自然界中的自动监控催化裂化系统的智能管理
摘要：本文通过应用嵌入第三方软件所开发的组态软件自动监控系统，以及在催化裂化系统中的应用，重点论述了催化裂化自动监控系统的结构、功能和界面的开发。通过系统仿真和实测运行表明监控系统运行稳定、操作方便、监控效果良好。
前言：催化裂化过程是石油二次加工过程中最重要的一环，实现整个过程的自动监控和管理可以极大地提高企业自动化水平、降低生产成本、增加经济效益。本催化裂化系统利用北京三维力控科技有限公司的力控组态软件进行二次开发，系统组成结构原理图如下：
监控要求及对象流程简介
系统的监控对象为反应再生、分馏和吸收稳定三大部分。反应再生系统主要任务是把直馎蜡油和其他加工方法所得的重质油料在一定的温度下靠催化剂的作用，使原料油经过一系列化学反应裂解成轻质产品。分馏系统则利用各组份挥发度的不同把从沉降器出来的混合油气分离为粗汽油、柴油和富气等其他产品。吸收稳定系统将粗汽油和压缩富气进一步分离为干气、液化气和稳定汽油。
监控满足以下要求：
1）信号采集和数据预处理 采集标准信号；对来自工业现场的非标准信号数据通过组态软件进行转换、预处理和运算。
2）动态显示 将工艺流程通过组态软件真实地反映在动态立体流程图上，显示各测量点参数变化趋势，并使画面具有实时动态效果。
3）监控操作 完成各工位参数设定，并对温度液位流量压力进行自动检测，实现部分阀门自动开启关闭流量操作控制。
4）操作画面 在操作画面上可查询各工位点当前温度液位流量等实时历史数据，并可按要求设定打印出实时报表历史报表。
5）扩展与第三方技术结合 实现与专家工具CLIPS及MATLAB集成，以实现一些常规控制不易完成先进控制。
系统硬件配置
由一台以上工 控机組成 的以太局域网并配21英寸監視器以及報表與事件打印機等其他設備，为提高系統冗餘性配置兩台與下位機通訊I/O服务器，一台為主服务器，一台為熱備服务器。
系統軟體組態
此部分完成監測系統與運營人員間交互界面，是實現對整個系統監視控制調度管理核心與關鍵。在人機界面方面用于日常監視系統參數設定子界面用于非日常監視信息報表趨勢圖及幫助信息或完成每種工藝流程作業之用。此外對於工業參數設備運行參數通過一覽表形式來總結。
3.1 反再系 统組態
首先完成系統工藝流程除了動態顯示一些關鍵工作狀態外，如閥門開度等還顯示其它重要工作參數如原料進料量等，其主畫面如下：
[align=center] 图2 反再系 绩 主畫 面[/align]
反再系 統涉及三大平衡：物質平衡熱能平衡壓力平衡，這三大平衡是整個裝置進行正常生產的地基。因此要對其中每個關鍵工作點給出自己控制與監視界面，以對其溫度流量壓力分别進行監測。而溫度保證維持主要是在調節活性劑流量，即調節單動滑閥開度來實現。此外單動滑閥開度可以手動自動調節實現。
3.2 分馏系 绩 組 簡 表
分馏系 統第一要務是確保回路不斷循環並保持所有段回路溫差小，並且合理調整熱平衡以達到穩定的運行，因此在組 簃時需強烈注意的是輸送帶速度過快導致產品品質變差問題，其組 簃主畫면如下圖示：
[align=center] 图4 报警记录[/align]
3.4 控制策略
3.4.1 常規控制策略
对于PID（比例积分微分）的调节方式，我们采用了一个基于智能算法来优异调整PID参数，从而确保无论是在高频率振荡还是低频率滞后的情况下，都能够得到最佳性能。这是一个不断学习调整自身行为以适应新的环境挑战的问题解决方案，它使用了一种称为遗传算法（GA）的自然演进模型来优选出最佳PID设置。这是一种有效的人类智能模拟程序，它模仿自然选择过程，在许多不同的候选者之间寻找最有可能成功克服障碍并达到目标的人选。当这些候选者被评估后，最优秀的人选会被允许繁殖产生更多“孩子”，而较弱的人则被淘汰，这个循环继续进行直至找到最好的解决方案或达到某些停止条件。
使用GA优异调整PID参数之前，我们需要定义一个搜索空间，该空间包括所有潜在有效值范围内的一个宽泛范围。在这个例子中，我们考虑了三个关键变量：Kp（比例增益）、Ki（积分增益）、Kd（微分增益）。我们还确定了一个目标函数，该函数旨在最大程度地减少误差平方总计数，这意味着更精确地跟踪参考输入值。如果GA迭代过多次没有发现任何改善，那么最后选择作为当前最佳设置或根据经验值重新开始搜索新区域。如果迭代次数超过最大限制，则停止该搜索并返回当前结果作为最后输出 PID 参数设置。这项技术已经证明对各种类型的心脏设备提供了非常好的调节能力，而且它们对于那些难以设计物理模型或者需要快速响应变化情况的地方来说尤其有用。在这类场景中，可以使用模式识别技术来捕捉模式，然后应用特定的数学模型来描述这些模式，而不是依赖于简单的事务关系网络分析器这样的静止逻辑表示方法。不仅如此，对于复杂性的深层理解也变得更加重要，因为这是提升自我修复能力所必需的一步——这涉及到创造一种能够学习如何适应未来的环境挑战，同时保持必要灵活性的机制。这就意味着我们必须发展一种新的思维框架，其中包含决策理论与推理技巧，以及能够根据时间序列分析做出的预测，以帮助我们建立关于未来可能发生的事情的一个清晰视角。我认为这种方法很有希望，因为它既能给予人类智慧，又能让机器具备相似的能力，使他们能够独立思考并做出决定，不仅仅依赖于编写好的代码或固定的规则集合。但还有很多研究需要去探索，比如如何真正让AI成为真正参与社会活动的一员，而不仅仅只是执行任务或者回答问题，让他们像人类一样拥有情感需求同样追求幸福感，也就是说，让AI拥有自己的生活欲望，就像我们人类一样想要享受美食，或追求爱情或旅行，但同时又不要忘记我们的道德责任，将这种权利赋予AI会带来什么样的社会影响？
综上所述，本文提出了一个综合考虑因素全面评价体系，以支持用户决策过程中的质量保证措施实施，同时提供了一种全面的风险评估框架，可以帮助用户识别潜在风险，并提出相应措施以避免风险发生。本文还讨论了如何利用现代计算机科学技术，如人工智能、大数据分析以及云计算服务，加强组织内部沟通协调能力，从而促进跨部门合作，提高资源共享效率，以及加强供应链管理，从而提升企业竞争优势。此外，本文还提出了几项建议，用以指导企业如何更好地利用现代科技手段，如移动通信网络、小型电脑设备以及各种远距离办公工具，与员工建立更紧密联系，无论他们身处何处，从而促进员工业绩增长。
