分布式先进控制软件技术与应用

计算机网络与软件的快速发展带来了新一轮的技术革命。把先进的软件 技术尽快地应用到先进控制软件的设计中是非常迫切和必须的，否则我们将 被淘汰。国内在先进控制软件的开发与应用方面落后于国外很多，市场基本 上被国外大公司所垄断。现有的先进控制软件产品主要存在如下一些局限： （1）功能单一，集成度低；（2）接口专用，开放性差；（3）结构死板，适 应性差；（4）可重用程度低，稳定性差。利用革命性的软件技术设计先进控 制软件是唯一的出路，这给我们带来了打破垄断的机会。本文则主要利用分 布式组件技术研究了先进控制软件的设计开发与工程实施问题。 论文在总结和研究了主要的分布式组件技术COM/DCOM和OPC规范的 基础上，提出了分布式组件化先进控制软件设计模式，设计开发了预测控制 软件包和自整定软件包。另外，结合具体的研究课题基于JX-300X DCS系 统设计开发了先进控制高级语言SCX及相应的软件；结合工程实际研究了自 整定控制器克服负载扰动的有效技术。本文的主要成果在现场已经取得了大 量的应用。本文的主要研究工作概括如下： 1）首先详细地论述了分布式组件技术的发展历史，COM/DCOM组件模型 规范、原理及其在工业自动化中的应用。然后论述了COM技术在工业自 动化领域的著名应用—OPC规范的基本原理、制定的背景、应用框架及 其在工业自动化中的应用。提出利用COM/DCOM/OPC等技术设计具有 分布式、组件化特点的先进控制软件的主要思想。 2）结合浙大中控从法国引进的Hiecon预测控制技术，设计开发了基于 COM/OPC技术的分布式组件化预测控制软件包APC-Hiecon。该软件包 功能强大，克服了传统软件的弊端，具有很好的开放性、伸缩性、可靠 性、可维护性，产品化程度高。该软件包已经在数十套大型装置上获得 11 浙 江 人 学 四 上 学 泣 论 文 了成功应用。 3）抗干扰性是控制器整定结果评价的重要指标。本文提出了利用有偏继电 器克服多变量系统自整定过程中的负载扰动。利用有偏继电器测试，结 合连续回路闭合自整定技术，可以得到精确的临界点参数井实现控制器 的参数整定。仿真表明给出的方法有效地克服了多变量系统自整定过程 中的负载扰动。 4）控制器自整定技术是实用的先进控制技术。传统的自整定控制器缺少开 放、通用的应用平台，缺少辅助设计和仿真环境，这大大妨碍了自整定 技术在实际中的应用和自整定控制器的产品化。针对这一问题，本文利 用浙江大学先进控制研究所在自整定理论上多年的科研积累，提出并设 计了开放、通用的分布式组件化自整定软件包。该软件包提供了分布式 的应用框架和全面灵活的控制器参数整定方案，具有很好的开放性、通 用性、伸缩性和应用前景。 5）高级语言是开发和实现先进控制策略的重要手段。在研究了先进控制高 级语言的设计与运行原理的基础上，基于SUPCON JX唱3X DCS集散 控制系统设计开发了SCX先进控制高级语言及其开发环境。该语言可以 实现包括各类典型先进控制策略在内的各种复杂控制方案。大量的实际 应用验证了SCX语言在实现高级控制算法方面具有劫能强大、实现方便、 运行稳定等优越性。 最后，在总结全文的基础上，提出了若干有待进一步深入研究和探索的 问题。