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-计算机控制系统计算机控制系统- 第九章第九章 流程工业流程工业企业综合自动化企业综合自动化 Computer integrated Manufacturing System in Process Industry Department of Control Science F是与经济指标相关的目标函数 S.t.h(x)=0; h是表示过程稳态特性的数学模型 c(x)=0; g(x)=0; 等式约束c和不等式约束g则表示设备负荷、 产品质量或操作安全等方面的约束 Date44第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 9-3-2 过程操作优化（6） n过程优化问题需要解决的问题 n决策变量选取 n目标函数确定 n约束条件建立 n优化算法选择 Date45第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 9-3-2 过程操作优化系统结构示意图 优化 模型 过程 模型 先进控制先进控制 设定值 测量校正值 稳态 动态 生 产 过 程 操作变量过程测量值 常规控制 Date46第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 9-3-3 实现流程CIMS的关键技术 n离散CIMS已由信息集成、功能集成向过程集 成、全局集成迈进 n流程CIMS基本上还停留在信息集成的研究和 实现上 n实现流程CIMS要解决两大类的技术问题: n一类是建立集成的环境； n一类是实现与前面所述的各种功能集成相关 的技术。 Date47第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 9-3-3 建立CIMS集成环境的关键技术(1) n建立CIMS集成环境有关的技术 n计算机网络系统 n数据库管理系统DBMS n数据校正与数据调和 n数据仓库和实用挖掘技术 n各种接口技术 n中间件（Middleware）技术 n这些实际上均属于计算机技术的范畴，但必须 根据流程CIMS的信息流特点进行考虑与设计 Date48第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - n流程CIMS数据库环境示意图 生产计划 信息管理 决策支持 开发方法 生产调度 DCS 过程监控 实时数据库 关系数据库 返回 9-3-3 建立CIMS集成环境的关键技术(2) Date49第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 客户程序 中间件 操作系统 客户节点1 客户程序 中间件 操作系统 客户节点2 服务程序 中间件 操作系统 服务节点1 数据库系统 n中间件的基本结构 返回 9-3-3 建立CIMS集成环境的关键技术(3) Date50第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 9-3-4 实现CIMS功能集成的关键技术(1) n软测量技术 n建立软测量模型的方法 n软测量的工程实施 n软测量模型的自校正 n实时在线故障检测及诊断技术 n故障分为：元器件故障、执行机构故障、传感器故障，以及 控制器的软件、硬件故障等 n在线诊断技术与离线诊断技术 n先进控制与智能控制 n先进控制 n智能控制 继续 Date51第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 软测量技术(1) n软测量的基本结构 n建立软测量模型的方法 n基于工艺机理的方法 n基于对象数学模型的方法 n基于过程历史数据的方法 工 业 对 象 软测量模型 不可测扰动d1 可测扰动d2 输入u 可测输出 变量y 被估计变量X 离线分析结果 Date52第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 软测量技术(2) n软测量的工程实施 n设计原则：满足工程应用的简易性、有效性 、可靠性要求 n辅助变量的选择 n变量的类型、数目及测点位置 n数据处理与变换 n误差处理 n标度、转换和权函数 返回 Date53第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 实时在线故障检测及诊断技术 故障诊断 方法 基于知识的 方法 基于解析模 型的方法 基于信号处 理的方法 基于症状的 方法 基于定性模 型的方法 参数估计方 法 状态估计方 法 等价空间方 法 变换类方法 谱分析方法 相关分析 快速富里埃变换 小波变换 最小二乘类方法 滤波器方法 观测器方法 滤波器方法 专家系统方法 模糊推理方法 模式识别方法 神经元网络方法 定性仿真 知识观测器 定性观测器 返回 Date54第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 9-3-4 与实时监控有关的功能结构及技术 监 督 控 制 先进控制算法库 重要参数估计 的软仪表库 过程动态建模 方法库 过程动态模型库 故障诊断方法库 故障模式库 先进控制动态过程仿真故障诊断 过程运行参数 调度指令 市场经济信息 操作控制指令 稳态过 程模拟 操作 优化 集中 显示 工艺 计算 先进控制算法库 工艺物性参数库 过程稳态模型库 过程优化模型库 最优化算法库 报 表 历史数据存取 各装置工艺 计算模型库 Date55第九章 流程工业企业综合自动化 -计算机控制系统计算机控制系统- 第四节 Unit 4 流程工业CIMS设计示例 The Example of Processing Industry CIMS *56第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 本节主要内容 nCIMS的功能递阶结构 n一些关键技术及处理 n实现的CIMS子系统 Date57第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 9-4 流程工业CIMS设计示例（1） n流程CIMS的开发过程有几个主要阶段 n可行性研究 n初步设计 n详细设计 n实施与测试 n运行与维护等 Date58第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 9-4 流程工业CIMS设计示例（2） nCIMS的体系结构 SCM C R M ERP 综合集成软件平台 计划排产成本管理优化调度 实时优化数据校正设备管理 与维护 实时数据库与监控平台 BPS MES PCS 热电、汽化、锅炉、硝铵、硝酸等过程 流程模拟数据校正故障诊断 DCSPLCDDCFCS 软测量模型辨识先进控制 Date59第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 9-4 流程工业CIMS设计示例（3） n实施CIMS时的几个子系统 n成本管理和决策支持子系统 n质量管理和控制决策子系统 n设备管理和决策支持子系统 n物料平衡和数据校正子系统 Date60第九章 流程工业企业综合自动化 - - - 第九章第九章 - - - 结束语 n实现CIMS的目的应该是追求企业的整体效益，而非它 的形式。 n人在CIMS中的地位应是处于核