[發明專利]先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法及裝置

有效

• 申請號: 201310035076.3
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103970077A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 鄭松;盧定興;陳藝賓;張望;劉朝儒;林麗明
• 申請（專利權）人: 福州福大自動化科技有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 宋連梅

【技術領域】

本發明涉及流程工業自動化控制技術領域；尤其涉及一種先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法及裝置。

【背景技術】

復雜流程工業系統中，由于外界環境變化干擾頻繁，輸入條件變量多，且具有耦合度高、時變等特征，系統的控制對象模型往往具有不可預測性。而常規控制，如PID控制方法難以達到理想的控制效果，甚至無法達到復雜工業系統的控制要求。采用先進控制可以克服常規控制的缺點，應用得當可以給廠家帶來顯著的經濟效益。目前先進控制技術（APC）正在迅速推廣應用，并受到自動控制理論界的關注，成為自動控制理論研究的熱點。先進控制技術泛指那些有別于傳統的PID控制方法，利用智能控制和優化控制等理論，演化出工程實現較為困難、結構復雜的一類控制方法。

先進控制技術對保障工業控制系統運行效率、提高產量、減少能耗起到了非常重要的作用。工業生產過程中由于生產條件多變、產品技術標準變更等多種原因，往往需要不斷地對控制系統中相關控制策略進行在線優化與更新。然而現有的先進控制策略與控制系統的協同調試十分困難，且策略的執行與更新效率低下，給工業生產帶來了諸多挑戰。產生這一現象的主要原因是目前的先進控制技術大多采用獨立軟件系統，并通過OPC（OLE for Process Control,用于過程控制的OLE，是一個工業標準）方式與DCS（分布式控制系統）系統進行數據通信，且先進控制算法及其執行過程往往呈現“黑盒子”特性，這使得用戶對先進控制算法的執行監視與在線調試十分困難，應用效果不理想。另外，由于先進控制程序獨立于DCS系統，因此需要額外配置性能較高的計算機來運行先進控制程序；先進控制算法與DCS系統的通信效率較低，無法保證控制策略執行的實時性；先進控制程序常以編譯封裝的方式呈現，因此用戶無法在先進控制程序執行過程中進行必要的在線診斷和優化。

本申請技術是基于現有技術的不足，針對工業控制系統中先進控制算法的應用，提出了一種先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法及裝置，目的在于有效地提高先進控制算法的在線調試和控制策略的更新效率，從而降低先進控制技術的導入成本和風險，為現代控制理論的工程應用創造更好的技術環境。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題之一，在于提供一種先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法，改善了先進控制策略與控制站的通信效率，大大地提高了先進控制策略在線運行的實時性，且方便了用戶對先進控制算法的學習和在線調試。

本發明技術問題之一是這樣實現的：一種先進控制技術在工控系統中的一體化實現方法，包括如下步驟：

步驟1、針對先進控制技術運行在一控制系統中的問題進行數據建模；

步驟2、設計先進控制組態元件的結構，實現先進控制算法；

步驟3、結合先進控制技術的控制應用，在工控系統組態軟件中通過先進控制組態元件的特點構建先進控制策略；

步驟4、驗證所述控制系統的各項設計的運行情況，同時測試先進控制技術應用在該控制系統前后，控制系統性能指標的變化。

本發明要解決的技術問題之二，在于提供先進控制技術在工控系統中的一體化實現裝置；改善了先進控制策略與控制站的通信效率，大大地提高了先進控制策略在線運行的實時性。

該技術問題之二是這樣實現的：一種先進控制技術在工控系統中的一體化實現裝置，所述控制站用于執行先進控制策略、與工控系統組態軟件交互以及向被控設備發送控制請求，該控制站硬件由PLC或IPC組成；先進控制策略從工控系統組態軟件下載至控制站中執行，控制站將先進控制執行過程的中間數據及時地反饋至工控系統組態軟件的控制策略中；用戶能在組態軟件中對先進控制中間變量的計算過程進行實時監控與分析計算。

本發明具有如下優點：1、本發明中的先進控制策略能夠直接運行在以PLC為主的控制站中，無須再配置高端的計算機運行獨立的先進控制軟件來執行先進控制算法。2、本發明中先進控制技術以先進控制組態元件的方式集成到組態軟件中，改善了先進控制策略與控制站的通信效率，大大地提高了先進控制策略在線運行的實時性。3、本發明中先進控制策略的設計參數、輸入輸出以及中間變量的計算過程等都能以圖形化的方式進行監控，方便了用戶對先進控制算法的學習和在線調試。4、本發明中先進控制的使用方法與常規控制無本質上的差異，用戶操作十分方便。

【附圖說明】

圖1為本發明的方法流程示意圖。

圖2為本發明DRNN控制器PID參數整定控制系統結構示意圖。