CN116466568B - 一种零手动操作控制系统、控制逻辑切换方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种零手动操作控制系统、控制逻辑切换方法及装置，涉及工业控制技术领域。该系统中，PID控制器与分布式控制系统连接，分布式控制系统与控制单元连接，控制单元中设置的处理器用于确定生产工况的生产负荷情况，生产负荷情况依据至少两个变量预设值确定，并根据生产负荷情况切换对应的控制逻辑。由于生产负荷情况是实时变化且每一种负荷情况都有对应的控制逻辑，能在改变负荷情况时自动切换控制逻辑，实现了扩大控制逻辑的适用范围，降低工作人员的工作量，避免误操作带来的安全问题。
Description
技术领域
本申请涉及工业控制技术领域，特别是涉及一种零手动操作控制系统、控制逻辑切换方法及装置。
背景技术
图1为流程工业中生产装置结构示意图，根据图1可知，每一步都需要按照流程逐步进行，且在该生产装置中一般包括多个单元，具体包括：化学反应单元、提纯单元、加压加热单元等等，用于实现原料到产品的加工生产过程，其中涉及到对各种参数(温度、流量、液位、压力)的控制，这样的控制技术被称为过程控制技术。其中，普遍使用先进过程控制(advancedprocess control，APC)实现常规工况下关键工艺参数的控制。
现有的控制方法，在生产装置中，仅能用于工况稳定的生产场景下，若出现工况剧烈变化的生产场景时，需要工作人员手动操作以控制系统实现安全进行工况切换，此时在加重工作人员的工作强度的同时，还会出现工作人员的误操作带来的安全问题。
鉴于上述存在的问题，寻求如何扩大控制逻辑的适用范围，且降低工作人员的工作量，并避免误操作带来的安全问题是本领域技术人员竭力解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种零手动操作控制系统、控制逻辑切换方法及装置，用于扩大控制逻辑的适用范围，且降低工作人员的工作量，并避免误操作带来的安全问题。
为解决上述技术问题，本申请提供一种控制系统，包括：PID控制器、分布式控制系统、控制单元；
PID控制器与分布式控制系统连接，分布式控制系统与控制单元连接，其中，控制单元中设置的处理器用于确定生产工况的生产负荷情况，其中，生产负荷情况依据至少两个变量预设值确定，并根据生产负荷情况切换对应的控制逻辑。
优选地，还包括：HMI接口；
HMI接口与控制单元连接，以便于连接其他设备与控制单元进行数据传输。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种控制逻辑切换方法，应用于设置有PID控制器、分布式控制系统、控制单元的控制系统，该方法包括：
确定生产工况的生产负荷情况，其中，生产负荷情况依据至少两个变量预设值确定；
根据生产负荷情况切换控制逻辑，其中，控制逻辑与生产负荷情况一一对应。
优选地，根据生产负荷情况切换控制逻辑包括：
获取变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表；
分别提取温度变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表任意一行的模糊量作为行向量；
根据行向量确定转移矩阵；
根据转移矩阵、变量值模糊表中的变量值模糊结果、变量趋势模糊表中的变量趋势模糊结果确定得到的表征控制逻辑的行向量；
确定表征控制逻辑的行向量中最大值的元素的位置顺序；
依据位置顺序切换控制逻辑。
优选地，在确定生产工况的生产负荷情况之前，还包括：
判断是否满足安全运行条件；其中，安全运行条件为被控变量在预设时间内未超出安全范围；
若是，则进入确定生产工况的生产负荷情况的步骤；
若否，则输出告警信息至HMI接口。
优选地，在确定生产工况的生产负荷情况之前，还包括；
根据从分布式控制系统采集的历史数据生成工艺评估报告，其中历史数据至少包括控制变量和被控变量；
根据工艺评估报告确定控制变量和被控变量之间的关联关系。
优选地，在根据工艺评估报告确定控制变量和被控变量之间的关联关系之后，还包括；
接收分布式控制系统发出的检测指令；
根据检测指令确定反馈值；
基于反馈值生成二维分布图，并根据二维分布图确定是否出现故障。
优选地，在基于反馈值生成二维分布图，并根据二维分布图确定是否出现故障之后，还包括；
根据检测指令和反馈值进行倒双相干谱分析；
获取进行倒双相干谱分析后的分析结果；
根据分析结果确定评价指标与阈值的关系；
