CN108803524A - 一种基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，步骤为：（1）根据生产计划任务，评估生产设备的任务轻重，确定调整顺序；（2）按序对各生产设备依次调整，调整方式为每次执行生产周期之前等待一段时间，调整目标为使已调整以及当前待调整的生产设备的总负荷的峰值最低；（3）根据调整结果，计算所有生产设备的预期负荷峰值Pp，并计算调度数据；（4）将Pp与电力负荷峰值目标Pmax进行比较，判断方案的可行性：如果可行，则按调整结果投入设备运行；如果不可行，则将不可行的结果反馈至上级调度。本发明采用插入等待时间的方式对生产设备进行自动化有序调度，减低尖峰负荷，确保生产系统的正常运转以及配电资源的有效利用。

Description

一种基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略

技术领域

本发明涉及一种工业设备控制策略，具体为一种基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，用于控制生产设备结合产量计划和电力负荷峰值目标进行有序生产。

背景技术

目前，对于具有多台生产设备的大型生产系统，各生产设备分别连续执行各自的生产任务，导致尖峰负荷不可控，超过电力负荷峰值目标，不仅影响生产系统的正常运转以及厂内供电的安全性，而且厂用变电站需要分配更高的配电容量，使资源无法合理高效地利用。

发明内容

本发明提出了一种基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，其目的是：对生产设备进行自动化有序调度，减低尖峰负荷，确保生产系统的正常运转以及配电资源的有效利用。

一种基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，用于控制多台生产设备的有序运行，其特征在于步骤为：

(1)根据下达的生产计划任务，评估各生产设备的任务轻重，按任务轻重确定调整顺序，优先调整生产任务重的生产设备；

(2)按调整顺序对各生产设备依次调整，调整方式为每次执行生产周期之前等待一段时间，调整目标为使已调整以及当前待调整的生产设备的总负荷的峰值最低；

(3)根据调整结果，计算所有生产设备的预期负荷峰值Pp，并计算调度数据；

(4)将Pp与电力负荷峰值目标Pmax进行比较，判断方案的可行性：如果Pp≤Pmax即方案可行，则按调整结果投入设备运行；如果Pp＞Pmax即方案不可行，则将不可行的结果反馈至上级调度。

