非控制人员应该知道的关于控制工程师的7件事

难怪“其他人”不知道如何与控制专业人员互动。控制工程师可能是当今社会最不被理解的群体。美国政府有50多个IT专业人员的工作代码，但没有控制工程师的工作代码。阿拉斯加不提供专业工程控制许可证。控制工程师是化工或工艺的一部分吗?它们是电气的还是仪表的?在这个令人满意的舞台上享受了35年，请允许我提供“其他人”应该知道的关于这个选择的职业的7件事。

1.过程工程是稳态的;控制工程是实时的。

工艺工程师选择设定值和目标:85吨木屑加上2万加仑化学物质，在特定温度下持续一段时间，可以生产出具有可预测性质的纸浆。另一方面，控制工程师并不关心化学。控制关心影响反应的元素的传递函数和响应时间:如果阀门移动，过程变化有多快，变化多少?如果处理人员使用了不同的化学物质，那么至少有一个响应时间将会改变，循环将需要重新调整。

过程工程不是控制工程。不要想当然地认为一个过程工程师会成为一个成功的控制工程师。例子:一家化工公司在其最赚钱的产品上同时创造了产量和质量的记录。一位具有过程工程背景的经理认为控制阀“动得太多了”。他命令将阀门锁在平均位置。他希望通过增加一种副产品的销售每月能多赚200-500美元。当控制工程师质疑这一变化的影响时，他被告知他是在保护自己的领土，而且可能有个性冲突。不顾控制工程师的反对，执行了更改。

废品率急剧增加，经常随环境温度而变化。在一个月内，这个曾经最赚钱的产品每天损失超过1万美元!控制工程师指出控制策略的改变和相应的问题开始，并要求运行一个简单而最基本的试验，完全没有风险:把原来的控制放回去。

工艺工程师和研究科学家否定了这一观点，因为平均温度、压力等保持不变(但这些变量不断波动)。要求的审判被明确禁止。它强调说:“控制不是问题的根源。”控制工程师被排除在关于这个问题的双周会议之外。这个问题持续了6个月。每次产品计划运行时，他们都会增加一倍的管理人员(对不合格品没有影响)。最后，植株连续运行3天，排异率为100%。市场部决定在季度末停止销售该产品。在这一点上，控制工程师直接找到工厂经理，为他的情况辩护，然后进行了审判。问题立刻消失了。 Process engineers (even PhDs and scientists) are not necessarily control engineers.

2.计算机极客不是控制专家。

这是一个容易犯的错误。控制人员生活在一个人机界面(HMIs)和“块软件”的世界里，使用PC界面。许多名片上有流程控制的人并不是控制工程师。控制工程师可以计算通过安全阀的流量。控制工程师知道负载波动和源波动对控制回路设计和调优的影响。一个真正的控制工程师不会花一个星期的时间试图调整一个简单的流动回路，同时站在一个反安装在管路中的止回阀旁边。

如果你知道或者是一个控制位置的计算机能手，欢迎来到这个极好的领域。请开始学习控制。有许多可用的控制培训来源，这种培训将带来巨大的回报。每个公司都可以通过为有需要的员工提供这种控制培训而受益匪浅。

3.物理规则。

当你在路上开车时，如果你的车的后面超过了你的车的前面，你就不稳定了，有麻烦了;后面不应该比前面快。同样，控制不能比进程快。在手动档上加一个回路，给阀门一个换挡。如果进程在2分钟内没有显示任何变化，然后在接下来的30秒内逐渐上升，直到稳定，则不能对发生速度快于2分钟的扰动使用该控件。增加增益和减少轮询时间不会加快进程响应速度。当流程响应太慢时，必须重新设计循环。重新定位传感器，寻找响应更快的传感器，使用前馈控制，并发现其他过程关系来预测控制。这是一个好的控制工程师的核心。在这种情况下，流程和计算机人员无法像控制工程师那样发挥作用。

4.高级控制专家知道他们在学校没有教的东西。

好的控制策略胜过昂贵的仪器。这句话可能会让一些人感到不安，但这是另一个例子，真正的控制专家可以在其他人失败的地方完成任务。考虑浓度、密度或温度控制。在主流上安装一个4.5万美元的变送器，直接驱动受控流量(甜味剂或稀释剂)上的阀门，这是几乎所有大型工程公司的标准做法。这是非常简单的，也是非常错误的。这是一个需要年复一年地反复调优却没有成功的循环。为什么?工艺变量偏差可能是由于输入的变化(如入口温度变化)，或集管压力变化可能导致受控流量的变化，或生产速率变化可能导致受控流量的阶跃变化。

三个错误源中的每一个都需要不同的调优。一种方法并不适合所有人。事实上，主要控制(修正入口值的变化)是依赖于生产速率的:在高生产速率下工作的东西在低生产速率下振荡，而在低生产速率下工作的东西在高生产速率下太慢。控制将永远很差。相反，在甜味剂/稀释生产线上增加一个孔板/压差(DP)变送器，情况就会改善。控制线上的流量控制消除了由于任何集管压力变化造成的流量误差。即流量与主要产品流量的比值和生产速率误差消失，并且调整主要变量不再依赖于速率。现在用一致性、密度或温度传感器控制比例设定值，您就有了一个非常简单的调优，鲁棒的控制，将胜过昂贵的仪器。高级控制专家知道这一点;我还没听说过哪所学校教这个。

