当现场有过程控制问题时才需要解决。如何知道问题是否是过程控制问题呢？这是进行过程控制改进的首要问题。一般说来，操作工能够操作而且需要操作工高频操作的操纵变量，都包含操作经验都需要知识自动化。

操作工不能在中控室完成操作，往往是工艺或设备问题。如果中控室能操作但是操作频次较低，就不是主要矛盾。解决非主要矛盾不符合工程原则，而且需要的投资可能更大。

01定义被控变量并配对

在一个控制问题中，可用的操纵变量往往是确定和已知的。给这些操纵变量配对不同的被控变量就构成了控制方案。被控变量首先要体现工艺的需求，并基于已有的测量。工艺需求常常是已有的流量、液位、温度、压力等直接测量。但是也可能是间接的组合关系，例如没有组分测量使用温度代替。使用已有变量组合成新变量也是常用间接关系，例如氧煤比、回流比、摩尔比、温差、压差、总流量等。机理模型软测量和数据驱动软测量也是常用的间接被控变量。其实本质上所有的测量都是间接的。

操纵变量和被控变量一般应该有直接的因果关系。但是实际上即使只有间接关系也可以进行配对。阀位控制就是比较典型的使用另一个控制回路的控制器输出作为过程变量，而且控制回路的操作手段和被控变量没有直接因果关系。这两者的因果关系存在的前提是另一个回路投自动。

在定义被控变量并进行配对的过程。就是把复杂的控制问题简单化的过程。在配对中既要尽可能地满足控制要求又不能浪费操纵变量。如果控制要求比操纵变量则需要按优先级放弃不合理控制要求，如果控制要求比操纵变量少则要进行必要的挖潜优化。控制器输出也可以做被控变量。

02确定控制方案

如果配对后，都是一个被控变量和一个操纵变量的单回路则控制方案自动形成。根据至简至优原则，控制方案设计阶段，不考虑前馈或串级等控制性能提升的方案。

如果配对后出现多个被控变量和一个操纵变量配对。可能的方案是被控变量的合并，例如选择控制、总量控制。当被控变量不能合并时只能超驰控制。但是一定要注意超驰控制是为异常工况准备的，如果两个被控变量都需要控制，超驰控制只是看起来有效。

如果配对后出现一个被控变量和多个操纵变量配对。可能的方案就比较多需要根据情况仔细甄别：两个设定值的分级控制、特殊分程的分配控制、按顺序使用的分程控制和阀位控制。使用比值控制也可以实现一个被控变量控制多个操纵变量，例如支路平衡。

03

03性能改进、组态实施及整定

在核心基本控制方案完成后，在正式组态前。需要考虑一个改进：如果有明确的干扰影响，要考虑必要前馈或串级性能改进。例如三冲量控制、温度串级控制、液位串级控制等。把前馈和串级放在第三步是为了确保控制方案设计的至简至优。

在进行控制方案设计中，要尽可能使用控制系统已有的标准模块设计标准控制方案。而且要精通控制系统组态技术细节，把事情做正确。避免量程、正反作用、连接等明显错误。

把事情做正确的最后一步是要使用合适的PID参数。在进行PID参数整定过程中，严格意义上应该由前到后，由外到内，先整定高优先级控制回路。这样是为了减少外部条件变化对过程的影响，也是为了减少广义对象的不确定性。

04结束语

在进行控制设计中，最重要的一点是：充分利用一些手段但是不增加投资。如果通过管理改进、程序完善、参数整定或者方案设计能解决的问题，再差的解决方案也能够理解。如果不能解决问题就必须反思是方案的问题、设备的问题还是工艺的问题。如果找不到根因就不能至简至优地解决问题。

在进行控制方案设计中一个基本原：除非必要不改变已有的条件包括工艺、设备、仪表、方案。

一般说来，如果人手动能控制的，自动一定能控制。如果问题非常复杂，人类解决问题的方法论就是把问题进行拆分简化，变量配对就是拆分简化问题。如何在时间尺度进行分层，如何在空间尺度进行结构化分离，如何通过重新定义变量重构问题。这三个问题是复杂控制方案设计的要点。

来源：微信号 互侃PID

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