利用评价指标与阈值的关系确定线性度。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种控制逻辑切换装置，应用于设置有PID控制器、分布式控制系统、控制单元的控制系统，该装置包括：
第一确定模块，用于确定生产工况的生产负荷情况，其中，生产负荷情况依据至少两个变量预设值确定；
第一切换模块，用于根据生产负荷情况切换控制逻辑，其中，控制逻辑与生产负荷情况一一对应。
此外，该装置还包括以下模块：
优选地，根据生产负荷情况切换控制逻辑包括：
第一获取模块，用于获取变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表；
提取模块，用于分别提取温度变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表任意一行的模糊量作为行向量；
第二确定模块，用于根据行向量确定转移矩阵；
第三确定模块，用于根据转移矩阵、变量值模糊表中的变量值模糊结果、变量趋势模糊表中的变量趋势模糊结果确定得到的表征控制逻辑的行向量；
第四确定模块，用于确定表征控制逻辑的行向量中最大值的元素的位置顺序；
第二切换模块，用于依据位置顺序切换控制逻辑。
优选地，在确定生产工况的生产负荷情况之前，还包括：
判断模块，用于判断是否满足安全运行条件；其中，安全运行条件为被控变量在预设时间内未超出安全范围；
若是，则进入确定生产工况的生产负荷情况的步骤；
若否，则触发输出模块，用于输出告警信息至HMI接口。
优选地，在确定生产工况的生产负荷情况之前，还包括；
第一生成模块，用于根据从分布式控制系统采集的历史数据生成工艺评估报告，其中历史数据至少包括控制变量和被控变量；
第五确定模块，用于根据工艺评估报告确定控制变量和被控变量之间的关联关系。
优选地，在根据工艺评估报告确定控制变量和被控变量之间的关联关系之后，还包括；
接收模块，用于接收分布式控制系统发出的检测指令；
第六确定模块，用于根据检测指令确定反馈值；
第二生成模块，用于基于反馈值生成二维分布图，并根据二维分布图确定是否出现故障。
优选地，在基于反馈值生成二维分布图，并根据二维分布图确定是否出现故障之后，还包括；
倒双相干谱分析模块，用于根据检测指令和反馈值进行倒双相干谱分析；
第二获取模块，用于获取进行倒双相干谱分析后的分析结果；
第七确定模块，用于根据分析结果确定评价指标与阈值的关系；
第八确定模块，用于利用评价指标与阈值的关系确定线性度。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种控制单元，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于指向计算机程序，实现控制逻辑切换方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述全部控制逻辑切换方法的步骤。
本申请所提供的控制系统包括：PID控制器、分布式控制系统、控制单元；PID控制器与分布式控制系统连接，分布式控制系统与控制单元连接，其中，控制单元中设置的处理器用于确定生产工况的生产负荷情况，其中，生产负荷情况依据至少两个变量预设值确定；并根据生产负荷情况切换对应的控制逻辑。由于生产工况的生产负荷情况是可以随时改变的，且生产负荷情况的每一种负荷情况都有对应的控制逻辑，以便于在改变符合情况时，根据生产负荷情况自动切换控制逻辑。此时，不仅扩大了控制逻辑的适用范围，而且降低了工作人员的工作量，并避免误操作带来的安全问题。
本申请还提供了一种控制逻辑切换方法及装置，效果同上。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
图1为流程工业中生产装置结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种控制系统结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种控制逻辑切换方法流程图；
图4为本申请实施例所提供的一种控制逻辑切换装置结构图；
图5为本申请实施例所提供的一种控制单元结构图。
其中，10为PID控制器，11为分布式控制系统，12为控制单元，13为HMI接口，51为处理器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。
本申请的核心是提供一种零手动操作控制系统、控制逻辑切换方法及装置，其能够扩大控制逻辑的适用范围，且降低工作人员的工作量，并避免误操作带来的安全问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
