中国科学技术大学工业自动化研究所 科大创新股份有限公司自动化分公司 安徽省合肥市长江西路669号9-88信箱 联系人：刘克胜 电 话：0551—53298626 手 机：（0）13205695679 传 真：0551—5329568 邮 编：230088 一、工业过程计算机控制系统集成 (一)、系统设计 1．用户提供对系统的技术要求。包括：系统检测、控制的点数、类型(模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出等)；技术指标与技术要求；系统相关工艺、设备设计或己有技术资料。 2．根据用户对系统的技术要求，对控制系统进行设计。为了达到技术要求，进行可行性论证，对系统进行初步设计和详细设计，做出技术方案，列出所需仪表、计算机配置清单，给出系统报价。 (二)、控制计算机的选型、配置、软件组态 1．控制计算机的选型、配置。 针对一个系统设计，对控制计算机能有多种选择。最常见的可选择集散控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)、工业PC(IPC)、现场总线(FCS)，这些产品又可有进口和国产之分，因而必须根据用户的要求，考虑到项目投资的多少、要求时间的急缓，我们会精心选型、配置，尽量做到保证质量的前提下少花钱。 (1).控制计算机选型及技术要求确定后，下一步是报价，按我们提出的系统要求，可以向国内外DCS、PLC、FCS制造与销售公司询价，一般都能在1—2天内提供具体配置清单和报价，建议尽量选用国内、外著名大公司的产品，这些著名公司产品的质量和售后服务都是有保障的。 (2).我们首先推荐科大创新自动化分公司的产品—CAN现场总线计算机控制系统。现在我们已经投产的模块如下： l 21通道DI输入模块。 l 8通道光电隔离DI输入模块。 l 8通道光电隔离DO输入模块。 l 2通道计数器/频率计输入模块。 l 4通道继电器控制输出模块。 l 角度控制驱动输出、2通道热电偶输入和角度测试输入控制模块。 l EPP 与CAN接口模块。 l CAN与RS485、RS232接口模块。 l 8通道A/D输入模块。 l 3通道A/D带小信号可编程放大器输入模块。 l 4通道D/A恒压或恒流输出模块。 配以工业PC做上位机，可组成任何一种过程控制系统。我公司配套自已的产品--CAN现场总线模块的报价低于国内任何一种同类产品的报价。 上位机上使用的平台软件ACMP也是本公司的产品。 现场总线与DCS、PLC对比 比较内容 现场总线 DCS系统 PLC系统 数字化 全数字化 半数字化 半数字化 开放性 全开放 封闭 半封闭 硬件分散性 全分散 集中和分散结合 集中 抗干扰 极强（误码率10－11） 较强（误码率10－7） 较强（误码率10－7） 通信协议硬化 全硬化 软件自定义 软件自定义 电缆 2条 众多 众多 微信号损失 很小 较大 较大 校准方式 硬件CRC 奇偶 奇偶 通信速率 1M 100K － 有无控制器 无 有 无 通信距离 10km 1km 50m 软件分散程度 分散 集中 集中 与以太网接口 容易 较容易 较容易 总线方式 多主 主从 集中 2.系统软件组态。 控制计算机到货后，为了完成数据采集、显示、打印、报警和控制功能，必须对控制计算机相关软件进行组态。外购的计算机往往自带软件，并可完成系统组态，并核收软件组态费，亦可外购“组态王”等软件，自行根据说明书组态。 (1).我们首先推荐本公司的平台软件ACMP，不仅因为功能齐全、报价低廉，更主要是可以方便配置本公司特有的产品--先进控制与优化软件(后面将要介绍)。 (2).置其它公司的平台软件，本公司亦可根据产品说明书进行系统组态。我公司的优势是：当配置外国公司平台软件时，我公司的报价低于外国公司的组态费，因我国公司软件人员的工资远低于外国公司软件人员的工资。 （三）、控制仪表选型、成套； 系统中所需检测、控制、报警仪表，可以由用户自行选型、购置与安装、调试，也可由本公司完成选型、配置、成套，然后运抵现场由我方安装调试(需用户相关人员配合)。 所需仪表选型，可选国产、进口国外产品、国外技术国内组装产品等，要根据用户需求，并最终征得用户的同意，方可购置。 （四）、系统安装、调试。 完成如上三步工作之后，就要进行系统的安装、调试。 1.安装。系统的安装、调试往往又分成两部份：(1)、一部份仪表与控制计算机往往是装在控制拒与操作台内，这部分工作需在公司内完成：首先根据要装仪表与计算机的数量、尺寸设计控制拒、操作台，通过订货或外协加工完成，仪表与计算机、控制拒、操作台到货后，在本公司工程部进行仪表与控制计算机的安装、布线与调试，测试合格后运往现场；(2)、与此同时在工程现场对传感器、执行器等仪表在现场安装、布线。 