服務，29%的人選擇自動化系統(tǒng)集成提供的服務，另外使用附加軟件供應商提供的服務占14%，選擇咨詢公司提供的服務占13%。
控制閉環(huán)優(yōu)化是一種相當復雜的技術，對人工計算要求量大，對軟件專業(yè)性要求高。多數(shù)高級軟件都需要使用者具有專業(yè)知識，能夠提供必要數(shù)據(jù)，并分析結果。VanDoren Industries Inc.公司總裁Vance VanDoren博士認為這種（操作上的）復雜性在（買家）選擇賣家過程中發(fā)揮了相當大的作用。
他說：“我希望最熟練的用戶是賣這套軟件的工程師，也就是說從事為控制閉環(huán)優(yōu)化提供外部服務的控制工程師能夠成為這一領域的專家，尤其是過程自動化軟件銷售商。我還希望附加軟件供應商能夠緊隨其后，（熟悉程度）能夠領先系統(tǒng)集成商。誠然，一些系統(tǒng)集成工程師能熟練地進行閉環(huán)優(yōu)化，但并不是說系統(tǒng)集成工程師必須是閉環(huán)優(yōu)化軟件包的專家�！�
展望未來，隨著新興工廠升級換代，步入規(guī)劃階段，工廠軟硬件系統(tǒng)改頭換面，以實現(xiàn)控制性能的全面優(yōu)化，此時（閉環(huán)優(yōu)化軟件）機會就來臨了。然而，（改換）大型的現(xiàn)存設備卻機會渺茫。然而VanDoren先生從另外一個角度看待這一問題，他同時指出購買趨勢很難出現(xiàn)變化。他補充到：“過程自動化銷售商對他們自己的軟件已經(jīng)很熟悉，這也使得他們用有了難以企及的優(yōu)勢。”
成本的重要性
調查結果顯示控制工程師會優(yōu)先選擇為詳述、推薦或購買LOS提供外部幫助和服務的產(chǎn)品。每兩個調查者中，就有一個潛在用戶會選擇購買LOS供應商的軟件。最受被調查者重視的性能有（按照重要程度排列）：
■ 與現(xiàn)有控制系統(tǒng)的兼容性
■ 操作簡便
■ 實現(xiàn)優(yōu)化時無需停止系統(tǒng)運作
■ 與未實現(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)相比，更能節(jié)約成本
■ 提供操作培訓
■ 升級服務
■ 按照閉環(huán)重要程度進行分類
■ 有良好的投資量化回報率，能夠超越工程價值
■ 在工作環(huán)境下持續(xù)運行
■ 相關售后服務
前5個性能最受重視。受訪者認為如果所有的性能都能得到滿足那是再好不過了。與現(xiàn)存系統(tǒng)兼容、操作簡便、無需停止系統(tǒng)運行、節(jié)約花費以及提供培訓服務這些要求都表明如何在使用LOS時花費最低的安裝成本，這是一個重要的問題，而整體的生產(chǎn)能力同樣也非常重要。
ExperTune公司產(chǎn)品開發(fā)負責人George Buckbee先生建議具有購買力的用戶在考慮將循環(huán)優(yōu)化軟件兼容到當前應用的同時能夠關注軟件其他特性。他介紹到：“這些性能包括對過程的提升，而不僅僅是對控制的改進；定制關鍵性能的索引、報表、警報和圖形顯示；集成軟件并解決問題；除了調節(jié)，更關注整個閉環(huán)（傳感器、閥門、線性度等方面）；處理特殊控制事件，如PH值，控制電平、串聯(lián)電路、MPC、前饋等控制�！彼�補充道：“軟件或軟件服務供應商還應對用戶從事的行業(yè)進行驗證跟蹤記錄�！�
調查還表明在未來12個月內，購買趨勢會出現(xiàn)凈增長。調查問及未來產(chǎn)品購買率方面，有23%的被調查者認為購買率會上升，而19%的人認為會下降，還有58%的人認為購買率將與現(xiàn)在持平。
必備產(chǎn)品
從調查反饋來看，接近55%控制閉環(huán)采用閉環(huán)配置，而非人工配置或開環(huán)配置。而在采用閉環(huán)配置的工廠中，有45%的企業(yè)認為他們的控制閉環(huán)需要優(yōu)化。如此之多的控制調節(jié)存在問題，所以對控制工程師來說，LOS應該成為他們進行系統(tǒng)優(yōu)化一個必不可少的工具。