图1为流程工业中生产装置结构示意图，如图1所示，该生产装置是用于提纯一氯二氟乙烷(C2H2ClF2，R142b)，且其由反应器、回流塔、HCL精馏塔、第一水洗塔(1#水洗塔)、第二水洗塔(2#水洗塔)、碱洗塔、R143a精馏塔、R143a回收塔、R142a精馏塔组成。其中，R142b可作为高性能功能性含氟聚合物PVDF的原材料，主要用于制冷剂、发泡剂、生产偏氟乙烯、温度控制器介质以及航空推进剂的中间体，是氟利昂产品中的一类。本实施例以R142b生产装置为例，其中，R142b生产装置工艺流程具体为：偏二氯乙烯C2H2Cl2与无水氢氟酸HF通过计量泵注入反应器，经过化学反应后，反应产物混合物进入回流塔，其中反应产物中的重组分在回流塔下部返回反应器，回流塔顶部的轻组分经过冷却后进入HCl精馏塔。HCl精馏塔的塔釜出料经过处理后进入R143a产品精馏塔，R143a精馏塔塔顶为提纯后的R143a产品，精馏塔塔釜出料经过R143a回收塔，将塔釜出料注入R142b精馏塔，在R142b精馏塔塔顶得到提纯后的R142b成品。
图2为本申请实施例所提供的一种控制系统结构示意图，如图2所示，该控制系统，包括：PID控制器10、分布式控制系统11、控制单元12。PID控制器10与分布式控制系统11连接，分布式控制系统11与控制单元12连接，其中，控制单元12中设置的处理器51用于确定生产工况的生产负荷情况，其中，生产负荷情况依据至少两个变量预设值确定，并根据生产负荷情况切换对应的控制逻辑。其中还包括：与控制单元12连接的HMI接口13，以便于连接其他设备与控制单元12进行数据传输。其中，变量不仅限于温度，例如：压力、液位、流量等等参数也可以，这里所提及的两个变量预设值应当包括变量值和变量趋势的含义。
需要说明的是，该控制系统搭载于工厂的控制网的服务器中，以保持生产装置的自动运行，在生产装置的运行中，自动执行生产装置的流量、压力、温度、液位等多个变量协同控制。其中，分布式控制系统(Distributed ControlSystem，DCS)经由工业自动化架构(OLE for Process Control，OPC)或者工业自动化UA架构(OLE for Process ControlUnified Architecture，OPC-UA)等等工业网络协议与控制单元之间通信连接。HMI接口(Human–MachineInteraction，HMI)经由超文本传输协议(Hyper Text TransferProtocol，HTTP)或者超文本传输安全协议(Hypertext Transfer Protocol Secure，HTTPs)、控制器域网(Controller Area Network，CAN)等等网络协议与控制单元可通信的连接。需要说明的是，HMI接口也称为人机接口。
在本实施例中，DCS通过模拟量输入/输出卡件、工业现场总线和工业以太网与生产装置上的阀门、变频器、继电器等执行机构和热电偶、流量计、压力表、液位计等测量机构连接，通过PID控制器实时控制生产装置的生产安全。DCS的历史数据存储在其数据库中，该数据被发送到控制单元中。DCS接受外部给定的控制指令，该指令一般包括PID控制器的设定值，控制单元输出该控制指令给DCS。
HMI接口外接的设备一般包括：显示器、扬声器、麦克风以及键盘、鼠标等等设备。控制单元的输出经过HMI接口传达给工作人员，工作人员的输入各种初始数据并经过HMI接口发送到控制单元。
控制计算单元执行各种分析、控制、优化。控制计算单元至少还需要具备通信接口。在本实施例中，设置有1个控制单元，也可以根据功能设置多个控制单元，在本实施例中对于控制单元的个数不作出限定，可根据具体实施方式确定其实施场景。通信接口经由以太网、现场总线等等方式与DCS和HMI接口连接。
本申请所提供的控制系统包括：PID控制器、分布式控制系统、控制单元；PID控制器与分布式控制系统连接，分布式控制系统与控制单元连接，其中，控制单元中设置的处理器用于确定生产工况的生产负荷情况，其中，生产负荷情况至少包括第一负荷情况、中间负荷情况、第二负荷情况，并根据生产负荷情况切换对应的控制逻辑。由于生产工况的生产负荷情况是可以随时改变的，且生产负荷情况的每一种负荷情况都有对应的控制逻辑，以便于在改变符合情况时，根据生产负荷情况自动切换控制逻辑。此时，不仅扩大了控制逻辑的适用范围，而且降低了工作人员的工作量，并避免误操作带来的安全问题。
