基于数据驱动的系统监控与故障诊断PPT课件

1、基于数据驱动的系统监控与故障诊断基于数据驱动的系统监控与故障诊断基于数据驱动的系统监控与故障诊断基于数据驱动的系统监控与故障诊断基于数据驱动的系统监控与故障诊断基于数据驱动的系统监控与故障诊断2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song能能 源源原原 料料公用工程公用工程生产过程生产过程（离散、连续或间歇）（离散、连续或间歇）付产品付产品产品产品废物废物（气、液、固）（气、液、固）市场市场自动化设备自动化设备（仪表、（仪表、PLC、DCS、FCS等）等）2022年3月15日星期二 C

2、opyright by Zhihuan Song决策层决策层管理层管理层调度层调度层经营决策系统经营决策系统产品策略产品策略管理信息系统管理信息系统生产计划生产计划生产调度系统生产调度系统调度指令调度指令系统优化系统优化计算机控制系统计算机控制系统控制信息控制信息生产过程生产过程控制层控制层关系数据库关系数据库实时数据库实时数据库2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan SongERPEnterprise Resource PlanningPCSProcess Control SystemMESManufacturing Execution System企业资源计划

3、企业资源计划过程控制系统过程控制系统制造执行系统制造执行系统2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan SongERPEnterprise Resource PlanningPCSProcess Control SystemMESManufacturing Execution System企业资源计划企业资源计划过程控制系统过程控制系统制造执行系统制造执行系统系统监控与系统监控与故障诊断故障诊断2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song2022年3月15日

4、星期二 Copyright by Zhihuan Song102022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song112022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song122022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song132022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song152022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song162022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song172022年3月15日星期二 Copyright

5、 by Zhihuan Song18频率Hz 频率Hz 05010015010203040506020100501001503040506000.20.40.60.8-3000-2000-100001000200002004006008001000100200300400500时间/s频率Hz 2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song192022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song202022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song212022年3月15日星期二 Copyright by Zh

6、ihuan Song222022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song232022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song2412 ,Tnnx xxxR)(1xxxEDTnE,)(21x),(diag21nD2)(iiixEX2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song25XTUUDR)1/(mRTXX2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song2611kniiiiC P V2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song27图3.1

7、PCA空间降维示意图2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song28xxCxCxxxS xS xxSSTPPC CIPPCT2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song29S22212212TTkkTxPDtD21kD2/1iTx2,(1)()TknkknFnk2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song30SSPE2SPE2SPExC01/2202200SPE12112(1)1hzhh h2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song3123123,iii 2

8、01321 (2/3)h z2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song32,1,iiiNX12nttt11221122TTTTTTnnkkXt pt pt pt pt pt pE2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song332022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song341.各过程变量均是服从高斯分布的随机过程2.各过程变量自身是独立同分布的（i.i.d）2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song35（I）T2和SPE统计量均超过控制界限； （II）T2

9、统计量超过控制界限，SPE统计量没有超过；（III）T2统计量没有超过控制界限，SPE统计量超过；（IV）T2和SPE统计量均未超过控制界限。2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song362022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song372022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song382022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song392022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song40 尽管PCA统计模型对引起T2和SPE统计量变化

10、的原因不能给出明确的结论，但PCA统计模型对过程的变化很敏感。而故障的检测是故障重构、分离和识别的前提，因此PCA仍不失为一种有效的过程监测方案。2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song41Evaporator1 Evaporator2 TF XF TS 0 M2 , T2 M1 , X1 双效蒸发过程 W1 WS 0 X2 WS1 T1 W2 WF WS2 2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song422022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song432022年3月15日星期二 Copy

11、right by Zhihuan Song442T2SPE2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song45 0 50 100 150 200 250 300 0 20 40 60 80 T2 Value 0 50 100 150 200 250 300 0 20 40 60 80 图 3.3 加热管线 1 温度变化的 PCA 检测结果 SPE Value 2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song46 0 50 100 150 0 10 20 30 0 50 100 150 0 2 4 6 图3.4 传感器偏差故障的PCA检

12、测结果 T2 Value SPE Value 2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song472022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song482022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song49tx2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song502022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song512022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song522022年3月15日星期二 Copyright by Zh

13、ihuan Song532022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song54T2图粗差检测2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song552022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song562022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song572022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song582022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song59 1 车次 I J 2J JK X X 加胶点 温度（时间） 功率 能

14、量 加炭黑点 加油点 排胶点 动作点动作点 K 2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song60 Error 2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song622022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song63波动是魔鬼波动是魔鬼发现并消灭它！发现并消灭它！偶然性原因偶然性原因产品质量影响较小产品质量影响较小技术上难以消除技术上难以消除经济上也不值得消除经济上也不值得消除 系统原因系统原因产品质量影响大产品质量影响大能够避免和消除能够避免和消除 2022年3月15日星期二 Copyright by

15、 Zhihuan Song64? ?1964919649一周一周二周二周三周三周平均平均1742615879325711842495886584686104295969566655254353顾客的视角顾客的视角0255075100125最小最小 = 17最大最大 = 118我的视角我的视角025507510012553捕捕 捉捉 客客 户户 的的 着着 眼眼 点点 - - Y Y 的的整个整个分布状况分布状况2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song66你不知道废品何时会出现，所能做的就是挑出废品你不知道废品何时会出现，所能做的就是挑出废品 !SpecLS

16、LUSL我们合格我们合格Spec-in就合格就合格I am Data(我活着我活着)Spec-out不合格不合格检出不良检出不良2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song67预预 防防 & 控控 制制2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song682022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song692022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song712022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song72 传感器网络平台传感器网络平

17、台 计算机网络平台计算机网络平台集成软件平台集成软件平台数据平台数据平台信息集成信息集成PCS系统监控系统监控MESERP知识管理知识管理2022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song732022年3月15日星期二 Copyright by Zhihuan Song74OS：操作站；：操作站；ES：工程师站；：工程师站； IOU：IO单元；单元； ACS：区域控制站；：区域控制站； MFS：多功能计算站；：多功能计算站；BCU：总线变换单元；：总线变换单元；CIU：通讯接口单元；：通讯接口单元；PCS：过程控制站；：过程控制站；LCS：逻辑控制站；逻辑控制站；DAS：数：数据采集站；据采集站；SBUS：系统