作为本发明的进一步改进：步骤(1)中，首先计算各生产设备要进行的生产周期次数：

式中n为生产设备的序号，为第n台生产设备的全天计划产量，为第n台生产设备的单位时间的产量，为第n台生产设备的每运行一次生产周期的时间；

评估各生产设备的任务轻重的方法为：

计算各生产设备的允许等待时间：

指第n台生产设备每次执行生产周期之前所允许的最长等待时间，该时间越短，说明生产任务越重，为第n台生产设备的全天计划生产时间；

所述的按任务轻重确定调整顺序是指按由小到大排序。

作为本发明的进一步改进：步骤(2)中，首先通过测量记录各生产设备在生产周期内的负荷波动曲线，得到负荷曲线函数：

则第n台生产设备调整之前的全天负荷曲线函数为：

式中为各生产设备的最大值；

调整时，生产设备每次执行生产周期之前插入一段等待时间则第n台生产设备调整后的全天负荷曲线函数为：

式中，为第n台生产设备在等待时的空载功率；

按顺序依次调整步骤如下：

(2.1)第1台生产设备无需等待，每个周期均立即执行，引入第1台后总负荷曲线函数为：

(2.2)按序考虑第2台的调整，引入第2台后总负荷曲线函数为：

通过选择使的峰值最低，选定的为

(2.3)继续按序调整，以此类推，引入第n台后总负荷曲线函数为：

通过选择使的峰值最低，选定的为

直至N台生产设备全部完成调整，得到总负荷曲线

预期负荷峰值

作为本发明的进一步改进：步骤(3)中，计算调度数据的步骤为：

如果Pp≤Pmax，负荷差异量为负差异，值为P_减＝P_max-P_p，差异时间为T_max；

如果Pp＞Pmax，负荷差异量为正差异，值为P_增＝P_p-P_max；设第一次满足的时间为t₁，最后一次满足的时间为t₂，则差异时间为t_增＝t₂-t₁。

作为本发明的进一步改进：步骤(4)中，如果Pp＞Pmax即方案不可行，在将不可行的结果反馈至上级调度之前，先按如下步骤对调度方案进行优化：

计算各生产设备的空闲评估系数：

取两台F_n＞50％且工艺相同的生产设备进行整合优化，选择其中一台承担两台生产设备的所有生产任务：

设将第n₁台和第n₂台整合，整合后的序号设为x，则整合后的计划任务变为：在时间内，完成 的产量；

然后按步骤(1)至(4)重新调整计算并投入运行。

作为本发明的进一步改进：

如果Pp＞Pmax，计算预测补贴功率：

上级调度将电力负荷峰值目标P_max上调为XP_max、且生产系统投入运行后，记录所有设备的总负荷曲线为则实际补贴功率为：

记录并向上级调度返回W₁和W₂。

作为本发明的进一步改进：如果Pp＞Pmax，上级调度将电力负荷峰值目标P_max上调为XP_max、且生产系统投入运行后，记录所有设备的总负荷曲线为实际峰值并重新计算负荷差异量P_x＝P′_p-XP_max，设第一次满足 的时间为t′₁，最后一次满足的时间为t′₂，差异时间为t′_X＝t′₂-t′₁。

作为本发明的进一步改进：得到总负荷曲线后，计算设备空载损耗和人工工时损耗：

设备空载损耗

人工工时损耗M为单位时间人工成本。

相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：(1)本发明采用插入等待时间的方式对生产设备进行自动化有序调度，减低尖峰负荷，确保生产系统的正常运转以及配电资源的有效利用；(2)根据生产设备工作任务的轻重缓急排序调度，优先限制生产任务轻的生产设备，尽量不限制生产任务重的，扩大了调整空间，降低了调整难度和计算量，提高了调整效率；(3)方案不可行的情况下，采用整合设备的方式优化生产计划方案，降低空载损耗；(4)通过计算设备空载损耗和人工工时损耗实现工艺线调控负面影响可量化，得到负荷调控造成的能耗增加量，便于为能耗费用补偿提供依据，使电力部门和企业在制定和执行电力负荷调控目标的过程中，更快更准确地找到双方都能接受的目标值。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为生产设备调整之前的全天负荷曲线图。

图3为生产设备调整之后、插入等待时间的全天负荷曲线图。

具体实施方式

下面详细说明本发明的技术方案：

如图1，一种基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，用于控制多台生产设备的有序运行，步骤为：

