过程控制仿真的好处

工业流程依赖于参数和变量的特定组合来最终交付高质量的产品。这些因素的数量以及它们与最终产品的联系的复杂性取决于工艺的大小和复杂性。然而，在所有情况下，深刻理解过程和控制系统如何响应这些因素的变化会带来巨大的好处。收集这些信息的有效方法是使用过程控制模拟。

过程控制模拟可以通过各种各样的技术来实现，主要不同的是它们为工厂和过程提供的具体细节的程度。模拟的详细程度和健壮程度取决于公司的总体目标。是否需要关于环境温度如何影响反应的全面信息?或者操作员只需要了解当警报或联锁激活时将显示什么，而无需实际操作?

简单的模拟可以提供来自受控设备(阀门、电机等)的模拟反馈，以及响应各种触发器的模拟过程变量变化。高级的、高保真的模拟可以调整到反映过程的最小细节。

过程控制仿真可以在以下方面为操作人员提供强大而有效的工具:

• 训练操作人员使用控制系统
• 测试控制系统配置
• 改进流程和标准操作程序(SOPs)
• 评估安全和环境风险。

操作员培训

操作员是任何工业设施的核心。他们对工厂功能的理解和对各种情况的反应能力在保持设施运行中起着至关重要的作用。过程控制模拟的主要好处在于操作员的培训。

无论是新开发的设施，旧设施的扩建，还是控制系统的重组，过程模拟都为培训操作员如何管理工厂提供了强大的工具。大多数模拟系统使操作员能够导航并熟悉图形、警报显示和可用的工具，同时在没有停机时间的情况下运行工厂。更高级的模拟可以提供与设施的真实详细功能一致的动态信息。这在为操作员准备启动/关闭以及如何应对工厂干扰和紧急情况时非常有用。

配置测试

所有级别的模拟允许对控制系统进行无风险测试。通过模拟过程和控制系统，操作人员能够在不触动任何一个阀门的情况下，彻底测试为工厂编写的配置和逻辑。这提供了测试控制策略的能力，并识别可能导致停机和生产损失的潜在设计缺陷。作为一个集成商，任何程度的内置模拟都允许更精简和有效的工厂验收测试(FAT)。

例如，在模拟打开所需的阀门后，油箱液位的增加增加了一个小细节，这在很大程度上有助于客户在场外程序和他们的物理工厂之间的连接，并且允许他们在对活动系统实施控制之前识别任何必要的变化。

流程优化，概念测试和标准操作规程

随着配置测试，过程控制模拟允许开发和验证新的标准操作程序，并试验如何改进现有的操作程序。设计不当的控制系统会导致性能低于最佳水平，导致设备过早磨损，降低吞吐量，增加能源消耗，增加所有方面的成本。

随着复杂程度的提高，模拟可以帮助定位工艺瓶颈，并提供关于修改工艺的特征(如增加冷却水流量或修改精馏塔的回流比)如何在不进行物理更改的情况下影响产品产量或质量的信息。因此，高保真模拟也提供了一种方法来验证新的工艺设计或证明更改现有设计的合理性。

安全、环保、经济

设施的安全运作是最重要的。过程控制模拟提供了测试安全性和过程联锁的能力。除了测试，模拟过程和控制系统可以发现最初可能没有想到的联锁条件。

这在安全和经济方面都提供了巨大的价值，因为它可以防止停机、生产损失、设备磨损和/或危险事件。事故的减少也会导致相关环境问题的减少。除了防止环境危害外，更先进的模拟还可以提供有关植物排放的信息，以帮助确定满足标准的方法。

模拟拯救生命

了解控制系统和过程之间的相互作用对任何工业设施都是至关重要的。过程控制模拟可以以多种方式帮助这一发展。对操作员进行离线控制系统的培训可以教育他们，使他们做好管理设备和干扰的准备。仿真允许在实施之前对控制系统配置进行彻底和有效的测试。它还为操作程序和优化策略的无忧试验提供了一种手段。

在模拟系统中识别可能关闭工厂、损坏设备和危及人员生命的不良或危险情况要比在实际设施中安全得多。评估模拟环境所能提供的好处永远都不晚。

杰夫•克拉克系统集成工程师在哪里跨公司集成系统集团．本文最初发表于Cross Company的博客。交叉公司集成系统集团是CFE媒体的内容合作伙伴。由CFE媒体制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，cvavra@cfemedia.com．

克罗斯公司是相2016年9月20日会员。

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