- 行业背景
- 典型效益
- 关键技术
- 聚烯烃先进控制典型架构
- 实施案例
杭州司南智能技术有限公司是一家国内新兴的流程工业装置级智能化一体化解决方案供应商。在聚烯烃领域，公司拥有一支对聚烯烃生产工艺和过程控制有着非常深入理解的技术团队，拥有独立自主的先进控制、工艺计算的技术开发和工程实施能力，技术水平总体处于国际一流。
在聚烯烃行业，公司拥有深耕聚合物先进控制领域多年的海外资深专家团队，并依托国内优秀的软件开发和工程实施团队，开发了基于工艺计算的模型预测控制技术（EB-MPC），并在此基础上形成了完全自主知识产权的先进过程控制软件包——木牛智能巡航软件包（Smart Navigator，SN）。
同时，公司也与浙江大学烯烃聚合课题组阳永荣团队达成战略合作协议，共同致力于聚烯烃装置智能制造的技术开发与工程化应用。公司也与北化院、SEI、IAPC等国内外知名聚烯烃研究机构或工程技术团队建立了良好的协作关系，共同推进聚烯烃先进控制系统的开发与应用。
聚烯烃先进控制项目可以大幅提升聚合物的产品品质，并创造数百万/年的经济效益。实施的典型效益如下：
●关键过程参数波动标准偏差降低30-60%
●产品质量指标波动标准偏差降低30-60%
●产能提升3-10%
●牌号切换过程一致性，减少过渡料10-20%
●大幅降低操作员劳动强度
“木牛”软件，全称木牛智能巡航软件包（Muniu Smart Navigator Software package，简称SN）。“木牛”软件以模型预测控制算法为核心，通过积木式架构来实现流程工业现场千变万化的需求。
木牛软件包由数据通信软件（SN-LINK）、时序数据库软件（SN-TSDB）、应用管理软件（SN-AM）、组态配置软件（SN-CFG）组成，并以“格物”软件作为操作员交互界面。其主体架构如下图所示：
图1 木牛智能巡航软件（SN）架构图
2、基于工艺计算的模型预测控制技术
基于工艺计算的先进过程控制是目前国际领先的非线性模型预测技术，该技术可以将工艺计算直接嵌入到模型预测控制之中，公式即是模型。所谓工艺计算模型是使用化学工程师的语言（如质量平衡、热量平衡、相平衡、机理模型、动力学模型或经验公式等）来建立模型，化学工程师很容易理解模型的原理，便于其参与其中。用这种方法建模，好像面对着一个透明的箱子，可以将建模的过程看得清清楚楚。
图2 基于工艺计算的先进过程控制的基本结构
图| 司南智能聚烯烃先进控制系统典型架构
工艺计算模块
运用化工过程原理（如质量平衡、热量平衡、相平衡、机理模型、动力学模型或经验公式等）建立工艺机理模型，计算出化工过程中的关键过程参数，用于模型预测控制和指导生产操作。
软仪表模块
软仪表，也称软测量、或在线工艺计算，就是应用计算机技术，根据已有测量的一些相关变量以及工艺设备技术参数，通过构成某种数学关系来推断和估计难于或暂时不能用硬仪表测量的重要变量，以软件来代替仪表功能。
图| 聚烯烃熔融指数软仪表范例
组成控制器模块
对聚合反应而言，组成控制器是最基础，也是最重要的控制器，主要目的是稳定反应器中组分浓度。基于EBMPC的组成控制器是非线性的，包含更宽的操作范围，能涵盖包括牌号切换过程在内的不同的工况，大幅提高控制准确度。
图| APC投用后控制目标波动大幅减小
质量与产率控制器模块
质量与产率控制器的主要目的包括两部分：
第一部分，是通过调节反应器内组分浓度比或温度等，来提升产品质量（熔融指数、密度、总乙烯含量等）的稳定性。
第二部分，是通过调节催化剂流量/转速，来实现装置产量的稳定控制，或在面临约束条件（如冷却水阀、反应器温度波动、冷却水温差等）时，实现产能最大化的卡边控制。
图| 应用质量控制器（QC）所带来的产品品质的提升
牌号切换程序
牌号切换程序的目的是实现全自动牌号切换，实现不同牌号间的一键自由切换，提升切换过程的一致性，减少过渡料。
图| 自动牌号切换程序
图| 自动牌号切换过程的一致性