誠如Buckbee先生所述：“行業(yè)領導者運用控制閉環(huán)監(jiān)控管理軟件獲取結果，這些結果遠超出他們的競爭能力。想要獲得經(jīng)濟效益，軟件的設計與運作就顯得非常重要。質量閉環(huán)優(yōu)化軟件主要就是要注意判斷有意義、合格的產(chǎn)品規(guī)格，將結果發(fā)送到底層生產(chǎn)線和繪圖工具，使用戶能夠把注意力集中到具有經(jīng)濟價值的重要問題上，從而幫助用戶將時間和精力投入到適合的地方，以獲取最大程度的提升。用戶更多地了解到什么樣的軟件可以幫助他們推動底層生產(chǎn)，用戶對軟件的性能要求也會有更正確的定位�！� 閉環(huán)運作最大化
DeltaV Tune提供了一種快速，簡單的閉環(huán)調節(jié)，能夠實現(xiàn)優(yōu)化控制運作，提高經(jīng)濟效益。它具有能夠實現(xiàn)高級應用中復雜分析與仿真工具的功能特性。軟件集成了DeltaV系統(tǒng)，無需建立通信，并且升級添加了最新的基金會現(xiàn)場總線功能。每個Emerson Process ProfessinalPlus平臺都安裝有DeltaV Tune軟件，提供out-of-the-box PID調節(jié)方案和模糊邏輯控制閉環(huán)。DeltaV Tune軟件基于一項專利技術，即現(xiàn)場驗證算法用以計算控制閉環(huán)變量數(shù)，因此它能夠用最少時間建立起穩(wěn)定的而靈敏的控制閉環(huán)。 優(yōu)化控制閉環(huán)調節(jié)
在應用Siemens PCS 7模塊的控制系統(tǒng)中，PCS7 PID調節(jié)器能夠幫助PID控制閉環(huán)實現(xiàn)優(yōu)化調節(jié)功能。調節(jié)器能夠在閉環(huán)、人工和自動化三種模式下工作，無論是否帶有組件，都能對閉環(huán)實現(xiàn)優(yōu)化，并且能夠在標準PCS 7工程環(huán)境下工作。通過加強功能模塊，調節(jié)器被激活，在聯(lián)網(wǎng)模式下查看配置，打開向導界面，自動引導用戶完成創(chuàng)建，同時將信息記錄保存至可以重復調用的文檔。
采用工作流方式
Loop Scout軟件組件專為電子儀表技術人員以及非博士級控制工程師設計，監(jiān)控控制系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)問題優(yōu)先級，提前通知操作人員采取措施，具有智能診斷功能，并能分辨出導致問題的原因。工作流方式能夠改善直覺式控制閉環(huán)，提高報警能力，系統(tǒng)診斷能力和報告能力，完善圖解工具，這些工具主要用于系統(tǒng)地優(yōu)化現(xiàn)存設備使其能夠增加企業(yè)收益，降低操作成本。Loop Scout軟件小組與控制工程團隊一起開會探討如何識別與解決控制系統(tǒng)中的問題，這也為Loop Scout軟件小組提供了一次契機，使他們能夠在整個過程中更好地觀測、開發(fā)、維護產(chǎn)品，與客戶之間進行良好的互動。
跟蹤生產(chǎn)，運營狀況
MDPro軟件由Shell Global Solution公司開發(fā)的一款產(chǎn)品，同時由Shell與美國Yokogawa兩家公司負責銷售。產(chǎn)品具有在線監(jiān)控功能和在單元或多元控制系統(tǒng)中的自動報告功能。單機特性包括診斷、分析功能以及PID調節(jié)功能。診斷功能包含對閉環(huán)響應速度診斷、最小誤差診斷、正常運行時間百分比診斷、服務百分比診斷、匹配程度診斷以及價格非一致性計算。它還能根據(jù)利潤變化跟蹤經(jīng)濟效益。
 兼具監(jiān)控功能的閉環(huán)優(yōu)化
Intune v.5工廠管理與過程控制預測維護工具除了具有帶診斷功能的過程控制監(jiān)控，還兼有PID調節(jié)/優(yōu)化工具，這套工具能夠處理綜合數(shù)據(jù)分析，具有自動化，自適應特性，工具基于模版開發(fā)，能夠完成離線調節(jié)，并可以對特殊性能指標索引生成特定描述性文本。除此之外，還兼帶基于Web的報告機制，針對工程人員、操作人員與管理人員生成對應事件報告。用戶可以根據(jù)一系列標準對他們的過程控制策略進行優(yōu)化，從而達到降低能耗、增加產(chǎn)值、確保產(chǎn)品質量、提高工廠工程產(chǎn)值的目的，并能夠不斷改善（系統(tǒng)）。