图3为本申请实施例所提供的一种控制逻辑切换方法流程图，如图3所示，为解决上述技术问题，本申请还提供了一种控制逻辑切换方法，应用于设置有PID控制器、分布式控制系统、控制单元的控制系统，该方法包括：
S30：确定生产工况的生产负荷情况；
其中，生产负荷情况至少包括第一负荷情况、中间负荷情况、第二负荷情况；且需要说明的是，第一负荷情况可以理解为高负荷情况，第二负荷情况可以理解为低负荷情况；反应器中温度的变化导致生产装置分为两个状态执行，分别是高负荷状态(对应第一负荷情况)和低负荷状态(对应第二负荷情况)，为了保证两者的平稳过渡，设置了中间转换状态(对应中间负荷情况)，这三种状态分别对应不同的控制逻辑，其中，中间转换状态的控制逻辑为较高自动化水平的控制逻辑CL2(对应第二控制逻辑)，其他两种为较低自动化水平的控制逻辑CL1(对应第一控制逻辑，用于控制高负荷状态对应的第一负荷情况)和CL3(对应第三控制逻辑，用于控制低负荷状态对应的第二负荷情况)；
S31：根据生产负荷情况切换控制逻辑；
其中，控制逻辑至少包括第一控制逻辑、第二控制逻辑、第三控制逻辑，且分别与第一负荷情况、中间负荷情况、第二负荷情况一一对应，此时，将第一控制逻辑记为CL1，第二控制逻辑记为CL2，第三控制逻辑记为CL3。
工况判定模块判断生产工况的变化情况(具体为生产工况的生产负荷变化情况)，并选择执行先进控制模块中对应的控制逻辑向DCS发送多个控制指令。例如：调节进料流量设定值和反应器温度设定值以响应工作人员要求的生产负荷变化。
为了避免安全危险，在上述实施例的基础上，作为一种更优选的实施例，在确定生产工况的生产负荷情况之前，还包括：
判断是否满足安全运行条件；其中，安全运行条件为被控变量在预设时间内未超出安全范围；
若是，则进入确定生产工况的生产负荷情况的步骤；
若否，则输出告警信息至HMI接口。
此时，根据工况自动判断应该执行的控制逻辑和安全告警，使得工况切换更加自动化和安全。在运行人员指示工况切换并且生产装置运行安全时开始工况切换，若生产装置运行存在安全风险时，中止执行工况切换并且向运行人员告警，并将告警信息输出到HMI接口。
其中安全运行条件为被控变量在预设时间内未超出安全范围还包括两种情况，其一为，至少一个被控变量超出安全范围后达到预定时间；其二为，至少一个被控变量的预测趋势表示在预定时间内会超出安全范围。
需要说明的是，告警信息可以使用文字形式或数据串形式进行表述。当用文字形式表示告警信息时，该告警信息可以表示为“危险”或“不允许工作”等；当用数据串形式表示告警信息时，该数据串可以为1位、2位、4位、8位等等，按照上述提及的次序可以依次表示为“1”、“10”、“1100”、“01001011”，需要说明的是，上述提及的对于告警信息的表示方法仅为众多实施例中的几种，并不对告警信息的表示方法做出限定，此外，还可以通过数据串转换为十进制的数值，判断该数值是否超出预设值，当超出预设值时，输出该告警信息；还可以通过统计数据串中0和1的个数，当1的个数多于0的个数时，则输出该告警信息；还可以判断数据串中0或1的个数是否超出预设个数，若超出预设个数，则输出该告警信息。上述所提及的实施方式并不对本申请中的告警信息做出任何限定，可根据实施场景确定其实施方式。
由于生产工况的生产负荷情况是可以随时改变的，且生产负荷情况的每一种负荷情况都有对应的控制逻辑，以便于在改变符合情况时，根据生产负荷情况自动切换控制逻辑。此时，不仅扩大了控制逻辑的适用范围，而且降低了工作人员的工作量，并避免误操作带来的安全问题。
在上述实施例的基础上，作为一种更优选的实施例，根据生产负荷情况切换控制逻辑包括：
获取变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表；
分别提取温度变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表任意一行的模糊量作为行向量；
根据行向量确定转移矩阵；
根据转移矩阵、变量值模糊表中的变量值模糊结果、变量趋势模糊表中的变量趋势模糊结果确定得到的表征控制逻辑的行向量；
确定表征控制逻辑的行向量中最大值的元素的位置顺序；
依据位置顺序切换控制逻辑。
为了避免工况变化对应的控制逻辑的切换导致生产装置的运行发生大的波动，根据生产负荷情况切换控制逻辑具体为：
首先需要说明的是，当变量为温度时，获取三个表格，分别为表1至表3，其中，表1为温度变量值模糊表，表2为温度趋势模糊表，表3为执行工况变量模糊表，具体如下：
表1温度变量值模糊表
表2温度趋势模糊表
| 模糊量\变量 | -10℃ | 0℃ | 10℃ |
