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用于控制氣體供應系統的方法和設備與流程

文檔序號:37127067發布日期:2024-02-22 21:40閱讀:34來源:國知局
用于控制氣體供應系統的方法和設備與流程

所屬的技術人員能夠理解,本技術的各個方面可以實現為系統、方法或程序產品。因此,本技術的各個方面可以具體實現為以下形式,即:完全的硬件實施方式、完全的軟件實施方式(包括固件、微代碼等),或硬件和軟件方面結合的實施方式,這里可以統稱為“電路”、“模塊”或“系統”。下面參照圖8來描述根據本技術的這種實施方式的電子設備800。圖8顯示的電子設備800僅僅是一個示例,不應對本技術實施例的功能和使用范圍帶來任何限制。如圖8所示,電子設備800以通用計算設備的形式表現。電子設備800的組件可以包括但不限于:至少一個處理單元810、至少一個存儲單元820、連接不同系統組件(包括存儲單元820和處理單元810)的總線830、顯示單元840等。其中,所述存儲單元存儲有程序代碼,所述程序代碼可以被所述處理單元810執行,使得所述處理單元810執行本說明書用于控制氣體供應系統的方法中描述的根據本技術各種示例性實施方式的步驟。例如,所述處理單元810可以執行如圖5中所示的步驟。所述存儲單元820可以包括易失性存儲單元形式的可讀介質,例如隨機存取存儲單元(ram)8201和/或高速緩存存儲單元8202,還可以進一步包括只讀存儲單元(rom)8203。所述存儲單元820還可以包括具有一組(至少一個)程序模塊8205的程序/實用工具8204,這樣的程序模塊8205包括但不限于:操作系統、一個或者多個應用程序、其它程序模塊以及程序數據,這些示例中的每一個或某種組合中可能包括網絡環境的實現。總線830可以為表示幾類總線結構中的一種或多種,包括存儲單元總線或者存儲單元控制器、外圍總線、圖形加速端口、處理單元或者使用多種總線結構中的任意總線結構的局域總線。電子設備800也可以與一個或多個外部設備900(例如鍵盤、指向設備、藍牙設備等)通信,還可與一個或者多個使得用戶能與該電子設備800交互的設備通信,和/或與使得該電子設備800能與一個或多個其它計算設備進行通信的任何設備(例如路由器、調制解調器等等)通信。這種通信可以通過輸入/輸出(i/o)接口850進行。并且,電子設備800還可以通過網絡適配器860與一個或者多個網絡(例如局域網(lan),廣域網(wan)和/或公共網絡,例如因特網)通信。網絡適配器860可以通過總線830與電子設備800的其它模塊通信。應當明白,盡管圖中未示出,可以結合電子設備800使用其它硬件和/或軟件模塊,包括但不限于:微代碼、設備驅動器、冗余處理單元、外部磁盤驅動陣列、raid系統、磁帶驅動器以及數據備份存儲系統等。通過以上的實施方式的描述,本領域的技術人員易于理解,這里描述的示例實施方式可以通過軟件實現,也可以通過軟件結合必要的硬件的方式來實現。因此,根據本技術實施方式的技術方案可以以軟件產品的形式體現出來,該軟件產品可以存儲在一個非易失性存儲介質(可以是cd-rom,u盤,移動硬盤等)中或網絡上,包括若干指令以使得一臺計算設備(可以是個人計算機、服務器、或者網絡設備等)執行根據本技術實施方式的用于控制氣體供應系統的方法。本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里公開的內容后,將容易想到本技術的其它實施方案。本技術旨在涵蓋本技術的任何變型、用途或者適應性變化,這些變型、用途或者適應性變化遵循本技術的一般性原理并包括本技術未公開的本中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的,本技術的真正范圍和精神由所附的權利要求指出。


背景技術:

1、向包括諸如化工、半導體、制藥工廠的廠區提供穩定、純凈的氣體供應設施和系統通常根據生產負荷和設計需求采用至少兩個機組列(train)并行運行,其中每個機組列分擔氣體供應負載以提高氣體供應系統的操作彈性。每個機組列中可以包括壓縮機、渦輪機等。