工廠范圍的過程控制
PlantTriage工廠范圍業(yè)績管理系統(tǒng)能夠從系統(tǒng)運作、設備和控制三方面對現(xiàn)有的過程控制系統(tǒng)進行優(yōu)化。軟件在每次控制閉環(huán)中采集經(jīng)濟信息、閉環(huán)情況信息以及實時數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)報告，從而最大限度地提升工廠業(yè)績。PlantTriage軟件注重調整點的變化，通過這種變化做到降低能耗、節(jié)約原料成本。（軟件就有）聯(lián)網(wǎng)客服特性，公司的任何一名員工都可以查看工廠業(yè)績。完整的可定制報告工具與預約工具可以讓用戶隨時以他們想要的格式查詢數(shù)據(jù)。（用戶）通過使用開發(fā)商提供的PID閉環(huán)優(yōu)化器可以獲得詳細的閉環(huán)分析，通過使用基于Web的圖形界面可以查詢各個層面的業(yè)績狀況，從整個公司的業(yè)績到個別控制閉環(huán)狀況，事無巨細，一覽無遺。
控制閉環(huán)管理服務
閉環(huán)管理服務包括綜合在線控制閉環(huán)/控制閥診斷報告服務、專業(yè)環(huán)路調節(jié)服務、連續(xù)遠程監(jiān)控服務以實現(xiàn)一段時間內控制閉環(huán)效益最大化。服務能夠與Foxboro I/A系列自動化系統(tǒng)及其他供應商的過程控制系統(tǒng)兼容。服務采用最佳性能診斷軟件工具和綜合性在線控制閥診斷方式對現(xiàn)存所有工廠控制閉環(huán)和部門控制閉環(huán)進行評估，調用實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)（通過OPC采集）組成的數(shù)據(jù)模快，對閉環(huán)與閥門進行診斷。這項服務可以應用到所有的過程控制系統(tǒng)和所有現(xiàn)場設備中。
低成本調節(jié)組件
Topas是目前最全面的綜合工具套件，能夠進行控制開發(fā)、實現(xiàn)控制器調節(jié)、優(yōu)化系統(tǒng)、解決問題。Topas軟件包可以在Microsoft Windows下運行，具有多種功能，包括對過程參數(shù)的估算（從開環(huán)或閉環(huán)測試到運行數(shù)據(jù)），業(yè)績分析，提供演示、詞匯、例證等形式的糾錯幫助。Topas最新的擴展PID調節(jié)器模塊提供25種調節(jié)方式和3種最好的結果顯示圖形。軟件具有自調整功能、過程整合功能以及液位測量功能，用戶可以選擇調整點或調節(jié)負載以實現(xiàn)最佳業(yè)績水準、最平穩(wěn)控制、最低資源消耗。軟件優(yōu)化結果可以在內部集成的仿真環(huán)境下進行測試和驗證，以便用戶能夠更好的處理噪聲干擾、操控針式閥門、協(xié)調過程中的非線性現(xiàn)象和動態(tài)變化。
優(yōu)化PID調節(jié)系統(tǒng)
Loop-Pro產(chǎn)品組件支持PID調節(jié)系統(tǒng)的快速優(yōu)化。產(chǎn)品組件采用高速直覺過程處理模塊和調節(jié)模塊，能夠非常理想地實現(xiàn)對PID控制器的快速持續(xù)調節(jié)。模塊采取“基于配方的方式”工作，幫助用戶以圖形界面方式對過程的每個步驟進行有效地調節(jié)，設計過程響應以獲得客觀的控制運作。離線分析工具能夠從用戶的DCS或OPC服務讀取任何普通文本文檔，為用戶的控制系統(tǒng)提供獨一無二的調節(jié)方案，并確保制造控制算法計算地準確性、迅捷性和安全性。軟件還為P、PI、PID和帶過濾的PID調節(jié)提供調節(jié)參數(shù)的完整矩陣。除此之外，軟件能夠建立高級模型，具有調節(jié)能力。其他模塊還包括開發(fā)器和OPC機箱。開發(fā)起支持用戶對過程快速實現(xiàn)仿真并且能夠對新的控制結構進行評估，確認其是否能夠實現(xiàn)最佳運作。OPC機箱幫助用戶采集過程數(shù)據(jù)，實時評估閉環(huán)運作情況。