| NE | 0.95 | 0.04 | 0 |
| ZE | 0.05 | 0.9 | 0.1 |
| PE | 0 | 0.06 | 0.9 |
表3执行工况变量模糊表
| 模糊量\变量 | CL1 | CL2 | CL3 |
| GK1 | 0.8 | 0.1 | 0 |
| GK2 | 0.2 | 0.8 | 0.1 |
| GK3 | 0 | 0.1 | 0.9 |
首先需要说明的是，表1中的每一行元素组成一个行向量，其中行数使用i表示，表2中的每一行元素组成一个行向量，其中行数使用j表示，表3中的每一行元素组成一个行向量，其中行数使用k表示。根据上述提及的行向量计算转移矩阵Dijk。其中转移矩由第1向量的转置和第2向量相乘得到，第1向量由第3向量的转置和第4向量相乘得到的矩阵按行排布得到。第2向量表示表3中的第k行元素组成的行向量，第3向量表示表1中的第i行元素组成的行向量，第4向量表示表2中的第j行元素组成的行向量；
所有的转移矩阵取并集得到每一个被控变量的总体转移矩阵D，其中取并集表示为矩阵对应元素中取最大值并保留该最大值；
根据温度的历史值(也从上述提及的历史数据中得到)、测量值或者预测值得到变量值模糊结果MT和变量趋势模糊结果ZE得到第7向量，由第5向量的转置和第6向量相乘得到的矩阵按行排布得到第7向量，其中第5向量表示表1中的第2行元素组成的行向量，第6向量表示表2的第2行组成的行向量；其中预测值可以根据历史数据绘制表格，并根据得到的曲线的斜率进行预测；
第7向量和总体转移矩阵D做最小相乘，得到第8向量。其中最小相乘表示第7向量的每一个元素与总体转移矩阵D每一列对应元素乘积的非零的最小值；
此时，若图1中示出的反应器下游的精馏塔塔顶温度也存在工况切换的情况，则将表示精馏塔塔顶温度的第8向量和表示反应器温度的第8向量相加，得到第9向量，选取第9向量中的最大值对应的控制逻辑进行控制。例如：若第9向量最大值为第二个元素，则选择第二控制逻辑CL2。
在上述实施例的基础上，作为一种更优选的实施例，在确定生产工况的生产负荷情况之前，还包括；
根据从分布式控制系统采集的历史数据生成工艺评估报告，其中历史数据至少包括控制变量和被控变量；
根据工艺评估报告确定控制变量和被控变量之间的关联关系。
此时，执行上述步骤的模块为工艺评估模块，且设置于控制单元中的处理器。工艺评估模块与分布式控制系统连接，用于根据从分布式控制系统采集的历史数据生成工艺评估报告，以便于确定控制变量和被控变量之间的关联关系，其中历史数据至少包括控制变量和被控变量。
工艺评估模块基于从DCS中获取的生产装置的包括控制变量、被控变量的历史数据，以用于分析控制变量和被控变量的关联关系，生成工艺评估报告，输出到HMI接口。例如：通过进行控制变量和被控变量的二维关联分布图轮廓拟合，确定控制变量和被控变量的关联关系。具体为：工艺评估模块在二维坐标系中(仅包含x轴和y轴的坐标系)，将控制变量的历史数据和对应时刻被控变量的历史数据组成的二维坐标绘制在二维坐标系中，确定出一个距离所有坐标点距离之和最近的椭圆，如果该椭圆的长轴和短轴大小相等，则表示控制变量和被控变量之间没有关联关系，否则根据长轴和短轴的大小关系以及椭圆的朝向来判断控制变量和被控变量之间的正关联或者负关联。其中，对于长轴大于短轴或长轴小于短轴或椭圆朝向二维坐标系的上半y轴或椭圆朝向二维坐标系的下半y轴或椭圆朝向二维坐标系的上半x轴或椭圆朝向二维坐标系的下半x轴均不作出一一对应的限定关系，可根据具体实施场景确定其实施方式。此外，工艺评估模块也可以计算控制变量和被控变量历史数据的皮尔逊系数，通过判断皮尔逊系数的正负值的大小来判断控制变量和被控变量之间的关联关系。同样的，在本实施例中，对于判断控制变量和被控变量之间的关联关系不做限定，可根据具体实施场景确定其实施方式。
在上述实施例的基础上，作为一种更优选的实施例，在根据工艺评估报告确定控制变量和被控变量之间的关联关系之后，还包括；
接收分布式控制系统发出的检测指令；
根据检测指令确定反馈值；
基于反馈值生成二维分布图，并根据二维分布图确定是否出现故障。
此时，用于执行上述步骤的模块为执行机构检测模块，且设置于控制单元中的处理器。执行机构检测模块与工艺评估模块连接，用于根据从分布式控制系统接收的检测指令，并根据检测指令获取执行机构检测模块的反馈值，并基于反馈值生成二维分布图，以根据二维分布图确定是否出现故障。
