不懂控制的人应该了解控制工程师的7件事

难怪“其他人”不懂得如何与控制专业人员互动。控制工程师很可能是当今社会中最不为人所知的群体。美国政府为IT专业人员提供了50多个工作代码，但没有一个是针对控制工程师的。阿拉斯加不提供专业工程许可证。控制工程师是化学或工艺的一部分吗?它们是电气的还是仪表的?在这个令人满意的领域享受了超过35年的时光后，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。

工艺工程师挑选设定值和目标:85吨木屑加上20,000加仑化学物质，在特定温度下，在一定时间内产生具有可预测性能的纸浆。另一方面，控制工程师不关心化学。控制关心传递函数和影响反应的元素的响应时间:如果阀门移动，过程变化有多快，变化多少?如果处理人员使用不同的化学物质，则至少有一个响应时间将发生变化，并且需要返回循环。

过程工程不是控制工程。不要想当然地认为过程工程师会像控制工程师一样成功。一家化学公司同时为其最赚钱的产品设定了生产和质量记录。一位具有过程工程背景的经理认为控制阀移动得“太多”了。他命令把阀门锁在平均位置。他希望通过增加副产品的销售，每个月能多赚200-500美元。当控制工程师质疑这种改变的影响时，他被告知这是一种领土行为，可能是性格冲突。不顾控制工程师的反对，执行了变更。

废品量急剧增加，并经常随环境温度变化而变化。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!控制工程师指出了控制策略的变化和相应的问题的开始，并要求进行一个简单而最基本的试验，绝对没有风险:恢复原来的控制。

工艺工程师和研究科学家否定了这个想法，因为平均温度、压力等保持不变(但这些变量不断变化)。所要求的审判被明确禁止。有人强调说:“控制不是问题的根源。”控制工程师被排除在两周一次的关于这个问题的会议之外。这个问题持续了6个月。每次产品计划运行时，他们都将管理人员的在场时间提高了一倍(对拒绝品没有影响)。最后，工厂运行了3天，废品率为100%。市场部决定在本季度末停止销售这种产品。那个时候，控制工程师直接去找厂长，为自己辩护，然后进行试验。问题立即消失了。 Process engineers (even PhDs and scientists) are not necessarily control engineers.

2.电脑极客不是控制专家。

这是一个容易犯的错误。控制人员生活在人机界面(hmi)和“块软件”的世界中，使用PC界面。许多名片上写着过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谐的影响。一个真正的控制工程师不会花一个星期的时间，站在一个安装在管道背面的止回阀旁边，试图调整一个简单的流量回路。

如果你知道或者是一个计算机高手在控制位置，欢迎来到一个神话般的领域。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对需要的员工进行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，有麻烦了;后面不应该比前面快。同样，控制也不能比过程快。在手动操作中设置一个回路，并给阀门一个阶跃变化。如果过程在2分钟内没有变化，然后在接下来的30秒内逐渐上升，直到稳定下来，则不能使用该控制来控制发生时间超过2分钟的干扰。增加增益和减少轮询时间不会加快过程响应。当流程响应太慢时，必须重新设计循环。重新定位传感器，找到响应更快的传感器，使用前馈控制，并发现其他过程关系来预测控制。这是一个优秀的控制工程师的核心。这是一种情况，过程和计算机人员在像控制工程师一样行动方面有问题。

4.高级控制专家知道他们在学校不会教的东西。

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，说明真正的控制专家可以在其他人失败的地方发挥作用。考虑稠度、密度或温度控制。在主流体上安装一个价值4.5万美元的变送器，直接驱动受控流体(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。这是一个循环，需要年复一年地反复返回，但没有成功。为什么?过程变量偏差可能由于传入的变化(如入口温度的变化)而发生，或者集管压力的变化可能导致受控流量的变化，或者生产速率的变化可能需要受控流量的阶跃变化。

三个误差源中的每一个都需要不同的调优。一种方式不适合所有人。事实上，主要的控制(校正入口值的变化)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了。控制总是很差。相反，只需一个简单的600美元传感器，但在甜味剂/稀释线上添加一个孔板/差压(DP)变送器，情况就会有所改善。控制线上的流量控制消除了由于任何集管压力变化引起的流量误差。流量与主要产品流量的比率和生产率误差消失，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，你就有了一个非常简单、可靠的控制，它的性能将超过昂贵的仪器。高级控制专家知道这一点;我还没听说有学校教这门课。

