本文将探讨过程控制方案中的四个原理：工艺原理、设备原理、操作原理和控制原理。理解并确保这四个原理的一致性，对于实现整个控制方案的合理性、有效性、稳定性和安全性具有决定性作用。
1、工艺原理是核心
首先，让我们来明确工艺原理。工艺原理是整个过程的起点和核心，它确定了我们最原初的生产目的。例如，用蒸汽通过再沸器加热塔底物料，工艺原理就是利用蒸汽热量释放，将塔釜物料加热到所要求的温度并保持稳定。这一目标是整个操作的基础，也是我们后续设计和实施的指引。
2、设备原理的关键性
再看设备原理。设备原理关乎设备的结构和工作机制。对于上述例子中的再沸器，其可能是管式换热器，通过蒸汽在管内流动进行换热；也可能是浸没式的，依靠换热面积的改变以及蒸汽的冷凝相变热来实现热量传递。不同的结构和工作机制决定了设备的性能特点和适用范围。只有充分了解设备原理，我们才能理解并确保其能够高效、稳定地运行。
3、操作原理的重要性
操作原理则聚焦于操作人员如何运行设备以达成设备的功能和效率，从而完成工艺的目的要求。在加热塔底物料的场景中，操作工需要决定是通过改变蒸汽流量阀位来调节热量输入，还是变动冷凝水阀以改变换热面积来实现热量传递的控制。正确的操作方式不仅能够保证工艺目标的实现，还能延长设备的使用寿命，降低能耗和维护成本。
4、控制原理的适配性
最后是控制原理。控制原理旨在将人的正确操作设备方式，借助DCS或其他自控仪表系统进行固化，实现自动操作，原则上是一个服从工艺目的工具。在我们的例子中，关键是要搞清楚哪个阀或单元对目标变量存在单值因果关系，并将这种关系嵌入到控制仪表系统中。同时，还需要考虑参数的配合问题，确保符合闭环稳定性条件，保证因果的单值性以及对不同干扰的适应能力。
5、工艺、设备、操作和控制的一致性
为了更清晰地理解这四个原理的一致性，我们再以一个塔分离不同组分的过程为例。工艺原理确定了我们要实现不同组分的有效分离；设备原理则涉及到塔的类型、内部结构和填料等；操作原理包括如何调整进料量、温度-压力、回流比等操作参数；控制原理则是通过自动化系统精准控制这些参数，以应对各种干扰，保证分离效果的稳定和优化。
6、三类问题
常见的问题有三类：
①设备原理和工艺原理不一致
这一般出现于新工艺装置开车后才发现的。比如结晶器大小和结构不合理，造成产品质量出问题。这类问题往往需要做技术改造。最近几年在企业中新材料生产中，特别是很多工艺，在从中试放大到生产规模化后，质量问题大多是这类问题。
②操作原理和设备原理不一致
这种情况大多出现于缺乏对设备原理不了解，特别是对设备优化条件没有进行研究和测试，长期处于高能耗运行和亚健康运行，新装置加上缺乏有经验的操作工和工程师，在新企业里问题比较严重。也有的老企业，很少和外界交流，多年都自以为是地运行在非优化状态，也不少见。
③控制策略和操作原理不一致
长期不能投入自控，不懂得从控制方案分析和改正问题，或者把问题归于仪表和工艺，长期运行于手动状态，习以为常。能耗、安全、质量问题都是常态。这类问题很普遍，在老装置和新装置都很常见。
7、总结与展望
综上所述，工艺原理、设备原理、操作原理和控制原理相互关联、相互影响，缺一不可。只有当这四个原理保持高度的一致性，我们才能设计出合理、高效、稳定且安全的过程控制方案。在实际工作中，大家需要不断积累经验，深入研究每个环节，加强同业技术交流，互相学习。积极学习数据分析方法，大胆尝试新技术，以先进理念指导精益运行，使我们的工艺过程始终处于最佳运行状态。
作者：冯恩波博士
