先进控制PPT课件.ppt

流程工业先进控制技术的现状与发展 Application of Advanced Control Technology in Process Industry 上海交通大学自动化系 邵惠鹤教授 2005年10月14日 一、以企业盈利优化为目标的流程工业综合自动化  1.1 流程工业在国民经济中的支柱地位 流程工业包括了石化、炼油、化工、制药、造纸、冶金、采矿、电力、食品加工等是在知识经济时代的21世纪的国民经济中占主导地位的行业 全球500强行业中，流程工业企业有70余家，占15%，其营业收入占总收入的16.5% 我国流程企业年产值占全国企业年总产值的66%，流程工业的发展状况直接影响国家的经济基础，因此，流程工业是国家的重要基础支柱产业 流程工业是国民经济重要基础支柱产业 1.2 流程工业综合自动化 是将先进的工艺制造技术、现代管理技术和以先进控制技术为代表的信息技术相结合 将企业的经营管理，生产过程的控制、运行与管理作为一个整体进行控制与管理 实现企业的优化运行、优化控制与优化管理，成为提高企业竞争力的重要高技术 1.3 意义 21世纪信息产业的发展，使企业的经营活动正在由封闭性、地区性向开放性和全球化转变 我国工业企业要在剧烈的市场竞争中处于不败之地，必须以信息化带动工业化，使企业具有对市场动态环境快速适应能力和业务重组能力 流程工业综合自动化的重大发展，对于推进企业现代化管理和可持续发展，追求最佳经济效益，缩短生产周期，加快资金周转，降低产品成本，提高企业竞争力等方面具有特别重要的意义 1.4 流程综合自动化受到高度重视 列入发达国家的重点高技术发展计划 国际上著名的钢铁企业日本新日铁 石化企业美国埃克森公司 已经实现了全厂CIPS 获得了显著的经济效益 我国的流程工业CIPS在国家863高技术计划的支持下取得了较大的发展 具有竞争优势的高技术 流程工业企业正在大幅度提高其在信息技术方面的投资 英国当年信息技术产品和服务在工业界的市场份额为31亿英镑，而流程企业在信息技术上的花费就达到15亿英镑 二十世纪80年代后期，使过程控制开始突破自动化孤岛模式，出现了集控制、优化、调度、管理、经营于一体的综合自动化新模式 自动化领域的高技术中的前沿课题 1995年美国、日本、西欧等国已有100多家炼油、化工企业都相继建立了流程CIMS系统。通过计算机网络向上下游、产供销一体化或集成化方向发展 意大利AGIP石油公司提出了以数据模型为核心的工厂信息集成系统的方案，对生产过程进行监视、控制和诊断，单元整合和优化 在管理决策层进行物料平衡、生产计划、调度、企业资源计划、模拟与优化等。目前国外实施CIMS的大型流程工业企业已占很大比例 1.5 目前存在的问题 流程工业中运行的控制系统均以控制性能为指标，没有对产品质量和工艺指标进行控制，因而产品质量差，产品收率低，生产成本高 生产过程中的物耗、能耗、设备运行都没有实现在线控制与管理 生产过程没有实现优化运行、优化控制和优化管理 企业资源未能实现优化配置，企业的经营管理、生产过程指挥与管理和过程控制的信息没有实现有效集成 1.6 基于ERP/MES/PCS的三级结构 ERP/MES/PCS三级结构 基于ERP/MES/PCS三级结构的特 点 三层结构符合现代企业生产管理结构“扁平化”的思想，较之五层结构更易于集成和实现 系统结构的扁平化，促使管理以职能为中心向以过程为中心转变 三级结构实现了一体化过程控制（IPC）的要求 三级结构中，MES 是集成的关键 以企业盈利优化为目标的过程综合自动化的内容 ERP（企业资源计划）SCM (供应鏈) MES（制造执行系统）－－通过对生产系统的跟踪和监督，以有效实现生产计划和调度的优化 Monitoring SPC（Statistical Process Control）(过程监控与统计过程分析) ROP（Real-Time Optimization实时优化） APC R2R（Advanced Process Control Run to Run Control 先进控制与） ERP/MES/PCS三级结构四大创新技术 1、以产品质量和工艺要求为指标的先进控制技术 (APC) 2、以经济指标为目标的生产过程优化运行、优化控制、优化管理技 (MES) 3、以财务分析与决策为核心的整体资源优化技术 (ERP) 4、以企业目标为主导，以知识链为依托的ERP/MES/PCS三级结构集成技术 二、以产品质量和工艺要求为指标的先进控制技术 (APC) 2.1 先进控制的提出与特点 2,2 先进控制的发展现状 2.3 基于模型预测的多变量约束控制