在化工生產過程中，所謂的第一性原理，實際上按三傳一反兩衡原則分析問題如果化工裝置能被研究清楚，變成一個確定性系統，那么就不會有安全事故發生。化工裝置本質上是一個復雜系統，很多內在特性并沒有被完全充分掌握，過程不確定性不可避免。作為復雜系統的一部分，以裝置自動化提升為核心目標的控制回路優化也非常復雜，PID參數整定只是控制回路優化復雜工作的一部分，這也是PID參數自整定軟件沒有工業普及的根本原因。
通過反饋控制和PID，克服工業過程中的不確定性干擾，將工藝參數穩定在目標值。是實現裝置本質安全的有效手段。反饋控制回路如何抑制擾動？本文給大家解決問題的答案。
1、不自擾
控制回路投自動，首先要盡量避免由于控制作用太強，引起的自激性有規律振蕩。自激性有規律振蕩，會導致波動在整個流程中持續傳播。一旦裝置運行中，出現工藝參數有規律的波動，不是定期作業干擾，控制回路的抗擾不足造成的，就是控制作用太強參數導致的。
PID參數太強引起整個裝置不穩定，而且又沒有找到根本原因，導致形成了早期“自動沒有手動穩”的概念。尤其是液位控制，現場大量的液位控制都存在積分作用太強，導致的有規律振蕩在系統內傳播的問題。其實只要操作人員能完成的操作都可以通過程序自動實現。
異相位振蕩、非光滑振蕩往往是控制回路本身的問題。同相位振蕩則可能是比例作用太強或外部干擾造成。關于異相位振蕩、非光滑振蕩和同相位振蕩這三種振蕩可以看《PID控制回路出現振蕩時的解決方法》。
2、抗擾
有的工藝參數明明已經被一個控制回路控制了，但是當干擾出現后還是需要人工干預。這種干預就是控制回路抗擾能力不足的表現。“行有不得，反求諸己”不等不靠不要，想方設法提高裝置的抗擾能力有兩個方法：1)使用Lambda方法進行PID參數優化；2)如果還是不行，就要重新進行工藝需求分析和控制方案改進。一般說來PID參數整定比較標準，通過參數整定，提高控制回路抗擾能力比較容易。但是想對已有的控制方案進行重新改進，以提高其抗擾能力比較困難。因為這種改進，往往牽涉到多控制回路的解耦、變量配對等深層次問題。這部分工作很多是裝置安全高效運行的關鍵，而且藝術性很高，可能需要過程控制專家的指導。要提高理解本質需求的思維方法和設計合理控制方案的認知能力。
有控制回路但是偶爾人工干預，會造成干擾沒有被充分抑制，從而引起裝置波動。控制回路出工不出力也是一種“假自動”，是很多提供PID整定服務的公司容易犯的錯誤。當真正的干擾出現時，這種PID參數會增加裝置的安全風險。應該把有控制回路，但是偶爾需要干預幫助的控制回路，放到更高優先級去解決掉。
3、消除干擾
由于自身原因或者干擾復雜性，當出現控制性能始終不能滿足要求時。通過設備或者儀表提高本質抗擾能力，或者想辦法在源頭上消除干擾，才能提升控制性能。一般說來，如果操作工的操作，能夠確保工藝參數穩定在目標值，則更換設備，消除干擾不是必要的。
認為工藝或者儀表有問題，建議更換要非常謹慎，因為這些改進，也可能達不到預期。操作工不能處理的干擾，才是真正的需要消除的干擾。這個決定與投資有關。工程師要學會使用有限的資源實現合適的目標。結構、約束和取舍是工程師思維的三個核心特征，簡單說就是發揮聰明才智，花小錢辦大事。
控制回路評價：抗擾不自擾、操作干預少；過程控制工程師要求：會整定、有方案、不犯錯。
作者：馮少輝博士