详见下一页。

5.如何选择过程控制系统(PCS):总安装成本(TIC)规则。

TIC包括采购价格、编程、培训、备件库存和未来10-15年的维护。前期成本实际上总是TIC中最不重要的成本。越来越多的维护合同、备件和所需的培训都指向减少工厂控制系统的差异。更少的不同系统几乎总是带来更大的节省。工艺改进的节省很难计算，常常被工艺噪声所掩盖。除去30万美元的维护合同，另一个现有合同增加了5万美元，你就有了真实的、可证明的节省。

TIC规则的推论:拥有更少的系统可以从最稀缺的资源之一——过程控制组——获得更高的生产力。今天所有的主要系统都可以控制整个过程，所以要追求节省，而不是对遗留控制系统的情感依赖。

6.PCS的选择必须由控制系统方面的专家做出。

生产/管理部门想要挑选个人电脑——这是一个性感的决定，而且他们有权力。这很好。对我来说，我想打出一个赢得世界职业棒球大赛冠军的本垒打，但任何要求我这样做的人都应该被解雇。我成功的可能性微乎其微;球队需要一个大联盟的击球手。这同样适用于挑选个人电脑。如今，大多数产品都变成了混合型，因此才有了PCS的标签。一些分布式控制系统(dcs)与一些可编程逻辑控制器(plc)之间的区别更大。hmi是如此的灵活，以至于操作人员不可能知道哪个pc在罩下。我曾经工作过这样的系统:一个操作站控制着来自5个供应商的7个系统，所有的差异对操作人员来说都是不可见的。

操作完全不受选择PCS的影响。操作完全不受影响PCS的选择。(需要我再说一遍吗?)大多数系统可以配置硬件可靠性次于MTTR(平均修复时间)。过程控制和维护人员受到分布式组件对象模型(DCOM)、OPC的使用、隧道、带宽、总线协议、基于服务器的HMIs以及更多系统差异核心问题的极大影响。这些都是操作人员不擅长的领域。控制人员不会告诉操作人员，“使用漂亮的粉色化学品，而不是闪亮的蓝绿色凝胶”，所以请不要告诉我们使用哑光黑色盒子而不是铝灰色盒子。足够地说。

由控制专家选择PCS的推论:如果您没有现场选择系统的控制专业知识，可以租用。在你的公司内部，你可以借用其他网站的专家。控制工程公司可以为您做系统分析和比较。考虑到议会的规模，这笔钱花得很值。

7.如何测量系统的性能?

看看你每月的生产成本。auto上的循环百分比，变量偏离目标的积分等等:这些表面上听起来都不错。在许多循环中，它们确实有助于确定需要改进的地方。但真相远比这难以捉摸。

例如，在两种燃料之间进行选择，意味着其中一种燃料将始终处于手动状态(自动状态的时间占总时间的百分比)。考虑冷凝水回流时的调压罐。一般来说，锅炉给水是厂中最昂贵的水。保持一个完美的关卡很容易，但这完全是错误的(但它会有一个很好的偏离目标的积分)。高回流将多余的水倾倒到下水道。低回流添加化妆水(来自阴离子和阳离子单元以及所有相关化学物质)。看起来很好的控制实际上浪费了很多美元。为什么只倾倒了一小段时间的水，然后马上开始添加化妆水呢?让油箱液位在一定范围内摆动。

自动化的“控制优度”程序在这种情况下以及在更多情况下都有可能误导你。通常这些程序有无数的选择来适应这些问题，但是您真的有时间来设置和维护这种复杂性吗?你可能还没有人来处理你的警报管理!一定要安装一个这样的系统。他们可以通过改进调音来补偿自己。但是，然后抓住帕累托提供给您的80%的改进(只需要20%的努力)，将您的资源转移到另一个代价高昂的问题上。了解如何解释生产成本将告诉你你的控制系统是否运行良好。当每吨成本增加时，寻找根本原因;它可能是一个坏的控制器。

所以你知道了:我想和非控制人员(包括计算机极客和作为控制工程师的过程工程师)分享的7件简单的事情。你可能会有不同的意见(请在下面留下你的评论和例子)。你的清单可能和我的略有不同，也可能很大。没关系。与你公司的其他人分享这篇文章。如果没有其他的，这篇文章可以作为一个催化剂，在你的设施内开始对话，这可以导致改善。

对于那些曾经因为这些问题而感到沮丧的人，只要知道我写了这篇文章后感觉好多了。

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- Bruce Slade, PE，总统/ Byte Size的所有者，一家过程自动化和过程安全咨询公司。由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程，mhoske@cfemedia.com．

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• 在工厂的其他领域，很少有人了解控制工程的价值，许多人会把它与其他功能混淆。
• 将本文作为促进沟通和优化的催化剂。

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Bruce Slade, PE，总统/ Byte Size(过程自动化和过程安全咨询公司)的所有者，毕业于美国西点军校。作为一名专业的工程师，Slade已经参与过程自动化超过35年。

-请参阅下面的相关文章，包括2015年1月发表的一篇关于控制工程师应该了解管理的文章。

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