自適應控制方式
無模型自適應控制（MFA）是一項已獲得專利的自適應控制方式，這種自適應控制技術不需要過程模型。無模型控制系統(tǒng)具有一下特性：無需精通過程理論；系統(tǒng)中沒有過程標識機制與標識符；無需為特定過程專門設計的控制器；無需人工調節(jié)控制參數(shù)；提供閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與判斷，能夠確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。無模型自適應控制系統(tǒng)一旦安裝，在各種變化的操作環(huán)境中都無需獲悉控制器調節(jié)參數(shù)。系統(tǒng)易安裝、易操作、易維護，無需進行耗時的模型培訓，隨時可以安裝使用，控制生產(chǎn)過程正常運行。MFA控制器無內置過程模塊，可對其編程實現(xiàn)高速運行。
資產(chǎn)性能控制
ProcessDoctor Online 能夠連續(xù)地實時監(jiān)控資產(chǎn)，為各供應商生產(chǎn)的分析器、推算器和高級過程控制應用提供一個統(tǒng)一的平臺，通過該平臺檢測和修正儀表設備或管理控制器出現(xiàn)的故障。ProcessDoctor配備了一套工具，這套工具能夠按照行業(yè)標準對現(xiàn)有控制運作情況進行檢查；判斷故障優(yōu)先級以集中維修資源；診斷問題并提供在線和離線報表；使用一些調節(jié)工具和高級的控制器來提高控制性能，并提供復雜的自動報告。
閉環(huán)優(yōu)化平臺
ControlWizard和TuneWizard解決方案為閉環(huán)優(yōu)化提供了一個平臺，這個平臺能夠提供運作狀況自動在線評估，配有監(jiān)控工具和離線控制閉環(huán)調節(jié)分析組件包。ControlWizard能夠自動通過任意控制系統(tǒng)、OPC連接數(shù)據(jù)源或是其他連接協(xié)議收集實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，然后分析這些數(shù)據(jù)，建立控制閉環(huán)運作規(guī)格并且按照用戶的配置，通過采用70多種不同分析技巧的任意組合對控制閉環(huán)運作進行等級劃分。TuneWizard提供了一種調節(jié)方案和“假設性”運作分析環(huán)境，在這種環(huán)境下控制工程師可以檢測各種控制閉環(huán)的設置下的系統(tǒng)穩(wěn)定性與系統(tǒng)運作狀況。ControlWizard和TuneWizard解決方案具有以下功能特性；運行可視化樹型結構中的數(shù)據(jù)層次表示，提供相關索引和運行參數(shù)以供用戶分析，特設評估區(qū)記錄工廠狀況和用戶評價。
監(jiān)測控制閉環(huán)
作為Oslsoft公司開發(fā)的RtPM平臺一部分，控制檢測程序能夠幫助用戶監(jiān)控系統(tǒng)標準度量機制，該機制用于識別過程控制閉環(huán)的質量參數(shù)。軟件剔除了質量測量中的不確定因素，允許用戶在提高長時間過程系統(tǒng)性能時調節(jié)實時數(shù)據(jù)，并且能夠及時通知用戶注意控制閉環(huán)。使用Control Monitor軟件優(yōu)化系統(tǒng)，可以監(jiān)控預定質量測量及其產(chǎn)生的偏差，評估控制閉環(huán)分析數(shù)據(jù)，并且可用RtPM平臺關鍵過程可視化工具－ProcessBook顯示評估的結果以便管理人員、過程操作人員或儀表工程師檢查系統(tǒng)當前狀態(tài)。該款軟件還能夠生成日常報告，列出需要關注的控制過程。
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