一种工业设备的控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种工业设备的控制系统。


背景技术：

2.在推进工业现代化的背景下，大规模、自动化生产对各类大型工业设备的控制技术提出了更高的要求。
3.目前，对于工业设备，现有技术主要采用分散控制系统(distributed control system，dcs)直接根据调节策略对工业设备进行控制，然而这种控制方式只能提供变量的调节趋势和建议值，依然需要技术人员手动调节，且现有的智能优化工具装载的都是静态调优模型，给出的调节策略是具有一定时间间隔的离散量，无法做到对设备的实时、连续、动态响应，不能精准控制工业设备。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种工业设备的控制系统，能够实现工业设备自动优化控制，提升工业设备控制的准确性。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种工业设备的控制系统，该控制系统包括：工业设备、分散控制系统dcs、运行优化控制装置，其中，运行优化控制装置包括可编程逻辑控制器(programmable controller，plc)和中央处理器(central processing unit，cpu)；
6.cpu与dcs通信连接，用于接收dcs发送的调节策略，并基于滚动优化算法对调节策略进行分解，并将分解后的调节策略传递至dcs；
7.plc与dcs通信连接，用于接收dcs发送的控制指令，并基于控制指令生成指令信号；
8.工业设备分别与plc和dcs通信连接，用于接收plc发送的指令信号，以实现对工业设备的控制。
9.可选的，运行优化控制装置还包括：电池组和电源接口；其中，plc和cpu分别与电池组电连接；电池组与电源接口电连接。
10.可选的，控制系统还包括：上位机；其中，上位机与dcs通信连接，用于发送调节策略。
11.可选的，运行优化控制装置还包括：启动按键和停止按键；启动按键和停止按键分别与电池组电连接，分别用于控制运行优化控制装置的开启和关闭。
12.可选的，运行优化控制装置还包括：对外接口；对外接口分别与plc和cpu通信连接。
13.可选的，对外接口是串行通信协议modbus接口，用于实现plc和cpu之间的通信。
14.可选的，该控制系统，还包括：传感器；传感器分别与工业设备和dcs通信连接，用于接收工业设备发送的状态信息，并反馈至dcs。
15.可选的，dcs用于在接收分解后的调节策略后，基于标准控制指令，确定控制指令
并传输至plc。
16.可选的，plc具体用于在接收到控制指令后，基于控制算法pid将控制指令转化为指令信号。
17.可选的，dcs还用于将状态信息反馈至上位机。
18.本实用新型的技术方案，该控制系统包括：工业设备、分散控制系统dcs、运行优化控制装置，其中，运行优化控制装置包括可编程逻辑控制器plc和中央处理器cpu；cpu与dcs通信连接，用于接收dcs发送的调节策略，并基于滚动优化算法对调节策略进行分解，并将分解后的调节策略传递至dcs；plc与dcs通信连接，用于接收dcs发送的控制指令，并基于控制指令生成指令信号；工业设备分别与plc和dcs通信连接，用于接收plc发送的指令信号，以实现对工业设备的控制。在上述基础上，通过中央处理器cpu接收分散控制系统dcs发送的调节策略，并基于滚动优化算法对调节策略进行分解进一步通过可编程逻辑控制器plc接收dcs发送的控制指令，并基于控制指令生成指令信号，能够实现工业设备自动优化控制，提升控制的准确性。
19.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本实用新型实施例一中提供的一种工业设备的控制系统的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例一中提供的一种运行优化控制装置的框架图；
23.图3是本实用新型实施例一中提供的一种工业设备的控制系统的总体结构示意图；
24.图4是本实用新型实施例一中提供的一种运行优化控制装置的结构示意图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备
不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.实施例一
28.图1是本实用新型实施例一中提供的一种工业设备的控制系统的结构示意图，本实施例可适用于工业设备运行优化的自动化控制情况，在一个具体的实施例中，如图1所示，本实用新型实施例的工业设备的控制系统具体包括：工业设备1、分散控制系统dcs 2、运行优化控制装置3。
29.其中，图2是本实用新型实施例一中提供的一种运行优化控制装置的框架图，如图2所示，运行优化控制装置3包括可编程逻辑控制器plc 31和中央处理器cpu 32。
30.cpu 32与dcs 2通信连接，用于接收dcs2发送的调节策略，并基于滚动优化算法对调节策略进行分解，并将分解后的调节策略传递至dcs 2。
31.其中，调节策略为用于调节控制工业设备1的调节方法。滚动优化算法是基于所设置的约束在有限时段内求解目标函数的最优控制解，使得某一个或某些性能指标达到最优实现控制作用。dcs 2是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统，它主要采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。
32.具体的，cpu 32与dcs 2通信连接，cpu 32接收dcs 2发送的调节策略，然后基于滚动优化算法所设置的约束在有限时段内求解目标函数的最优控制解，使得某一个或某些性能指标达到最优实现控制作用，对调节策略进行分解，并将分解后的调节策略传递至dcs 2。