执行机构检测模块基于从DCS中获取的生产装置检测指令，该检测指令一般包括执行机构指令，通过执行机构指令和反馈值的历史数据判断生产装置的阀门的非线性程度和其他故障，生成执行结构检测报告，输出到HMI接口。例如：通过进行执行机构指令和反馈值二维分布图来判断阀门的非线性和其他故障。具体的：在二维的坐标系中(仅包含x轴和y轴的坐标系)，将执行机构指令和反馈值的历史数据组成的二维坐标绘制在二维坐标系中。将执行机构指令按照一定分辨率划分为若干个区间，统计每个区间内执行机构反馈值的最大值和最小值之差，若至少一半的区间中最大值和最小值之差大于给定的阈值，则认为阀门存在非线性。需要说明的是，大于给定的阈值的区间个数可以根据具体实施方式任意确定其的值，不一定为一半的区间数值，还可以设置为区间的三分之一等数值。
在上述实施例的基础上，作为一种更优选的实施例，在基于反馈值生成二维分布图，并根据二维分布图确定是否出现故障之后，还包括；
根据检测指令和反馈值进行倒双相干谱分析；
获取进行倒双相干谱分析后的分析结果；
根据分析结果确定评价指标与阈值的关系；
利用评价指标与阈值的关系确定线性度。
此时，用于执行上述步骤的模块为控制器参数整定模块，且设置于控制单元中的处理器。控制器参数整定模块与执行机构检测模块连接，用于对检测指令和反馈值进行倒双相干谱分析，确定评价指标与阈值的关系并根据评价指标与阈值的关系确定线性度。
具体可以计算执行机构指令减去反馈值的数据，并对得到的数据进行倒双相干谱分析，比较评价指标与给定阈值的关系来判断执行机构的非线性。同样的，在本实施例中，对于评价指标与给定阈值的关系与线性和非线性之间的对应关系不做限定，可根据具体实施场景确定其实施方式。
此外，控制器参数整定模块基于HMI接口输入的控制回路模型(控制器参数整定模块内部常规配置的模块)和配置，向DCS输出PID控制器参数。可以理解的是，控制器参数整定模块可以利用lambda整定方式、Ziegler-Nichol响应曲线整定方式得到整定后的PID参数。
在本实施例中，控制单元的处理器至少包括工艺评估模块、执行机构检测模块、控制器参数整定模块、工况判定模块、先进控制模块。工艺评估模块、执行机构检测模块、控制器参数整定模块、工况判定模块、先进控制模块是通过处理器执行存储于存储器的程序而实现的功能模块。此外，工艺评估模块、执行机构检测模块、控制器参数整定模块、工况判定模块、先进控制模块也可以分别是设置于处理器的专用的运算电路。
此时该控制系统可以通过工况判定模块和先进控制模块实现零手动操作，其中各个模块可以总结为：分布式控制系统，其通过控制执行机构进而控制生产装置的运行；工艺评估模块，其分析、评价现有生产装置的设计工艺；执行机构检测模块，其判断阀门是否存在故障；控制器参数整定模块，其修改PID控制器参数；工况判定模块，其判断生产工况变化；先进控制模块，其执行协调控制逻辑，包括若干个较高自动化级别的先进控制模块和若干个较低自动化级别的先进控制模块。
由上述内容可知，该控制逻辑切换方法可以通过工况判定模块和先进控制模块实现零手动操作，其中各个阶段可以总结为：
离线阶段，执行工艺评估模块、执行机构检测模块、控制器参数整定模块；在线阶段，若运行人员对离线阶段执行结果做出确认动作，执行工况判定模块和先进控制模块中的较高自动化级别的先进控制模块和较低自动化级别的先进控制模块，否则只执行先进控制模块中的较低自动化级别的先进控制模块。先进控制模块在生产装置安全运行时根据所判断出的预设工况执行对应的生产装置协调控制逻辑。
在上述实施例中，对于控制逻辑切换方法进行了详细描述，本申请还提供控制逻辑切换装置对应的实施例。需要说明的是，本申请从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。
图4为本申请实施例所提供的一种控制逻辑切换装置结构图，如图4所示，本申请还提供了一种控制逻辑切换装置，应用于设置有PID控制器、分布式控制系统、控制单元的控制系统，该装置包括：
第一确定模块40，用于确定生产工况的生产负荷情况，其中，生产负荷情况依据至少两个变量预设值确定；
第一切换模块41，用于根据生产负荷情况切换控制逻辑，其中，控制逻辑与生产负荷情况一一对应。
此外，该装置还包括以下模块：
优选地，根据生产负荷情况切换控制逻辑包括：
第一获取模块，用于获取变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表；
提取模块，用于分别提取温度变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表任意一行的模糊量作为行向量；
第二确定模块，用于根据行向量确定转移矩阵；
