[发明专利]先进控制技术在工控系统中的一体化实现方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及流程工业自动化控制技术领域；尤其涉及一种先进控制技术在工控系统中的一体化实现方法及装置。

【背景技术】

复杂流程工业系统中，由于外界环境变化干扰频繁，输入条件变量多，且具有耦合度高、时变等特征，系统的控制对象模型往往具有不可预测性。而常规控制，如PID控制方法难以达到理想的控制效果，甚至无法达到复杂工业系统的控制要求。采用先进控制可以克服常规控制的缺点，应用得当可以给厂家带来显著的经济效益。目前先进控制技术（APC）正在迅速推广应用，并受到自动控制理论界的关注，成为自动控制理论研究的热点。先进控制技术泛指那些有别于传统的PID控制方法，利用智能控制和优化控制等理论，演化出工程实现较为困难、结构复杂的一类控制方法。

先进控制技术对保障工业控制系统运行效率、提高产量、减少能耗起到了非常重要的作用。工业生产过程中由于生产条件多变、产品技术标准变更等多种原因，往往需要不断地对控制系统中相关控制策略进行在线优化与更新。然而现有的先进控制策略与控制系统的协同调试十分困难，且策略的执行与更新效率低下，给工业生产带来了诸多挑战。产生这一现象的主要原因是目前的先进控制技术大多采用独立软件系统，并通过OPC（OLE for Process Control,用于过程控制的OLE，是一个工业标准）方式与DCS（分布式控制系统）系统进行数据通信，且先进控制算法及其执行过程往往呈现“黑盒子”特性，这使得用户对先进控制算法的执行监视与在线调试十分困难，应用效果不理想。另外，由于先进控制程序独立于DCS系统，因此需要额外配置性能较高的计算机来运行先进控制程序；先进控制算法与DCS系统的通信效率较低，无法保证控制策略执行的实时性；先进控制程序常以编译封装的方式呈现，因此用户无法在先进控制程序执行过程中进行必要的在线诊断和优化。

本申请技术是基于现有技术的不足，针对工业控制系统中先进控制算法的应用，提出了一种先进控制技术在工控系统中的一体化实现方法及装置，目的在于有效地提高先进控制算法的在线调试和控制策略的更新效率，从而降低先进控制技术的导入成本和风险，为现代控制理论的工程应用创造更好的技术环境。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种先进控制技术在工控系统中的一体化实现方法，改善了先进控制策略与控制站的通信效率，大大地提高了先进控制策略在线运行的实时性，且方便了用户对先进控制算法的学习和在线调试。

本发明技术问题之一是这样实现的：一种先进控制技术在工控系统中的一体化实现方法，包括如下步骤：

步骤1、针对先进控制技术运行在一控制系统中的问题进行数据建模；

步骤2、设计先进控制组态元件的结构，实现先进控制算法；

步骤3、结合先进控制技术的控制应用，在工控系统组态软件中通过先进控制组态元件的特点构建先进控制策略；

步骤4、验证所述控制系统的各项设计的运行情况，同时测试先进控制技术应用在该控制系统前后，控制系统性能指标的变化。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供先进控制技术在工控系统中的一体化实现装置；改善了先进控制策略与控制站的通信效率，大大地提高了先进控制策略在线运行的实时性。

该技术问题之二是这样实现的：一种先进控制技术在工控系统中的一体化实现装置，所述控制站用于执行先进控制策略、与工控系统组态软件交互以及向被控设备发送控制请求，该控制站硬件由PLC或IPC组成；先进控制策略从工控系统组态软件下载至控制站中执行，控制站将先进控制执行过程的中间数据及时地反馈至工控系统组态软件的控制策略中；用户能在组态软件中对先进控制中间变量的计算过程进行实时监控与分析计算。

本发明具有如下优点：1、本发明中的先进控制策略能够直接运行在以PLC为主的控制站中，无须再配置高端的计算机运行独立的先进控制软件来执行先进控制算法。2、本发明中先进控制技术以先进控制组态元件的方式集成到组态软件中，改善了先进控制策略与控制站的通信效率，大大地提高了先进控制策略在线运行的实时性。3、本发明中先进控制策略的设计参数、输入输出以及中间变量的计算过程等都能以图形化的方式进行监控，方便了用户对先进控制算法的学习和在线调试。4、本发明中先进控制的使用方法与常规控制无本质上的差异，用户操作十分方便。

【附图说明】

图1为本发明的方法流程示意图。

图2为本发明DRNN控制器PID参数整定控制系统结构示意图。