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。在议会中，前期成本实际上总是最不重要的成本。维修合同、备件和所需培训数量的增加都指向减少工厂控制系统的差异。更少的不同系统几乎总能带来更多的节省。过程改进的节省很难计算，常常被过程噪声所掩盖。取消一份30万美元的维护合同，而在另一份现有合同上增加5万美元，你就有了真正的、可证明的节省。

议会规则的推论: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这个过程，所以要追求节省，而不是对遗留控制系统的情感依恋。

6.PCS的选择必须由控制系统方面的专家做出。

制作/管理人员想要选择pc——这是一个性感的决定，他们有权力。这很好。就我而言，我想打出赢得世界大赛冠军的全垒打，但任何要求我这么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。选择个人电脑也是如此。如今，大多数产品都变成了混合型产品，因此才有了PCS的标签。一些分布式控制系统(dcs)之间的差异比一些dcs和一些可编程逻辑控制器(plc)之间的差异更大。人机界面是如此的灵活，通过适度的努力，操作员不可能知道哪台pc在引擎盖下。我曾经研究过这样的系统:一个操作员站控制来自五个供应商的七个系统，所有的差异对操作员来说都是不可见的。

操作完全不受选择哪个pc的影响。操作完全不受影响通过选择PCS。(需要我再说一遍吗?)大多数系统可以配置为使硬件可靠性次于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hmi等问题的极大影响，这些问题是系统差异的核心。这些是业务人员无法胜任的领域。控制人员不会告诉操作人员，“用漂亮的粉色化学物质代替闪亮的蓝绿色凝胶”，所以请不要告诉我们用哑光黑盒子代替铝灰色盒子。足够地说。

由控制专家选择PCS的推论是:如果您没有现场选择系统的控制专业知识，请租用它。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你做系统分析和比较。考虑到议会的规模，这笔钱花得很值。

7.如何度量系统的性能?

看看你每月的生产成本。自动循环的百分比，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领域。但真相却难以捉摸。

例如，在两种燃料之间进行选择意味着一种燃料将始终处于手动状态(这是自动时间的百分比)。考虑在冷凝水回流处安装一个调压箱。一般来说，锅炉给水是电厂中最昂贵的水。保持一个完美的水平是容易的，完全错误的(但它会有一个很好的积分偏离目标)。高回流将多余的水倾倒到下水道中。低回流增加了补水(来自阴离子和阳离子单元以及所有相关的化学物质)。看起来很好的控制其实是浪费了很多钱。为什么把水倒掉一会儿，然后马上开始加化妆水呢?让水箱水平面摆动(在限度内)。

在这种情况下，自动化的“控制之善”程序有可能误导您。通常这些程序有无数的选项来适应这些问题，但是您真的有时间设置和维护这种复杂性吗?很可能你还没有人员来解决你的警报管理问题!一定要装一个这样的系统。他们可以通过改进调优来为自己买单。但是，然后抓住帕累托给你的80%的改进(仅仅是20%的努力)，把你的资源转移到另一个昂贵的问题上。知道如何解释生产成本将告诉你，如果你的控制系统工作良好。当每吨成本增加时，寻找根本原因;它可能是一个拙劣的控制器。

所以你有了它:我的7个简单的事情与非控制的人(包括计算机极客和过程工程师作为控制工程师)分享。你可能有几个不同的观点(在下面留下你的评论和例子)。你的清单可能和我的有一点或很大的不同。没关系。与公司的其他人分享这篇文章。如果没有别的，这篇文章可以作为一个催化剂，在你的设施内开始对话，这可以导致改进。

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感觉好多了。

控制工程邀请你写下你的版本:www.globalelove.com/contribute。

- Bruce Slade, PE, Byte Size(过程自动化和过程安全咨询公司)的总裁/所有者。编辑:马克T.霍斯克，内容经理，CFE媒体，控制工程，mhoske@cfemedia.com。

在线

www.globalelove.com/archives希望在这个标题下找到具体的例子，并留下你的评论。

www.globalelove.com/contribute写下你自己的建议。

关键概念

• 控制工程师提供才能、专业知识和观点，可以为工厂节省大量资金。
• 在工厂的其他领域，很少有人理解控制工程的价值，而且许多人可能将其与其他功能混淆。
• 使用这篇文章作为催化剂来改善沟通和优化。

考虑一下这个

如果人们理解了控制工程师的价值，你的工厂里有什么了不起的事情可以完成?

在线额外

Bruce Slade, PE, Byte Size(过程自动化和过程安全咨询公司)的总裁/所有者，毕业于美国西点军校。作为一名专业工程师，斯莱德从事过程自动化已有35年以上的历史。

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

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?您应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得您和您的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。