先进过程控制（APC）是区别于传统过程控制方案的控制理念与方法的一个统称。它涉及多种先进控制，比如模型预测控制（MPC），软传感器、神经网络、模糊控制等。本文介绍一种利用 西门子PCS 7 /AS 410-5H的内置式MPC控制器，完成污水行业精确曝气APC的应用案例。

PCS 7支持的可扩展MPC功能，最多支持10 x 10的输入和输出，模块基于相关历史数据，根据性能和鲁棒性计算出的建议参数，输出模型近似的一阶+滞后时间传递函数，并调整识别模型，工程师可以对比和判断模型识别度，通过阶跃响应预判模型的响应特性，优化调整参数以获得理想的对象模型。

MPC组态工具

针对水行业的生化池曝气控制，MPC的输入主要包括：氨氮、溶解氧、进水量、MLSS、管路压力、水质COD、水质PH、气水比（进气量）等；输出主要包括：总进气量、回水量，风机排序，平稳度系数、损失系数、各曝气池阀门开度等。

单生化池曝气控制逻辑图

在MPC介入曝气控制后，融合水行业多年积累沉淀的工艺机理算法模型，就可预测出当前水质状况和负荷下对应的进气量作为MPC的一个输入端的随动设定变量，这样可以大幅减小进水水质对控制系统的干扰和影响，提升系统运行的平稳度。

由于样本的覆盖性不完整，预测控制的优化过程不是一次性离线完成的，加上系统和工艺环境因素的漂移和干扰，可能会引起的控制性能问题，为了更好的修正误差，增加在线辨识校正模型的能力，我司在基于PCS 7 MPC系统之上，在决策层叠加西门子的SiePA软件（可选配），将底层运行相关的时序数据，通过OPC UA的方式，上载到SiePA软件，对时序数据进行学习训练，动态优化相关的参数，进一步调整模型，形成相关的系统知识库。

SiePA模型校验和滚动优化

中拓合控成功将此系统运用在日处理量4w吨的污水处理厂，达成生化池连续168小时曝气无人工干预；出水指标检测合格率100%；风机整体能耗降低约3%，助力水行业节能降耗。