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人力控制PK自动控制

2009-03-20 07:27 控制·综述, 自动控制 ⁄ 共 2148字 ⁄ 字号 暂无评论

比起自动化控制器,人有时候能做得更好,但是他们至始至终都能保持最佳状态吗?

总是要碰到这样的情况:我们总是千方百计提高工厂的利润,对于基本的现场的控制器,我们建议对于重要的过程参数应该使用自动化控制器。当然,我们也听到很多其他的声音,我们的过程很简单,而且现在的操作员也很优秀,他具有很多工作经验。没有必要再采用闭环回路控制。当投资的时候我们经常会听到类似的论调,如新的流程分析时。
当然,这并非全对。过程简单与否并不重要。问题的关键在于,就收益性而言参数是否能达到最好的功能。并非过程是简单还是复杂,或者是否对系统有多年的了解。

为了达到最好的性能,你必须在正确的时间采取正确的动作——不是说一次性的也不是经常,是需要一贯坚持。但是,一贯保持最佳状态不是人力的优
势。事实上,当某个员工每天都以同样的标准工作,我们肯定会说,这是一部机器,也就是说,至少在这一方面机械是具有优势的。 那么,到底人工和机械在工作上谁能占上风呢?

时间性

让我们假定,如果目标值是变量的最佳值。如果变量偏离目标值,偏离意味着某些经济损失或安全问题上的风险。任何控制上的主要目的,无论是手动控制还是自动控制,都是尽量让偏离量最小化。越早察觉偏离,就能及时采取措施,缩短恢复最佳状态的时间。自动调节的一个重要特点是能在相当短的时间间隔内监控所有变量,这比操作员要迅速得多,而且不会受其他任务或电话等琐碎事物的干扰。

还存在第二种影响,特别是工厂的某个部分是与另外一个部分紧密集成时。一个地区的纠正动作,会在别处产生扰动,所以越早能察觉偏离,纠正动作就越小,在其他地区的负面影响就越小。

在一种情况下,工厂处于某种限制中,而这些限制随时间而改变,任何被控制的控制器能检测出任何动作,并将控制单元在第一时间内进一步推向所需要的方向,这比操作员要迅速得多。举例来说,一个冷却机或冷凝机,其排量随环境的变化而变化。综合而言,我们可以看出,当及时的响应具有很大优势时,机器毫无疑问地在这一回合中占了上风。

精确性和可重复性

操作员必须快速响应任何新的情况。他们要根据他们的经验和想象,靠直觉。相反的是,控制器根据规范和设置计算反应。这些设置通常是很多过程中得出的结果。因而,我们能预计(不少研究表明,事实并非总是如此)调节或多或少的,这里专用控制器比操作员能进行更好的响应动作,对过程进行干预。
当然,如果我们以控制器进行大量的过程信息处理,计算过程响应动作,如基于模型的控制器,那么其响应的精确程度将大大超过操作员的手动操作。

而且,任何控制器只要在相同的状况下,完成的动作是几乎一致的,不像操作员在经历了年年岁岁的工作后,最后的情况总是有所不同的。在过程控制中这些区别很容易就能被找到。因此,就精确度和重复性而言,控制器占有较大优势。

复杂控制的处理

还有几个重要的因素需要考虑,如多变量状态,需要多个控制目标和多和变量,这就需要在这些变量出现时不仅能处理他们之间的交互作用,并保证稳定性,自动控制显然占有优势,因为对于操作员来说,很难评价不同影响之间的区别。

此外,操作员一次只能完成一个改变动作,但是这有时不能满足控制上的需求。比如喷淋,有两个目标需要控制,水量和水温。如果温度正好,但是需要更多的水,那么热水和冷水的量需要同时进行调节,而不是一个一个进行控制,否则温度会有变化,人就会感到不舒服。在工业控制过程中,这种不舒服就意味着经济损失。

有时,我们需要寻找出最佳的工作点,也就是说,在各个影响因素之间的平衡点。例如,寻找最有利的工作点,在这个点上,如果需要增产产品,就有一个额外的输入,来平衡额外的成本以支付所需要的能量输入——这是一个典型的分馏塔的分析。当情况随着时间而改变时,其典型的方式是,我们必须实时寻找最佳的方案。寻找过程对于计算机而言驾轻就熟,而对于一个操作员来说,这个过程就显得有些困难了。虽然,在这个例子中只需要考虑两个变量:产量和能源消耗。因此,自动化控制在比较中就再下一城。

同时进行多个动作

在某种情况下,许多动作必须同时产生。例如,如果某个单元的一个反馈失败大量的警报需要立即解除。他们都需要被触发,且不提供额外的信息;事实上,对操作员来说,比较难。与操作员不同的是,适合的报警管理程序能处理这样的警报情况,方便且
不会遗漏任何报警点。

但另一方面,操作员在观察整个变量的过程中,一眼能判断出是否过程处于一个稳定的状态。他们能在瞬间对过程有个整体的感觉,并及时察觉存在的问题。对人类的眼睛和大脑来说,这个容易办到,但对机器来说,这是个很大的挑战。这也是操作员的最大的优势所在。

真正的机遇

我们知道,在一个重复的动作中,快速察觉偏离,精确动作以及平滑地调节同时发生的干扰,是一个过程所必须的,在这个方面自动控制优势明显。自动化和先进控制的目的不是仅针对复杂和特殊的过程,它能提供更好的工作性能,更经济更安全。

还有一个重要的方面:控制专业人员的主要的目的是提高运行方式,使工厂的利润增加,而非是让操作员成为摆设,目的是要增加产量,提高质量,减少成本。

自动化控制的最终目的是为了提高性能,同时将操作员从低层次的劳动中解放出来。这将帮助他们的工作重点从重复劳动和规律性劳动中转移到过程的整体监控和优化上,无论是简单控制,还是复杂控制都是如此。

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