2.总调。待如上两部份安装调试工作结束后，进行系统的总调。这时又分成两步： (1).系统功能调试。通过控制计算机，对现场仪表进行联调，检查接线是否正确：计算机给出信号后，相应仪表是否动作？动作的正反方向是否正确？动作幅度与给定信号大小是否成比例？等等； (2).系统指标调试。如上调试结束后，说明系统各部分工作正常，能完成各项设计功能，但要达到系统各项技术指标，还要进行指标调试，例如各调节回路的PID调节器参数，需在运行过程中，通过P、I、D三个参数的精心整定，才能使相应回路稳定并达到预期的控制精度。这是一项精雕细刻的工作，需要有经验的专业技术人员去完成这项艰巨的任务。同时也是收获的季节，指标的高低，是一个公司技术水平的体现。 3.我们的优势。我们科大创新自动化分公司的优势恰恰就在这里。国内大部份DCS生产和成套公司，往往只做到第一步的系统功能调试，项目就算完成了，因此有不少系统验收并交付使用之后，只起到监控的作用，所有调节回路都工作在手操状态，无法投入自动，控制计算机形同虚设；我们公司不仅能完成第二步的系统指标调试，使系统达到设计指标，而且我们还能进一步实现系统的先进控制与优化，使系统的控制指标进一步提高，使系统产生更大的经济效益：进一步节能、进一步提高收率等。这是我公司的特色。 二、工业过程先进控制与操作优化技术 如前述，在系统实现了计算机控制之后，为了进一步提高控制指标，使系统产生更大的经济效益例如进一步节能、进一步提高收率等，可以采用本公司的先进控制与优化软件。包括： ● PID自动整定与自适应控制软件 ● 模型预测控制软件 ● 正交试验优化与均匀试验优化软件 ● 自适应在线操作优化软件 （一）、工业过程的先进控制与优化软件产品 1.建模软件 本软件可以建立单输入、单输出和多输入多输出（20×20）的差分方程、传递函数、阶跃响应、脉冲响应、多元逐步回归模型、非线性模型；输入信号为 M序列、逆 M序列、正交试验信号、均匀试验信号和各种二位或三位式方波等信号； 建模算法有增广最小二乘法、相关系数法、相关分析法、多元逐步回归法、神经网络法、非线性最小二乘法等。 2.先进控制与操作优化软件 · PID自动整定软件包。我们还把此软件包做成了仪表产品 — PID自动整定仪，它包括一台笔记本计算机和一个数据采集器，可以单独使用于常规仪表、可编程调节器的PID自动整定； · DMC（动态矩阵控制）软件包； · GPC（广义预测控制）软件包； · 自适应PID软件包； · 正交试验与均匀试验优化软件包； · 多元逐步回归在线优化软件包； · 自适应在线操作优化软件包。 3.平台软件 上述先进控制与优化软件，是在先进控制工作站的平台软件上运行的，平台软件包括数据采集、存储和传输软件；数据计算与常规控制组态软件；显示、报警、打印组态软件；与各类控制计算机和DCS连接的接口软件。 这些软件不仅是先进控制与优化软件的平台，也可单独用做控制站。 (二)、应用方法： 1. 针对用户的具体过程和控制计算机(DCS、PLC、FCS、IPC)，科大负责先进控制与优化控制软件包的选择安装(装在上位计算机或操作站)调试和售后服务。 2. 先进控制工作站。更多的情况，建议采用我们独立开发的先进控制工作站。其工作步骤为： ● 考察现场控制计算机或DCS，修改或编制先进控制工作站部分接口软件，实现先进控制工作站与现场控制计算机或DCS的联接。 ● 根据控制方案，对系统数据采集、计算、控制、显示、报警、打印等软件进行组态，在测试通过后送到现场。 ● 现场调试。检查数据采集与计算机送给执行机构、显示与报警信号准确无误后，整定常规PID参数，投入运行。 ● 根据系统的需要，安装有关先进控制与优化软件，在完成上一步的工作，即常规控制系统投运后，即可采集数据、建模，然后投运先进控制与优化软件，整定有关参数，达到指标即告结束。 (三)、应用领域 1.上述软件可以应用于： ★ 石油化工：例如各种装置的PID参数自动整定，炼油厂的常压减压加热炉的风油比优化、四路平衡解耦控制，丙烯腈反应器、炼油加氢反应器的在线操作优化，常减压塔的多变量预测控制与操作优化(以经济效益为目标或以节能为目标)； ★ 工业锅炉：例如各种锅炉的风煤比在线优化(中小型工业锅炉可节煤5—15%；电站锅炉可节煤1—3%)，主汽压回路的预测控制，电厂炉（锅炉）机协调预测控制； ★ 造纸机：定量和水份的预测控制，纸浆浓度控制； ★ 水泥：水泥窑的温度控制，水泥磨的配料预测控制； ★ 啤酒：糖化的温度控制、PH值控制，发酵控制； ★ 烟草：烟叶发酵