采用軟件為Aspen Plus Dynamics V12、Aspen Plus V12、Origin 2018，語(yǔ)言中文。本人所學(xué)有限，內(nèi)容講解難免有所疏漏，敬請(qǐng)指正。

本文所用文獻(xiàn)資料及bkp、dynf文件等見(jiàn)本文結(jié)尾鏈接。

打開(kāi)保存的dynf文件，在下方的controls模型下點(diǎn)擊PIDIncr，在流程空白處點(diǎn)擊即放置了一個(gè)PID控制器（操作和Aspen Plus相同）

此時(shí)控制器缺少信號(hào)的輸入與輸出，在下方流股選擇處，選擇控制信號(hào)ControlSignal

對(duì)于塔頂?shù)幕亓鞴抟何缓?jiǎn)單控制，輸入信號(hào)為回流罐液位，輸出信號(hào)為閥門(mén)V102開(kāi)度，同Aspen Plus操作從塔頂回流罐出發(fā)，點(diǎn)擊藍(lán)色箭頭

彈出控制變量的選擇框，找到回流罐液位，即塔板1的液位，選擇Stage1.Level（另一側(cè)也有參數(shù)的詳細(xì)描述）點(diǎn)擊，再點(diǎn)擊OK

該控制信號(hào)應(yīng)當(dāng)輸送給剛剛放置的PID控制器

又彈出控制變量的選擇框，液位信號(hào)是作為控制器的PV（過(guò)程變量，即實(shí)際測(cè)量值）

同理輸出端應(yīng)當(dāng)為OP（控制器輸出，即連接閥門(mén)開(kāi)度）

另一端與閥門(mén)連接，即完成了回流罐液位的控制連接

點(diǎn)擊PID控制器，選擇Rename Block將模塊重命名為L(zhǎng)C_D

也可在左邊的模塊窗口進(jìn)行操作

下方為L(zhǎng)C_D的參數(shù)（此處就不翻譯了），也可以通過(guò)雙擊流程中的PC_D模塊查看參數(shù)

此時(shí)SP、PV（設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值）與實(shí)際流程對(duì)不上，而且無(wú)單位?？梢栽谏戏讲僮鳈谶x擇Initialization，點(diǎn)擊三角形運(yùn)行或者選擇上方的Run進(jìn)行運(yùn)行（操作和Aspen Plus差不多）

彈出完成窗口

或者在左邊直接對(duì)模塊進(jìn)行初始化（雙擊）

又或者直接在流程中LC_D模塊上進(jìn)行操作，雙擊后找到下方的圖標(biāo)并點(diǎn)擊，選擇初始化

接下來(lái)就是對(duì)PID控制器的比例度、積分時(shí)間、微分時(shí)間進(jìn)行調(diào)控，一般對(duì)不同變量參考如下

Gain為比例增益Kp(δ~1/Kp)，lntegral time為積分時(shí)間TI，Derivative time為微分時(shí)間TD

按照參照液位可直接采用比例控制，即無(wú)積分、微分，即積分時(shí)間TI等于無(wú)窮大，微分時(shí)間TD等于0。參數(shù)調(diào)整如下

控制器的作用選擇，Direct為正作用，Reverse為反作用。對(duì)于回流罐液位控制，如果液位變大，為保證安全，應(yīng)當(dāng)增大閥門(mén)開(kāi)度使得液位降低，即液位-閥門(mén)開(kāi)度（輸入-輸出）為正作用

對(duì)于系統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)入的塔頂壓力控制器PC（已重命名），同理進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，一般按默認(rèn)值即可

此處正反作用的選擇，因?yàn)檩斎霝榛亓鞴迚毫?，輸出為冷凝器熱?fù)荷，則為反作用

同理搭建塔釜液位控制LC_W，輸出選擇塔釜液位SumpLevel，

參數(shù)選擇相同

此時(shí)我們可以運(yùn)行看看參數(shù)有無(wú)問(wèn)題，右側(cè)選擇模塊，點(diǎn)擊結(jié)果圖ResultsPlot，彈出圖像

選擇動(dòng)態(tài)模式Dynamic運(yùn)行

得出圖像，下方為運(yùn)行時(shí)間，只有點(diǎn)擊中止按鈕才停止運(yùn)行

選擇運(yùn)行時(shí)間，在Run的工具欄下選擇Pause At

我們看到默認(rèn)為無(wú)限期運(yùn)行Run Indefinitely，選擇第二個(gè)暫停時(shí)間即可自由選擇運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間

運(yùn)行1小時(shí)后停止

控制系統(tǒng)肯定是以我們需要的產(chǎn)品純度為目的進(jìn)行選擇，可以可以通過(guò)左邊的Add Form或者上方的圖標(biāo)添加圖表

