前言 　　無論是先進(jìn)控制還是優(yōu)化控制（本文以下皆統(tǒng)稱優(yōu)化控制），都是充分發(fā)揮控制系統(tǒng)潛力、獲得最優(yōu)控制效果的最有效手段。優(yōu)化控制曾一度是國外工藝專利保有者、DCS供應(yīng)商、裝置總包商和專業(yè)軟件商的專利，高昂的軟件成本和人工服務(wù)費(fèi)使國內(nèi)很多用戶對(duì)其望而生畏，只有中石化、中石油、行業(yè)大型骨干企業(yè)有實(shí)力采用這種技術(shù)。 　　隨著控制系統(tǒng)開放化進(jìn)程的加快，國內(nèi)、國際從事優(yōu)化控制研究的機(jī)構(gòu)及高校開發(fā)的優(yōu)化控制系統(tǒng)和理論獲得了更多在裝置上進(jìn)行試驗(yàn)的機(jī)會(huì)，在這個(gè)進(jìn)程中，監(jiān)控組態(tài)軟件也起到了很重要的作用。 　　總的來說，中國的優(yōu)化控制研究多起步于DCS及其上位計(jì)算機(jī)上的軟件開發(fā)，這種開發(fā)存在諸多弊端： 　　1、 軟件成果高度依賴于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和DCS廠家、型號(hào)，軟件成果可移植性極差。雖然優(yōu)化控制的理論是成熟的，存在移植上的可行性，但是作為投用到現(xiàn)場的控制產(chǎn)品，開發(fā)人員要解決的問題很多：人機(jī)界面問題、數(shù)據(jù)采集及通信問題、調(diào)試方法及手段、可借用的DCS資源問題，等等。 　　2、 DCS及其上位機(jī)提供的開發(fā)環(huán)境限制了研發(fā)人員能力的發(fā)揮。 　　3、 研發(fā)人員需要把更多的精力花在熟悉DCS及其上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上面，而不是工藝、數(shù)學(xué)算法和參數(shù)的分析上面。 　　優(yōu)化控制最早與組態(tài)軟件相結(jié)合，是HERISTICS（西雷）公司ONSPEC的軟件產(chǎn)品，該產(chǎn)品集組態(tài)軟件和優(yōu)化控制算法與一身，用戶可以自行組態(tài)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制功能。 　　隨著通用監(jiān)控組態(tài)軟件的普及，以及PC在自動(dòng)控制中所占比例的增大，采用監(jiān)控組態(tài)軟件+優(yōu)化控制軟件模塊實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制的應(yīng)用例子開始增多。 　　下面的應(yīng)用實(shí)例具有一定的代表性： 　　2000年，中國科技大學(xué)吳剛教授在日本橫河公司的CENTUM A型集散控制系統(tǒng)上,結(jié)合力控?組態(tài)軟件，對(duì)丙烯腈反應(yīng)器在線操作優(yōu)化軟件ANOpt進(jìn)行了二次開發(fā),擴(kuò)充了系統(tǒng)的Web發(fā)布功能，也使升級(jí)后的ANOpt得到了方便的應(yīng)用，且易于移植。 　　2000年至今，美國控軟（ControlSoft）公司的優(yōu)化控制系統(tǒng)，以力控?組態(tài)軟件為平臺(tái)，先后在江西化學(xué)有限公司水合控制系統(tǒng)、蘭州化工乳膠中心橡膠生產(chǎn)控制系統(tǒng)、齊魯石化塑料廠循環(huán)水處理控制系統(tǒng) 、 廣東清遠(yuǎn)環(huán)境再生資源有限公司酒精發(fā)酵控制系統(tǒng)、安徽蚌埠迎客松釀造有限公司酒精蒸餾控制系統(tǒng)、四川金路樹脂有限公司精餾裝置、江西武藏野藥業(yè)有限公司 生產(chǎn)控制系統(tǒng)、江陰雙良復(fù)合材料有限公司DCS系統(tǒng)中投運(yùn)成功。 　　2001年韓志剛教授開發(fā)的無模型控制器軟件以力控?組態(tài)軟件為平臺(tái)，在富拉爾基電廠水處理項(xiàng)目的中，采用無模型控制算法，對(duì)水處理的加藥等控制環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化控制。 　　2006年，美國博軟公司使用該公司的無模型自適應(yīng)控制軟件產(chǎn)品CyboCon，以力控?組態(tài)軟件為平臺(tái)，在大港油田自備電廠對(duì)污水陰陽床自動(dòng)加藥系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化控制。 　　1． 在優(yōu)化控制應(yīng)用中，監(jiān)控組態(tài)軟件所起作用 　　透過組態(tài)軟件而發(fā)揮優(yōu)化控制軟件的作用，已經(jīng)成為優(yōu)化控制的重要形式。組態(tài)軟件能夠?yàn)閮?yōu)化控制軟件提供以下功能擴(kuò)展： 　　1.1 人機(jī)界面 　　盡管很多優(yōu)化控制軟件的人機(jī)界面能力很強(qiáng)，但與通用組態(tài)軟件相比仍有很多不足，其中工藝畫面顯示、操作畫面顯示、參數(shù)設(shè)定、報(bào)警顯示/確認(rèn)/打印、報(bào)表打印等工作需要由組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)。 　　1.2 數(shù)據(jù)采集 　　優(yōu)化控制需要采集足夠完整的數(shù)據(jù)，組態(tài)軟件豐富的驅(qū)動(dòng)程序可以滿足這一要求。 　　