2、作為系統通常設計,氣體供應系統中的空氣分離裝置的控制回路使用基于分鐘級別的傳統先進過程控制方法和策略。正常情況下,系統控制可以采用單個機組列模式使氣體生產負荷從0%逐漸增加到50%,但幾乎不可能在單個機組列中的壓縮機和/或渦輪機出現例如跳機的異常情況下,控制系統自動調整以適應生產負荷從100%快速降低到50%。由于氣體供應系統的復雜性,系統操作員通常需要監控數十個甚至更多的控制回路來平衡物料和冷量,以避免工藝安全風險和產品質量風險。在出現單個機組列設備異常運行的情況下,傳統的dcs/plc控制配置方案需要針對每個控制回路進行單獨編程而占用大量系統資源,而且每次微調后都需要在儀控工程師的支持下修改程序或邏輯,同時邏輯程序的在線下載也存在安全和可靠性風險。即使通過增加操作員的數量來同時控制多個控制回路,也無法快速可靠地應對。

3、因此,存在對氣體供應系統在并行運行的機組列出現異常運行時的對應控制方案進行改進的需求。


技術實現思路

1、本技術旨在提出用于控制氣體供應系統的方法、設備和計算機存儲介質,以及包括該設備的氣體供應系統,以便解決上文中提及的現有氣體供應系統控制方案的至少一個缺陷和問題。

2、根據本技術的一方面,提出一種用于控制氣體供應系統的方法,該氣體供應系統包括用于調節過程參數的多個控制回路和用于并行地處理氣體的多個機組列,所述方法包括:檢測多個機組列的運行狀態;在檢測到多個機組列中的至少一個機組列的異常運行的情況下,將多個控制回路的控制模式從正常控制模式切換為故障控制模式,其中在故障控制模式中,針對多個控制回路中的每個控制回路,基于控制回路的控制類型選擇與控制類型對應的控制策略來調節與控制回路相對應的過程參數;以及將多個控制回路的控制模式從故障控制模式切換為正常控制模式。

3、根據本技術的實施例,控制類型包括一次性控制、漸進控制和附加控制。

4、進一步,在故障控制模式中,獲取與控制回路相對應的過程參數的原始值、控制需求和附加控制需求,并且基于原始值、控制需求和附加控制需求確定控制回路的控制類型,控制需求至少包括過程參數的目標值和調節時間,附加控制需求至少包括與控制回路相對應的過程參數的第二原始值,第二目標值和延遲時間。

5、進一步,與一次性控制對應的控制策略包括:獲取與控制回路相對應的過程參數的原始值和目標值;以及將控制回路的控制模式從正常控制模式切換為一次性控制模式,其中在一次性控制模式中,將過程參數從原始值瞬時調節到目標值。

6、進一步,與附加控制對應的控制策略包括:在基于與一次性控制對應的控制策略來調節與控制回路相對應的過程參數之后,獲取過程參數的第二原始值,第二目標值和延遲時間;將控制回路的控制模式從一次性控制模式切換為附加控制模式,其中在附加控制模式中,將過程參數從第二原始值調節到第二目標值,直到過程參數的當前值匹配第二目標值或者該調節過程已經經過延遲時間。

7、進一步,在附加控制模式中:計算第二原始值與第二目標值之間的差值;基于差值確定過程參數的調節方向;基于預設的調節速度和調節方向調節過程參數;在過程參數的當前值匹配第二目標值或者在調節過程已經經過延遲時間的情況下,停止該調節過程。

8、進一步,與漸進控制對應的控制策略包括:獲取與控制回路相對應的過程參數的原始值,目標值和調節時間;將控制回路的控制模式從正常控制模式切換為漸進控制模式,其中在漸進控制模式中,將過程參數經過調節時間從原始值調節到目標值。

9、進一步,將過程參數經過調節時間從原始值調節到目標值進一步包括:計算原始值與目標值之間的差值;基于差值和調節時間確定過程參數的調節速度和調節方向;基于調節速度和調節方向調節過程參數。

