程序控制系統的提升 1. 回饋控制系統 (feedback control system)

程序控制系統的提升1.回饋控制系統(feedback control system) • 當量測到之製程變數產生變化時，經過控制器運算後調整 (output)至控制閥。 • 它的特性就是必須等到製程變數變化後才調整控制閥，有時會因製程特性及高規格品之要求而顯得力不從心。 • 然而對大多數之程序控制而言，此架構乃是最簡單直接有效之架構，且能滿足大多數之控制要求，。 MV Controller RV I/P transmitter CV 程序變數

程序控制系統的提升 • 增進控制效果最有效的辦法，即改善製程-越簡單越好 • 然而製程之被設計乃是為了要生產某種有經濟價值的東西、某種高品質的產品或是降低生產成本的考慮，而不是為了要「好控制」 • 雖然，製程之修改是為了容易控制它，但畢竟必先不違背有經濟價值目的，因此，程序變得越來越複雜，越來越不容易控制。 • 因此，越來越新的量測元件問世，甚至量不出的東西，也要想辦法弄出一個推理數學式[BF](inferentialformular)來代表它； • 越來越多的『控制系統』問世。其最後的目標就是為了能控制愈趨繁雜的程序。

程序控制系統的提升1.單一回饋控制系統 塔頂成分低限要求 • 進料經一加熱器升溫後，進入蒸餾塔分離。 • 塔底是我們要的產品(重成分)，塔頂是廢棄流排入廢水處理場。 • 根據蒸餾塔原始設計的處理能力，對塔底重成分的回收組成有一最大值無法超越，對塔頂排出組成的重成分含量有一低限值，不可能比此低值還低。 • 塔底塔頂之產物組成完全隨進料組成而變，控制效果極差時間進料成分 TIC 塔頂成分高限要求時間

程序控制系統的提升2.串級控制系統 塔頂成分低限要求 • 在塔底加入一對線上組成分析儀(GC)及溫度控制器作回饋控制，顯然 • 降低了塔頂及塔底重成分組成的變異度，惟這種簡單的回饋控制，卻無法消除干擾，並使產 • 量極大化時間進料成分 AC TIC 塔頂成分高限要求時間

程序控制系統的提升3.高階控制系統 塔頂成分低限要求 • 一組組成回饋控制 • 進料組成之模式預測控制 • 加入設備能力之限制條件，可使得塔底塔頂組成接近極大限值 ‧經由程序控制能力的提升大大地減低產品變異度。 ‧在設備能力的限制下，產量達到最大化。 ‧不要的產品被最小化 ‧降低了產品變異度，提升了製程能力。 ‧工廠操作之安全性 ‧蒸餾系統之壽命，因操作穩定性增加可望稍有延長。 ‧能源被精確之利用。時間進料成分 AIC 塔頂成分高限要求模式控制 AIC 時間

經濟效益的評估 • 越精良的控制系統，其衍生之效益越大 • 經濟效益的評估，並不單純的只是將產量最大化，而是須以目標函數進行分析 • 定量的經濟效益評估有很多方法，大多都是利用統計分析的方法，求控制變數變異度減少量所產生的經濟效益 • Marlin所提供平均製程效能(average process performance)的方法是較簡易的方法

平均製程效能(average process performance) • Pave=Σ(Fi x Pi) Pave平均製程效能 Pi區段i中點製程效能 Fi= Ni/NT =在區段i內所含點數百分比 Ni=在區段i內所含點數 NT=所有取樣之點數

平均製程效能範例（鍋爐控制）

平均製程效能範例（鍋爐控制） 優良控制與不良控制之改善幅度約為1%，其產生之年經濟效益 (一年330操作天計) 　則為：　△Profit,$/年= △efficient×蒸汽量 (噸/時)×△Hvap（energy/噸蒸汽）×$（energy單位成本)×7920時/年平均效率＝ΣPi x Fi 86.77 87.04

程序控制系統的提升 1. 回饋控制系統 (feedback control system)