第三确定模块，用于根据转移矩阵、变量值模糊表中的变量值模糊结果、变量趋势模糊表中的变量趋势模糊结果确定得到的表征控制逻辑的行向量；
第四确定模块，用于确定表征控制逻辑的行向量中最大值的元素的位置顺序；
第二切换模块，用于依据位置顺序切换控制逻辑。
优选地，在确定生产工况的生产负荷情况之前，还包括：
判断模块，用于判断是否满足安全运行条件；其中，安全运行条件为被控变量在预设时间内未超出安全范围；
若是，则进入确定生产工况的生产负荷情况的步骤；
若否，则触发输出模块，用于输出告警信息至HMI接口。
优选地，在确定生产工况的生产负荷情况之前，还包括；
第一生成模块，用于根据从分布式控制系统采集的历史数据生成工艺评估报告，其中历史数据至少包括控制变量和被控变量；
第五确定模块，用于根据工艺评估报告确定控制变量和被控变量之间的关联关系。
优选地，在根据工艺评估报告确定控制变量和被控变量之间的关联关系之后，还包括；
接收模块，用于接收分布式控制系统发出的检测指令；
第六确定模块，用于根据检测指令确定反馈值；
第二生成模块，用于基于反馈值生成二维分布图，并根据二维分布图确定是否出现故障。
优选地，在基于反馈值生成二维分布图，并根据二维分布图确定是否出现故障之后，还包括；
倒双相干谱分析模块，用于根据检测指令和反馈值进行倒双相干谱分析；
第二获取模块，用于获取进行倒双相干谱分析后的分析结果；
第七确定模块，用于根据分析结果确定评价指标与阈值的关系；
第八确定模块，用于利用评价指标与阈值的关系确定线性度。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
图5为本申请实施例所提供的一种控制单元结构图，如图5所示，一种控制单元包括：
存储器50，用于存储计算机程序；
处理器51，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的控制逻辑切换方法的步骤。
本实施例提供的控制单元可以包括但不限于智能手机、平板电脑、笔记本电脑或台式电脑等。
其中，处理器51可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器51可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器51也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器51可以集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器51还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器50可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器50还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器50至少用于存储以下计算机程序，其中，该计算机程序被处理器51加载并执行之后，能够实现前述任意一个实施例公开的控制逻辑切换方法的相关步骤。另外，存储器50所存储的资源还可以包括操作系统和数据等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统可以包括Windows、Unix、Linux等。数据可以包括但不限于控制逻辑切换方法等。
在一些实施例中，控制单元还可包括有显示屏、输入输出接口、通信接口、电源以及通信总线。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构并不构成对控制单元的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
本申请实施例提供的控制单元，包括存储器50和处理器51，处理器51在执行存储器50存储的程序时，能够实现控制逻辑切换方法。
最后，本申请还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory)，ROM、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本申请所提供的一种零手动操作控制系统、控制逻辑切换方法及装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (8)
1.一种控制系统，其特征在于，包括：PID控制器(10)、分布式控制系统(11)、控制单元(12)；