10、進一步,將過程參數經過調節時間從原始值調節到目標值進一步包括:基于過程參數的當前值與目標值之間的差值調整調節速度。

11、進一步,在控制回路的控制過程完成之后,記錄并存儲控制回路的控制過程。

12、進一步,基于如下至少一項確定控制需求和附加控制需求:氣體供應系統的拓撲結構和/或工藝流程;與至少一個機組列的異常運行相關聯的多個控制回路的歷史控制數據和/或歷史維護數據;氣體供應系統的操作員的先前或實時的輸入數據。

13、進一步,使用人機界面獲取控制需求和附加控制需求。

14、進一步,在選擇與控制類型對應的控制策略來調節與控制回路相對應的過程參數之前,篩除由誤操作導致的至少一個機組列的異常運行的錯誤檢測結果。

15、進一步,針對多個控制回路中的每個控制回路,順序地或并行地調節與控制回路相對應的過程參數。

16、進一步,在所有控制回路的控制過程完成之后,檢測氣體供應系統的氣體供應是否達到設定目標;在氣體供應達到設定目標的情況下,將多個控制回路的控制模式從故障控制模式切換為正常控制模式。

17、進一步,設定目標基于在檢測到異常運行時的氣體供應系統的氣體供應負載確定。

18、根據本技術的另一方面,提出一種用于控制氣體供應系統的設備,該氣體供應系統包括用于調節過程參數的多個控制回路和用于并行地處理氣體的多個機組列,所述設備包括:檢測單元,其被配置為檢測多個機組列中的至少一個機組列的異常運行;控制單元,其被配置為在檢測到多個機組列中的至少一個機組列的異常運行的情況下,將多個控制回路的控制模式從正常控制模式切換為故障控制模式,其中在故障控制模式中,針對多個控制回路中的每個控制回路,基于控制回路的控制類型選擇與控制類型對應的控制策略來調節與控制回路相對應的過程參數;以及將多個控制回路的控制模式從故障控制模式切換為正常控制模式。

19、根據本技術的實施例,該設備還包括人機界面。進一步,該控制單元被配置為執行如上所述的方法的步驟。

20、根據本技術的又一方面,提出一種計算機可讀存儲介質,其上存儲有計算機程序,該計算機程序包括可執行指令,當該可執行指令被處理器執行時,實施根據如上所述的方法。

21、根據本技術的再一方面,提出一種電子設備,其包括:處理器;以及存儲器,用于存儲處理器的可執行指令;其中,該處理器被配置為執行可執行指令以實施根據如上所述的方法。

22、根據本技術的再一方面,提出一種氣體供應系統,包括用于調節過程參數的多個控制回路和用于并行地處理氣體的多個機組列,以及如上所述的設備。

23、根據本技術的實施例,該氣體供應系統包括空氣分離裝置。進一步,氣體供應系統包括多個壓縮機,預冷卻單元,凈化單元,多個低溫渦輪機,換熱器和冷箱,其中多個機組列中的每個機組列包括壓縮機和低溫渦輪機中的至少一個。

24、通過采用本技術所提出的用于控制氣體供應系統的方法、設備和系統,可以在檢測到并行運行的多個機組列中的至少一個機組列存在異常運行(例如設備跳機)而導致氣體材料的輸送和處理量瞬間波動的情況下,基于前饋控制策略快速切換系統中多個控制回路的控制模式。在滿足快速響應的基礎上,基于每個控制回路的不同控制需求對控制回路的控制類型進行分類,并根據控制類型選擇與控制類型對應的模塊化控制策略來調節多個過程參數。模塊化控制策略可以盡可能精簡控制代碼量以減少控制系統負載,并可以靈活組合和復制而無需儀控工程師額外維護。模塊化控制策略中使用的控制參數可以事先基于氣體供應系統的拓撲結構和工藝流程,從與機組列設備的歷史異常運行相關聯的控制數據和維護數據的歷史信息提供趨勢和操作員操作信息,以便輔助確定最優控制參數。經過控制代碼精簡和預設參數,使得多控制回路進行多并發過程控制成為可能。并行控制還可以為控制器預留出執行其他重要控制功能所需的處理能力。友好的人機界面(hmi,human-machine?interface)的引入更可以方便操作員的數據輸入并形象清晰地顯示控制流程。

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