وبلاگ

صنایع شیمیایی همواره به عنوان یکی از مهمترین و سودآورترین صنایع مطرح بوده اند. حجم گسترده کاربرد محصولات شیمیایی به عنوان مواد اولیه صنایع دیگر باعث شده تا صنایع شیمیایی و پالایش نقش استراتژیک و مهمی را ایفا کنند. ارزش افزوده محصولات این صنایع نسبت به مواد خام آنها که عمدتاً نفت و گاز طبیعی می باشد سبب شده است تا همچنان بر میزان توجه و سرمایه گذاری در این بخش افزوده شود. در کشور ما هم با توجه به وجود منابع عظیم نفت و گاز و لزوم بهره گیری مناسب از این نعمت های خدادادی، توجه بیشتری به زمینه های مختلف فعالیت های علمی و صنعتی در این صنایع را طلب می کند.
تابع فرآیندی به خصوص صنایع شیمیایی دارای ویژگی های خاص خود هستند که استفاده از کنترل کننده های ساده در آنها بهره وری مناسبی نداشته و در بسیاری موارد ناکارآمد می باشند. از طرفی گستردگی و پیچیدگی این صنایع و نیز وابستگی بخش های مختلف به هم، سبب شده است تا برای پیاده سازی کنترل کننده های پیشرفته، بستر سخت افزاری و نرم افزاری مناسبی نیز باشد. ساختارهای اتوماسیون استاندارد با فراهم کردن این بستر علاوه بر افزایش کیفیت و میزان تولید محصولات، باعث سهولت اجرای عملیات مختلف در یک مجتمع شده اند. اجرای کنترل فرآیند پیشرفته (APC) در قالب ساختار اتوماسیون استاندارد میزان سوددهی قابل ملاحظه ای را نسبت به سرمایه گذاری اولیه، به دنبال داشته است با پیاده سازی سیستم های اتوماسیون علاوه بر توزیع سیستم کنترل، می توان با به کارگیری روش های مناسب تبادل اطلاعات بین بخش های مختلف انسجام لازم را برای استفاده هرچه بهتر از سیستم موجود فراهم آورد. مزایای

 استفاده از ساختارهای مناسب اتوماسیون با توجه به پیشرفت هایی که در عرصه های مختلف سخت افزاری و نرم افزاری صورت گرفته به حدی است که پیاده سازی یک سیستم اتوماسیون جامع و استاندارد به خصوص برای صنایع گسترده شیمیایی کاملاً ضروری می باشد، پیاده سازی های عملی سیستم های اتوماسیون در صنایع شیمیایی کشور نیز دو دسته اند، یک دسته دارای تجهیزات و ساختار قدیمی هستند و دسته دیگر سیستم های با تکنولوژی جدیدتر می باشند و غالباً توسط شرکت های خارجی سرمایه گذار نصب و راه اندازی شده اند. سیستم های قدیمی اتوماسیون برای پیاده سازی کنترل کننده های پیشرفته مناسب نیستند. متأسفانه علیرغم قابلیت به کارگیری روشهای کنترل فرآیند پیشرفته در سیستم های جدید، این امکان در اختیار صنایع شیمیایی کشور قرار نگرفته است.

پایه روش های کنترلی که در کنترل کننده های فرآیند پیشرفته در صنایع شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته اند، روش های کنترل پیش بین مبتنی بر مدل (MPC) هستند این روش ها با توجه به ویژگی های خاص خود برای فرآیندهای شیمیایی بسیار مناسب هستند و امروزه در بسیاری موارد به کار رفته اند. موارد پیاده سازی عملی متعدد این کنترل کننده ها، نشان دهنده میزان اهمیت آنها در صنایع شیمیایی می باشد.
تخمین آینده خروجی و حالت های سیستم ابتدا در تئوری پیش بینی و تخمین کالمن برای سیستم های گسسته زمان در سال 1960 ارائه گردید. همچنین در سال 1963 پروپوی یک کنترل کننده با افق پیشرو یا جلورونده را معرفی کرد. بعدها در سال 1970 اشتروم استفاده از پیش بین ها را در کنترل حداقل واریانس گسسته زمان بررسی کرد. وی روش چند جمله ای را برای طراحی پیش بین ها ارائه کرد. در کاری که اشتروم انجام داد کیفیت کنترل بسیار به خط مشی عملکردی که بایستی بهینه شود وابسته بود. این بهینه سازی عموماً یک تابع هزینه تک مرحله ای در نظر گرفته شده بود.
با توجه به عدم پوشش کامل نیازهای صنایع مختلف توسط کنترل کننده های ابداع شده به خصوص در مواجهه با اندرکنش زیاد بین متغیرها و اغتشاشات مختلف، همچنان نیاز به کنترل کننده های پیشرفته ضروری به نظر می رسید. تلاش هایی که در دهه های 1960 و 1970 در ارتباط با کنترل پیش بین صورت گرفته بود زمینه مساعدی را برای ظهور کنترل کننده های پیش بین مبتنی بر مدل (MPC) فراهم آورد. در این سال ها به طور پراکنده روش های ابتدایی توسط شرکت های مختلف به کار گرفته شده بودند. به عنوان نمونه شرکت نفتی Shell در سال 1973 روشی مشابه DMC را به کار برد. اما اوین ارائه یک نمونه علمی و عملی کنترل کننده های پیش بین مبتنی بر مدل توسط ریچالت در سال 1976 و با معرفی روش کنترل پیش بینی مبتنی بر مدل ضربه MAC در یک کنفرانس صورت گرفت که اولین پیاده سازی عملی MPC ها نیز به شمار می آید.
عبارت MPC یک دسته از الگوریتم های کنترل کامپیوتری که رفتار آینده یک سیستم در یک افق مشخص را از طریق به کارگیری مدلی صریح و واضح از فرآیند، کنترل می کند تشریح می نماید در هر گام کنترلی، الگوریتم MPC یک دنباله حلقه باز از تنظیمات متغیرهای دستکاری شونده (MV) (متغیرهای ورودی) را به منظور بهینه سازی رفتار آینده سیستم (متغیرهای کنترل شونده (CV) یا خروجی) محاسبه می کند که در نهایت دنباله ای از متغیرهای ورودی مناسب در افق تعریف شده برای کنترل جهت اعمال به سیستم به دست می آید. اولین درایه این دنباله به سیستم اعمال شده و عملیات پیش بینی و بهینه سازی در هر گام کنترلی که می تواند دوره نمونه برداری سیستم باشد، مجدداً انجام می پذیرد.