所述PID控制器(10)与所述分布式控制系统(11)连接，所述分布式控制系统(11)与所述控制单元(12)连接，其中，所述控制单元(12)中设置的处理器(51)用于确定生产工况的生产负荷情况，其中，所述生产负荷情况依据至少两个变量预设值确定，并根据所述生产负荷情况切换对应的控制逻辑；
其中，所述根据所述生产负荷情况切换控制逻辑包括：
获取变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表；
分别提取所述变量值模糊表、所述变量趋势模糊表、所述执行工况模糊表任意一行的模糊量作为行向量；
根据所述行向量确定转移矩阵；
根据所述转移矩阵、所述变量值模糊表中的变量值模糊结果、所述变量趋势模糊表中的变量趋势模糊结果确定得到的表征所述控制逻辑的行向量；
确定表征所述控制逻辑的所述行向量中最大值的元素的位置顺序；
依据所述位置顺序切换所述控制逻辑。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：HMI接口(13)；
所述HMI接口(13)与所述控制单元(12)连接，以便于连接其他设备与所述控制单元(12)进行数据传输。
3.一种控制逻辑切换方法，其特征在于，应用于设置有PID控制器、分布式控制系统、控制单元的控制系统，该方法包括：
确定生产工况的生产负荷情况，其中，所述生产负荷情况依据至少两个变量预设值确定；
根据所述生产负荷情况切换控制逻辑，其中，所述控制逻辑与所述生产负荷情况一一对应；
所述根据所述生产负荷情况切换控制逻辑包括：
获取变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表；
分别提取所述变量值模糊表、所述变量趋势模糊表、所述执行工况模糊表任意一行的模糊量作为行向量；
根据所述行向量确定转移矩阵；
根据所述转移矩阵、所述变量值模糊表中的变量值模糊结果、所述变量趋势模糊表中的变量趋势模糊结果确定得到的表征所述控制逻辑的行向量；
确定表征所述控制逻辑的所述行向量中最大值的元素的位置顺序；
依据所述位置顺序切换所述控制逻辑。
4.根据权利要求3所述的控制逻辑切换方法，其特征在于，在所述确定生产工况的生产负荷情况之前，还包括：
判断是否满足安全运行条件；其中，所述安全运行条件为被控变量在预设时间内未超出安全范围；
若是，则进入所述确定生产工况的生产负荷情况的步骤；
若否，则输出告警信息至HMI接口。
5.根据权利要求3所述的控制逻辑切换方法，其特征在于，在所述确定生产工况的生产负荷情况之前，还包括；
根据从所述分布式控制系统采集的历史数据生成工艺评估报告，其中所述历史数据至少包括控制变量和被控变量；
根据所述工艺评估报告确定所述控制变量和所述被控变量之间的关联关系。
6.根据权利要求5所述的控制逻辑切换方法，其特征在于，在所述根据所述工艺评估报告确定所述控制变量和所述被控变量之间的关联关系之后，还包括；
接收所述分布式控制系统发出的检测指令；
根据所述检测指令确定反馈值；
基于所述反馈值生成二维分布图，并根据所述二维分布图确定是否出现故障。
7.根据权利要求6所述的控制逻辑切换方法，其特征在于，在所述基于所述反馈值生成二维分布图，并根据所述二维分布图确定是否出现故障之后，还包括；
根据所述检测指令和所述反馈值进行倒双相干谱分析；
获取进行所述倒双相干谱分析后的分析结果；
根据所述分析结果确定评价指标与阈值的关系；
利用所述评价指标与所述阈值的关系确定线性度。
8.一种控制逻辑切换装置，其特征在于，应用于设置有PID控制器、分布式控制系统、控制单元的控制系统，该装置包括：
第一确定模块，用于确定生产工况的生产负荷情况，其中，所述生产负荷情况依据至少两个变量预设值确定；
第一切换模块，用于根据所述生产负荷情况切换控制逻辑，其中，所述控制逻辑与所述生产负荷情况一一对应；
其中，所述根据所述生产负荷情况切换控制逻辑包括：
第一获取模块，用于获取变量值模糊表、变量趋势模糊表、执行工况模糊表；
提取模块，用于分别提取所述变量值模糊表、所述变量趋势模糊表、所述执行工况模糊表任意一行的模糊量作为行向量；
第二确定模块，用于根据所述行向量确定转移矩阵；
第三确定模块，用于根据所述转移矩阵、所述变量值模糊表中的变量值模糊结果、所述变量趋势模糊表中的变量趋势模糊结果确定得到的表征所述控制逻辑的行向量；
第四确定模块，用于确定表征所述控制逻辑的所述行向量中最大值的元素的位置顺序；
第二切换模块，用于依据所述位置顺序切换所述控制逻辑。
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