33.plc 31与dcs 2通信连接，用于接收dcs2发送的控制指令，并基于控制指令生成指令信号。
34.其中，plc 31为可编程控制器，代替继电器实现逻辑控制，应用于工业控制。
35.具体的，plc 31与dcs 2通信连接，通过plc 31接收dcs 2发送的控制指令，然后plc 31采用控制算法(proportion integral differential，pid)将控制指令经过细化、分解转化为针对具体工业设备的动态控制策略，最终生成指令信号。
36.工业设备1分别与plc 31和dcs 2通信连接，用于接收plc 31发送的指令信号，以实现对工业设备的控制。
37.具体的，工业设备1接收到plc 31发送的指令信号，通过指令信号对工业设备1进行控制。
38.在上述实施例的基础上，图3是本实用新型实施例一中提供的一种工业设备的控制系统的总体结构示意图，如图3所示，控制系统还包括：上位机4。
39.其中，上位机4与dcs 2通信连接，用于向dcs 2发送调节策略。上位机4是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是个人电脑(personal computer，pc)、host computer、master computer、upper computer等，本实施例对此不进行限定。上位机4上搭载有运行优化工具。
40.在上述实施例的基础上，可选的，该控制系统，还包括：传感器5。
41.其中，传感器5分别与工业设备1和dcs 2通信连接，用于接收工业设备1发送的状态数据，并反馈至dcs 2。
42.具体的，传感器5采集工业设备1的实时状态数据，然后将工业设备1的实时状态数据传递给dcs 2。
43.在上述实施例的基础上，可选的，dcs 2用于在接收分解后的调节策略后，基于标准控制指令，确定控制指令并传输至plc 31。
44.在上述实施例的基础上，可选的，plc 31具体用于在接收到控制指令后，基于控制算法pid将控制指令转化为指令信号。
45.在上述实施例的基础上，可选的，dcs 2还用于将状态信息反馈至上位机4。
46.具体的，当dcs 2接收到传感器5采集的工业设备1的实时状态数据后，将接收到的工业设备1的实时状态数据继续反馈至上位机4，使得上位机4可以实时掌握工业设备1的工作状态。
47.具体的，当dcs 2接收到上位机4发送的调节策略之后，dcs 2将接收到的调节策略发送至cpu 32，cpu 32接收dcs 2发送的调节策略，然后基于滚动优化算法所设置的约束在有限时段内求解目标函数的最优控制解，使得某一个或某些性能指标达到最优实现控制作用，对调节策略进行分解，并将分解后的调节策略传递至dcs 2。在dcs 2接收到分解后的调节策略之后，dcs 2基于标准控制指令，确定控制指令并传输至plc 31。plc 31在接收到控制指令后，基于控制算法pid将控制指令转化为指令信号，通过指令信号控制工业设备1，同时工业设备1将实时状态数据通过传感器5采集，同时，工业设备1传感器5将采集的工业设备1的实时状态数据传递给dcs 2，并且当dcs 2接收到传感器5采集的工业设备1的实时状态数据后，将接收到的工业设备1的实时状态数据继续反馈至上位机4，使得上位机4可以实时掌握工业设备1的工作状态。
48.在上述实施例的基础上，图4是本实用新型实施例一中提供的一种运行优化控制装置的结构示意图。如图4所示，运行优化控制装置还包括：电池组33和电源接口34。
49.其中，如图4所示，plc31和cpu32分别与电池组33电连接；电池组33与电源接口34电连接。
50.具体的，电池组33与电源接口34电连接，通过电源接口34为电池组供电，然后电池组33分别与plc 31和cpu 32通过电源线进行电连接，为plc 31和cpu 32供电。
51.在上述实施例的基础上，可选的，运行优化控制装置还包括：启动按键35和停止按键36。
52.其中，启动按键35用于控制运行优化控制装置的开启，停止按键36用于控制运行优化控制装置的关闭。
53.具体的，启动按键35和停止按键36分别与电池组电连接，分别用于控制运行优化控制装置的开启和关闭。
54.在上述实施例的基础上，可选的，运行优化控制装置还包括：对外接口37。
55.其中，对外接口37是串行通信协议modbus接口，用于实现plc31和cpu32之间的通信。
56.具体的，对外接口37分别与plc 31和cpu 32通过通信总线进行通信连接，用于实现plc 31和cpu 32之间的通信。
57.本实用新型实施例的工业设备的控制系统，包括：工业设备、分散控制系统dcs、运行优化控制装置，其中，运行优化控制装置包括可编程逻辑控制器plc和中央处理器cpu；
cpu与dcs通信连接，用于接收dcs发送的调节策略，并基于滚动优化算法对调节策略进行分解，并将分解后的调节策略传递至dcs；plc与dcs通信连接，用于接收dcs发送的控制指令，并基于控制指令生成指令信号；工业设备分别与plc和dcs通信连接，用于接收plc发送的指令信号，以实现对工业设备的控制。在上述实施例的基础上，本实用新型的工业设备的控制系统，包括：工业设备、分散控制系统dcs、运行优化控制装置，其中，运行优化控制装置包括可编程逻辑控制器plc和中央处理器cpu，通过cpu接收dcs发送的调节策略，并基于滚动优化算法对调节策略进行分解进一步通过plc接收dcs发送的控制指令，并基于控制指令生成指令信号，能够实现工业设备自动优化控制，提升控制的准确性。
58.上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