(1)根据下达的生产计划任务，评估各生产设备的任务轻重，按任务轻重确定调整顺序，优先调整生产任务重的生产设备；

具体方法为：

首先计算各生产设备要进行的生产周期次数：

式中n为生产设备的序号，为第n台生产设备的全天计划产量，为第n台生产设备的单位时间的产量，为第n台生产设备的每运行一次生产周期的时间；

评估各生产设备的任务轻重的方法为：

计算各生产设备的允许等待时间：

指第n台生产设备每次执行生产周期之前所允许的最长等待时间，该时间越短，说明生产任务越重，为第n台生产设备的全天计划生产时间；

所述的按任务轻重确定调整顺序是指按由小到大排序，排在前的为任务重的，优先进行调整。

(2)按调整顺序对各生产设备依次调整，调整方式为每次执行生产周期之前等待一段时间，调整目标为使已调整以及当前待调整的生产设备的总负荷的峰值最低；

具体方法为：

首先通过测量记录各生产设备在生产周期内的负荷波动曲线，得到负荷曲线函数：

则如图2所示，第n台生产设备调整之前的全天负荷曲线函数为：

式中为各生产设备的最大值，指t除以后取余数，实现循环负荷的表达；即调整前，每个生产周期结束后，立即启动下一个生产周期。

调整时，生产设备每次执行生产周期之前插入一段等待时间则如图3所示第n台生产设备调整后的全天负荷曲线函数为：

式中，为第n台生产设备在等待时的空载功率；由图3可知，调整后，每次执行生产周期之前，都等待一段时间。

调整的核心问题是，如何取适宜的按顺序依次调整步骤如下：

(2.1)第1台生产设备无需等待，每个周期均立即执行，引入第1台后总负荷曲线函数为：

(2.2)按序考虑第2台的调整，引入第2台后总负荷曲线函数为：

通过选择使的峰值最低，选定的为

(2.3)继续按序调整，以此类推，引入第n台后总负荷曲线函数为：

通过选择使的峰值最低，选定的为

直至N台生产设备全部完成调整，得到总负荷曲线

预期负荷峰值

(3)根据调整结果，计算所有生产设备的预期负荷峰值Pp，并计算调度数据；

如果Pp≤Pmax，负荷差异量为负差异，值为P_减＝P_max-P_p，差异时间为T_max；

如果Pp＞Pmax，负荷差异量为正差异，值为P_增＝P_p-P_max；设第一次满足的时间为t₁，最后一次满足的时间为t₂，则差异时间为t_增＝t₂-t₁。

(4)将Pp与电力负荷峰值目标Pmax进行比较，判断方案的可行性：如果Pp≤Pmax即方案可行，则按调整结果投入设备运行；如果Pp＞Pmax即方案不可行，则将不可行的结果反馈至上级调度。

优选的，如果Pp＞Pmax即方案不可行，在将不可行的结果反馈至上级调度之前，先按如下步骤对调度方案进行优化：

计算各生产设备的空闲评估系数：

取两台F_n＞50％且工艺相同的生产设备进行整合优化，选择其中一台承担两台生产设备的所有生产任务：

设将第n₁台和第n₂台整合，整合后的序号设为x，则整合后的计划任务变为：在时间内，完成 的产量；

然后按步骤(1)至(4)重新调整计算并投入运行。

通过整合生产设备，可以降低空载损坏。

(5)补贴计算

(5.1)产量影响的功率补贴

如果Pp＞Pmax，计算预测补贴功率：

上级调度将电力负荷峰值目标P_max上调为XP_max、且生产系统投入运行后，记录所有设备的总负荷曲线为则实际补贴功率为：

记录并向上级调度返回W₁和W₂。

(5.2)能够增加费用补贴

得到总负荷曲线后，计算设备空载损耗和人工工时损耗：

设备空载损耗

人工工时损耗M为单位时间人工成本。

通过计算设备空载损耗和人工工时损耗实现工艺线调控负面影响可量化，得到负荷调控造成的能耗增加量，便于为能耗费用补偿提供依据，使电力部门和企业在制定和执行电力负荷调控目标的过程中，更快更准确地找到双方都能接受的目标值。

如果Pp＞Pmax，根据调度数据域电力调度指令进行交互，上级调度将电力负荷峰值目标P_max上调为XP_max、且生产系统投入运行后，记录所有设备的总负荷曲线为实际峰值 此时重新计算调度数据：负荷差异量P_x＝P′_p-XP_max，设第一次满足的时间为t′₁，最后一次满足的时间为t′₂，差异时间为t′_X＝t′₂-t′₁。

Claims (8)

1.一种基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，用于控制多台生产设备的有序运行，其特征在于步骤为：

