[發明專利]一種化工生產控制系統

有效

• 申請號: 201711423570.1
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108153262B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 馬銘;曲文亮;孔令軍
• 申請（專利權）人: 北華大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G06T11/20;G06T17/30
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 黃耀鈞

本發明屬于化工生產系統技術領域，公開了一種化工生產控制系統，設置有：控制模塊、監控模塊和采集/控制模塊；控制模塊通過可編程控制器與監控模塊相連；控制模塊包括數據服務器、歷史數據站、工程師站、操作員站、巡檢員站和調度員站；數據服務器、工程師站、操作員站、巡檢員站和調度員站與一對互為冗余以太網相連；監控模塊包括現場監控模塊、遠程監控模塊以及集中監控模塊；采集/控制模塊與生產/控制對象模塊相連。本發明具有控制精度高，可靠性、靈活性、開放性高的優點，通過現場監控、遠程監控以及集中監控等電氣自動化控制，集中性分散，最大限度的保證系統的正常運行，降低系統癱瘓的風險。

技術領域

本發明屬于化工生產系統領域，尤其涉及一種化工生產控制系統。

背景技術

目前，隨著化工企業生產規模和可實現功能的逐步擴大，化工生產所配置的生產裝置規模和復雜度也得到了大幅度的提升，這種環境下，僅僅依靠人工進行生產控制已經無法滿足化工企業的生產要求，而信息技術的發站及其在多領域的應用使得化工生產自動化越來越普及，推動力化工企業的產品生產控制逐步向自動化、智能化、規模化以及復雜化方向發站。而以多種網絡技術、通信技術以及控制技術和顯示技術等多種綜合性技術而發站起來的分布式控制系統，在化工生產控制中得到了廣泛的應用。該控制系統可以對化工生產中的多種設備進行自動化生產管理和控制，可以有效提高企業的生產效率，降低管理成本，節約能耗，還能夠為企業的持續發站提供不竭動力，是現代化化工生產控制的核心手段。目前，現有的控制系統需要較大的內存，響應速度較慢。

隨著科技的快速發展和工業需求的不斷提高，各種軟硬件設計的的復雜度也日益增加，對于可靠性和安全性的要求也不斷提高。系統的可靠性，安全性和正確性已經受到了科學界和工業界的廣泛關注。形式化驗證和測試是解決該問題的主要方法。形式化驗證方法始于20世紀60年代末的Floyd、Hoare和Manna等在程序規范和驗證方面的研究。形式化驗證方法分為兩大類：基于定理證明和基于模型。20世紀80年代初提出的模型檢測(ModelChecking)屬于基于模型的形式化驗證方法，思想相對簡單和自動化程度高，可以廣泛用于硬件電路系統和網絡協議系統的驗證。模型檢測就是先把系統建模為有限狀態轉移系統，并用時態邏輯描述特驗證的規范，在有限狀態轉移系統上進行窮盡搜索，確定規范是否被滿足，若沒有滿足，給出反例指出為什么沒有滿足。模型檢測面臨狀態爆炸問題，所謂狀態爆炸問題即系統狀態數隨著狀態規模的增加呈指數級增加。所以該領域的研究人員使用各種方法縮減搜索的狀態空間，基于反例引導的抽象模型檢測是常用的技術。基于反例路徑的抽象細化(Counterexample-Guided Abstraction Refinement，CEGAR)技術的過程如下：給定一個模型和性質，首先通過抽象的方法生成一個抽象模型。抽象模型包含的行為可能會多于原始模型，但是，抽象模型的結構和描述都比原始模型簡單，所以可以緩解狀態空間爆炸問題。然后調用模型檢測器，檢測公式是否在抽象模型中有效。如果有效，則程序終止；否則，會給出反例路徑，然后進行重構(reconstruction)過程，即在原始模型中，如果成功找到一條路徑對應于反例路徑，則程序結束；否則，反例路徑為虛假反例路徑，下一個迭代過程開始，重新生成抽象模型，進行驗證。重復此過程，直到返回有效或者無效，或者狀態空間爆炸造成程序停止。動態符號執行技術是一種符號執行與具體執行相結合的測試手段。符號執行是指在不執行程序的前提下，用符號值表示程序變量的值，然后模擬程序執行來進行相關分析。首先，對待分析代碼構建控制流圖(Control Flow Graph，CFG)，它是編譯器內部用有向圖表示一個程序過程的抽象數據結構。在CFG上從入口節點開始模擬執行，在遇到分支節點時，使用約束求解器判定哪條分支可行，并根據預先設計的路徑調度策略實現對該過程所有路徑的遍歷分析，最后輸出每條可執行路徑的分析結果。動態符號執行是以具體數值作為輸入，同時啟動代碼模擬執行器，并從當前路徑的分支語句的謂詞中搜集所有符號約束。然后根據策略反轉約束中的一個分支，構造一條新的可行的路徑約束，并用約束求解器求解出一個可行的新的具體輸入，接著符號執行引擎對新輸入值進行新一輪的分析。通過使用這種輸入迭代產生新輸入的方法，理論上所有可行的路徑都可以被計算并分析一遍。動態符號執行技術的主要瓶頸是路徑爆炸問題，即隨著程序中分支數的增多，路徑呈指數級增加。插值是緩解路徑爆炸問題的有效方法，主要是一種搜索剪枝的思想，通過利用不可行路徑給行節點標記插值，插值是指一定不會到達被標記為錯誤行的條件約束。對于分支節點，若該節點的每個分支都被探索過，那么在該節點標記的插值為全插值，否則為半插值。在動態符號執行中，若從開始節點到當前節點的路徑約束滿足當前節點的全插值，則該路徑可被歸并，即不被探索，從而有效緩解了路徑爆炸問題。對于大規模系統，抽象模型在進行驗證時細化次數過多，且模型檢測的瓶頸是狀態爆炸問題，因此提出一種行之有效并加快抽象模型驗證的方法刻不容緩。