技术特征：
1.一种工业设备的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：工业设备、分散控制系统dcs、运行优化控制装置，其中，所述运行优化控制装置包括可编程逻辑控制器plc和中央处理器cpu；所述cpu与所述dcs通信连接，用于接收所述dcs发送的调节策略，并基于滚动优化算法对所述调节策略进行分解，并将分解后的所述调节策略传递至所述dcs；所述plc与所述dcs通信连接，用于接收所述dcs发送的控制指令，并基于所述控制指令生成指令信号；所述工业设备分别与所述plc和所述dcs通信连接，用于接收所述plc发送的所述指令信号，以实现对所述工业设备的控制。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述运行优化控制装置还包括：电池组和电源接口；其中，所述plc和所述cpu分别与所述电池组电连接；所述电池组与所述电源接口电连接。3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：上位机；其中，所述上位机与所述dcs通信连接，用于发送调节策略。4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述运行优化控制装置还包括：启动按键和停止按键；所述启动按键和所述停止按键分别与所述电池组电连接，分别用于控制所述运行优化控制装置的开启和关闭。5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述运行优化控制装置还包括：对外接口；所述对外接口分别与所述plc和所述cpu通信连接。6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述对外接口是串行通信协议modbus接口，用于实现所述plc和所述cpu之间的通信。7.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，该控制系统，还包括：传感器；所述传感器分别与所述工业设备和所述dcs通信连接，用于接收所述工业设备发送的状态信息，并反馈至所述dcs。8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述dcs用于在接收分解后的所述调节策略后，基于标准控制指令，确定所述控制指令并传输至所述plc。9.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述plc具体用于在接收到所述控制指令后，基于控制算法pid将所述控制指令转化为所述指令信号。10.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述dcs还用于将所述状态信息反馈至所述上位机。

技术总结
本实用新型公开了一种工业设备的控制系统。该控制系统包括：工业设备、分散控制系统DCS、运行优化控制装置，运行优化控制装置包括可编程逻辑控制器PLC和中央处理器CPU；CPU与DCS通信连接，用于接收DCS发送的调节策略，并基于滚动优化算法对调节策略进行分解，并将分解后的调节策略传递至DCS；PLC与DCS通信连接，用于接收DCS发送的控制指令，并基于控制指令生成指令信号；工业设备分别与PLC和DCS通信连接，用于接收PLC发送的指令信号，以实现对工业设备的控制。本实用新型通过CPU接收＝调节策略，对调节策略进行分解，通过PLC接收DCS发送的控制指令并生成指令信号，实现工业设备自动优化控制。优化控制。优化控制。


技术研发人员：赵晋宇 沈洪发 郭忠恺 鞠久东 钟嶒楒 赵宗辉 田宇 李立 张东明 赵太磊 赵世通 庄伟 孙安娜 康磊 许涛 张霁崴 王琳
受保护的技术使用者：上海发电设备成套设计研究院有限责任公司
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/7/17