1.3 控制命令傳送 　　優(yōu)化控制軟件的運(yùn)算輸出需要借助組態(tài)軟件的I/O驅(qū)動(dòng)程序送給控制器或I/O，另外操作人員的控制臺(tái)命令也需要從人機(jī)界面上發(fā)出。 　　2． 優(yōu)化控制應(yīng)用對(duì)組態(tài)軟件在功能、技術(shù)提出的新要求 　　2.1 優(yōu)化控制要求組態(tài)軟件具備完善、可靠的雙機(jī)熱備功能 　　優(yōu)化控制的運(yùn)算輸出需要借助組態(tài)軟件送給控制器或過程I/O，這種控制對(duì)可靠性的要求絲毫不低于DCS或PLC，組態(tài)軟件與優(yōu)化控制軟件構(gòu)成了新型的控制器，因此要求組態(tài)軟件提供完備的雙機(jī)熱備功能，支持設(shè)備冗余、控制網(wǎng)絡(luò)冗余、服務(wù)器冗余、管理網(wǎng)絡(luò)冗余、客戶端冗余等多種冗余模式，主機(jī)故障時(shí)從機(jī)應(yīng)該在2秒內(nèi)接管控制權(quán)，當(dāng)主機(jī)恢復(fù)后如果從機(jī)故障可以回切。 　　2.2 優(yōu)化控制要求組態(tài)軟件提供更廣泛的控制器通訊驅(qū)動(dòng)程序 　　優(yōu)化控制多借助常規(guī)控制器而發(fā)揮作用，或用于彌補(bǔ)常規(guī)控制器能力的不足，或用于解決常規(guī)控制器無法控制的控制回路。因此，組態(tài)軟件的I/O驅(qū)動(dòng)是否兼容更多控制系統(tǒng)，決定了優(yōu)化控制能否借助組態(tài)軟件在這些控制系統(tǒng)上發(fā)揮作用。 　　2.3 優(yōu)化控制要求組態(tài)軟件具有快速、大容量的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力 　　優(yōu)化控制軟件通過快速數(shù)據(jù)接口與組態(tài)軟件通訊，獲取建模所需的實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)，把運(yùn)算輸出通過組態(tài)軟件送回控制器或I/O。這種應(yīng)用要求優(yōu)化控制軟件與組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)無縫集成，使控制效率更高。 　　2.4 優(yōu)化控制要求組態(tài)軟件支持快速、大容量實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)接口，以便優(yōu)化控制軟件與監(jiān)控組態(tài)軟件之間實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)交換。通過快速數(shù)據(jù)接口即可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，另外快速數(shù)據(jù)接口應(yīng)能滿足20000次/秒的吞吐率。 　　3． 影響優(yōu)化控制、組態(tài)軟件的其他因素 　　3.1 優(yōu)化控制軟件與軟PLC（軟邏輯）軟件密切結(jié)合，無論是桌面軟邏輯軟件還是嵌入式軟邏輯軟件，都是優(yōu)化控制軟件的優(yōu)良宿主。 　　3.2 標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)對(duì)優(yōu)化控制軟件的推廣提供了很多便利條件，如OPC標(biāo)準(zhǔn)等。 　　3.3 隨著新型傳感器的不斷發(fā)明、現(xiàn)有傳感器精度的不斷提高、可再生資源的減少，用戶對(duì)控制精度、控制質(zhì)量的要求將逐漸提高，優(yōu)化控制將逐漸成為重要的控制手段。 　　展望 　　以優(yōu)化控制、調(diào)度指揮、數(shù)據(jù)挖掘、決策支持為特征的高端應(yīng)用，是自動(dòng)控制系統(tǒng)價(jià)值挖掘的主要方向，也是自動(dòng)化程度達(dá)到一定程度后的必然趨勢(shì)，20年前重在普及自動(dòng)化，提高市場的自動(dòng)化程度；而今天我們面臨的主要任務(wù)是提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量，雖然大工業(yè)的DCS和其他控制設(shè)備的普及率很高，但是多數(shù)卻只發(fā)揮著單回路的效果。在我們的控制系統(tǒng)中，復(fù)雜回路比例其實(shí)很少，復(fù)雜回路甚至某些單回路的控制效果都不理想，甚至長期投手動(dòng)。要改變這種局面，只有選擇使用優(yōu)化控制方法。 　　當(dāng)然，任何優(yōu)化控制都伴隨著工藝的改進(jìn)與優(yōu)化，核心技術(shù)存在于工藝知識(shí)中，信息技術(shù)只是工藝控制的實(shí)現(xiàn)手段。只有吃透工藝過程，優(yōu)化控制才能夠發(fā)揮作用。 　　國家發(fā)改委宏觀經(jīng)濟(jì)研究院課題組2006年1月發(fā)表的研究報(bào)告顯示，國內(nèi)石化、冶金、電力等行業(yè)優(yōu)化控制投用3年內(nèi)的投入產(chǎn)出比約為1:10至1:30,可見以優(yōu)化控制軟件、監(jiān)控組態(tài)軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為支撐平臺(tái)的信息技術(shù)對(duì)于提高經(jīng)濟(jì)效益的帶動(dòng)作用是其他手段無法相比的，其對(duì)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的意義還體現(xiàn)在節(jié)能降耗、減少污染物排放等作用，發(fā)展前景遠(yuǎn)大。