命名為T(mén)1

但是圖并沒(méi)有指定縱坐標(biāo)

右鍵塔頂流股，在Form下選擇Results得到流股信息

將需要的組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)復(fù)制到T1圖中

同理將塔釜流股組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及進(jìn)料量加入

雙擊圖表區(qū)域，在AxisMap軸選擇處選擇One for Each（變量都有對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸）

至此我們已經(jīng)加入了三個(gè)控制系統(tǒng)，還有靈敏板溫度及進(jìn)料量控制。

對(duì)于進(jìn)料量，輸入為進(jìn)料的質(zhì)量流量，輸出為閥門(mén)開(kāi)度

搭建如下

按照參考值輸入比例增益為0.3，積分時(shí)間為0.5min，為反作用（流股量變大，閥門(mén)關(guān)小以保證進(jìn)料恒定），點(diǎn)擊初始化

對(duì)于溫度控制，按照經(jīng)驗(yàn)容量滯后大，因此需要加入滯后時(shí)間Dead Time（或死區(qū)時(shí)間）

輸入為計(jì)算出的靈敏板34的塔板溫度

輸出為塔釜的再沸器熱負(fù)荷

搭建如下

死區(qū)時(shí)間這里設(shè)定為2min，選擇Dead Time模塊，右鍵在Forms項(xiàng)目中找到所有變量AllVariables

更改DeadTime參數(shù)

對(duì)于最重要的溫度控制其為反作用

具體參數(shù)采用繼電-反饋測(cè)試確定，點(diǎn)擊圖標(biāo)，測(cè)試方法選擇閉環(huán)Closed loop ATV

右側(cè)點(diǎn)擊結(jié)果圖像查看繼電-反饋測(cè)試曲線

或者直接雙擊TC控制器，選擇圖像

初始化后調(diào)整為動(dòng)態(tài)模式，點(diǎn)擊運(yùn)行

運(yùn)行開(kāi)始后，點(diǎn)擊開(kāi)始測(cè)試

可以看到開(kāi)始測(cè)試后，曲線為周期振蕩

待運(yùn)行幾個(gè)循環(huán)后，點(diǎn)擊完成測(cè)試

點(diǎn)擊測(cè)試參數(shù)，選擇計(jì)算，Aspen會(huì)根據(jù)測(cè)試的運(yùn)行結(jié)果得到一個(gè)合理的控制參數(shù)，點(diǎn)擊更新即可

至此，對(duì)于一個(gè)簡(jiǎn)單的塔控制系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，我們只需要對(duì)控制效果進(jìn)行測(cè)試。

首先是進(jìn)料量的波動(dòng)，一般為10%，按照以上操作選擇塔頂乙酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、塔釜丙酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)及進(jìn)料量（也可以查看其他參數(shù)變化圖表如液位、靈敏板溫度等）。設(shè)定運(yùn)行時(shí)間為1小時(shí)

開(kāi)始運(yùn)行，我們發(fā)現(xiàn)曲線并不是直線，而是波動(dòng)的

這是因?yàn)樯鲜龃罱ê笏\(yùn)行還為形成穩(wěn)態(tài)，加大運(yùn)行時(shí)間，即達(dá)到穩(wěn)態(tài)

此時(shí)將其重置或者直接用均可，本文這里將其初始化后再改為動(dòng)態(tài)模式運(yùn)行1小時(shí)，結(jié)果如下

更改進(jìn)料量為27,500kg/h（初始為25000kg/h）

改為一直運(yùn)行

可以看出對(duì)于塔頂乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有影響，但濃度變化不大，經(jīng)過(guò)6小時(shí)后波動(dòng)趨于0

查看靈敏板溫度變化，發(fā)現(xiàn)波動(dòng)小且1小時(shí)后就趨于穩(wěn)定

當(dāng)然也可以繼續(xù)調(diào)節(jié)控制參數(shù)優(yōu)化變化曲線，擾動(dòng)也可以選擇其他變量，在此不再贅述。

本文所采用均為簡(jiǎn)單控制，對(duì)于復(fù)雜控制如比值控制等可參考相關(guān)書(shū)籍。

常用模塊比值（如設(shè)定兩股進(jìn)料量之比）如下

動(dòng)態(tài)模擬的軟件設(shè)計(jì)非評(píng)分要求，但往屆國(guó)賽作品中部分隊(duì)伍做了動(dòng)態(tài)模擬設(shè)計(jì)，可與PID圖相參考呼應(yīng)。如果選擇做動(dòng)態(tài)模擬，最好搭配詳細(xì)的設(shè)計(jì)報(bào)告說(shuō)明書(shū)

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