(1)根据下达的生产计划任务，评估各生产设备的任务轻重，按任务轻重确定调整顺序，优先调整生产任务重的生产设备；

(2)按调整顺序对各生产设备依次调整，调整方式为每次执行生产周期之前等待一段时间，调整目标为使已调整以及当前待调整的生产设备的总负荷的峰值最低；

(3)根据调整结果，计算所有生产设备的预期负荷峰值Pp，并计算调度数据；

(4)将Pp与电力负荷峰值目标Pmax进行比较，判断方案的可行性：如果Pp≤Pmax即方案可行，则按调整结果投入设备运行；如果Pp>Pmax即方案不可行，则将不可行的结果反馈至上级调度。

2.如权利要求1所述的基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，其特征在于：步骤(1)中，首先计算各生产设备要进行的生产周期次数：

式中n为生产设备的序号，为第n台生产设备的全天计划产量，为第n台生产设备的单位时间的产量，为第n台生产设备的每运行一次生产周期的时间；

评估各生产设备的任务轻重的方法为：

计算各生产设备的允许等待时间：

指第n台生产设备每次执行生产周期之前所允许的最长等待时间，该时间越短，说明生产任务越重，为第n台生产设备的全天计划生产时间；

所述的按任务轻重确定调整顺序是指按由小到大排序。

3.如权利要求2所述的基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，其特征在于：步骤(2)中，首先通过测量记录各生产设备在生产周期内的负荷波动曲线，得到负荷曲线函数：

则第n台生产设备调整之前的全天负荷曲线函数为：

式中为各生产设备的最大值；

调整时，生产设备每次执行生产周期之前插入一段等待时间

则第n台生产设备调整后的全天负荷曲线函数为：

式中，为第n台生产设备在等待时的空载功率；

按顺序依次调整步骤如下：

(2.1)第1台生产设备无需等待，每个周期均立即执行，引入第1台后总负荷曲线函数为：

(2.2)按序考虑第2台的调整，引入第2台后总负荷曲线函数为：

通过选择使的峰值最低，选定的为

(2.3)继续按序调整，以此类推，引入第n台后总负荷曲线函数为：

通过选择使的峰值最低，选定的为

直至N台生产设备全部完成调整，得到总负荷曲线

预期负荷峰值

4.如权利要求3所述的基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，其特征在于：步骤(3)中，计算调度数据的步骤为：

如果Pp≤Pmax，负荷差异量为负差异，值为P_减＝P_max-P_p，差异时间为T_max；

如果Pp>Pmax，负荷差异量为正差异，值为P_增＝P_p-P_max；设第一次满足的时间为t₁，最后一次满足的时间为t₂，则差异时间为t_增＝t₂-t₁。

5.如权利要求2所述的基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，其特征在于：步骤(4)中，如果Pp>Pmax即方案不可行，在将不可行的结果反馈至上级调度之前，先按如下步骤对调度方案进行优化：

计算各生产设备的空闲评估系数：

取两台F_n＞50％且工艺相同的生产设备进行整合优化，选择其中一台承担两台生产设备的所有生产任务：

设将第n₁台和第n₂台整合，整合后的序号设为x，则整合后的计划任务变为：在时间内，完成的产量；

然后按步骤(1)至(4)重新调整计算并投入运行。

6.如权利要求3所述的基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，其特征在于：

如果Pp>Pmax，计算预测补贴功率：

上级调度将电力负荷峰值目标P_max上调为XP_max、且生产系统投入运行后，记录所有设备的总负荷曲线为则实际补贴功率为：

记录并向上级调度返回W₁和W₂。

7.如权利要求3所述的基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，其特征在于：如果Pp>Pmax，上级调度将电力负荷峰值目标P_max上调为XP_max、且生产系统投入运行后，记录所有设备的总负荷曲线为实际峰值并重新计算负荷差异量P_x＝P′_p-XP_max，设第一次满足的时间为t′₁，最后一次满足的时间为t′₂，差异时间为t′_X＝t′₂-t′₁。

8.如权利要求3所述的基于生产计划调度有序运行的工业设备控制策略，其特征在于：得到总负荷曲线后，计算设备空载损耗和人工工时损耗：

设备空载损耗

人工工时损耗M为单位时间人工成本。