流程工业虚拟制造过程综合自动化系统实验平台的设计与开发

摘要

综合自动化系统通过生产过程的管理和控制的有机结合实现生产过程的优化运行、优化控制和优化管理，对于工业企业缩短生产周期、加快资金周转、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。如何实现在实验室环境下提供一个对流程工业综合自动化系统进行工程化调试验证的实验平台，是目前综合自动化技术所面临的具有重要意义和难度的问题。本文依托东北大学“985工程”流程工业综合自动化科技创新平台建设，通过建立虚拟过程对象和虚拟管理对象，对流程工业综合自动化系统实验平台进行了设计和开发，本文的主要内容如下： 1.综述了流程工业综合自动化系统的发展过程和研究现状，提出了由真实的综合自动化系统、虚拟生产对象和计算机支撑系统组成的流程工业虚拟制造过程综合自动化系统实验平台的体系结构。 2.对于基于实验室环境的综合自动化系统和虚拟生产对象分别进行了设计。综合自动化系统由生产过程管理系统、生产过程控制系统和支撑系统组成，虚拟生产对象由生产过程控制对象与管理对象组成。根据综合自动化系统的实验需求，对硬件系统的设备和软件系统进行了选型、配置和连接。 3.开发了生产过程控制系统实验平台。该平台由优化计算机、监控计算机、接口机、PLC/DCS控制站、执行机构与检测装置虚拟系统、对象计算机组成。开发了通用的对象计算机软件平台，提供了软件程序框架和接口，实验者只需结合具体工业过程更改前台组态软件的相关画面、定义相关变量、数学模型便可完成对象计算机软件的开发，提高了开发效率。 4.在生产过程控制系统实验平台上进行了层流冷却智能优化实验系统的开发，验证了实验平台的有效性，取得了预期的效果，同时指出了验证中存在的问题和相应的解决方案。 最后总结了全文的工作，并对实验平台的进一步研究提出了看法。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1选题的背景及意义

1.2流程工业过程综合自动化系统概述

1.3本文的主要工作

第二章流程工业虚拟制造过程综合自动化系统实验平台的体系结构

2.1引言

2.2实验平台的功能设计

2.3体系结构

2.4硬件平台

2.5小结

第三章综合自动化系统的设计

3.1引言

3.2生产过程管理系统

3.2.1制造执行系统

3.2.2生产指挥中心

3.3生产过程控制系统

3.3.1生产过程控制系统

3.3.2生产线级监控优化系统

3.4支撑系统

3.4.1计算机网络系统

3.4.2数据库系统

3.5小结

第四章虚拟生产对象的设计

4.1引言

4.2生产过程控制对象

4.2.1对象计算机软件平台的设计

4.2.2执行机构与检测装置虚拟系统的设计

4.3管理对象

4.4小结

第五章生产过程控制系统实验平台的开发

5.1引言

5.2系统结构

5.3生产过程控制对象的开发

5.3.1对象计算机软件平台的系统开发

5.3.2执行机构与检测装置虚拟系统的系统开发

5.4生产过程控制系统的开发

5.4.1接口机

5.4.2 PLC控制柜的设计与调试

5.4.3控制站的资源分配规则

5.4.4监控计算机与优化计算机

5.5通讯与接口

5.6 小结

第六章层流冷却系统智能优化控制实验

6.1层流冷却系统的简介

6.2层流冷却系统的实验

6.2.1对象计算机

6.2.2控制站

6.2.3监控优化计算机

6.2.4实验验证实现

6.3结果分析

6.4 小结

第七章结束语

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要工作和发表的论文

作者从事科学研究和学习经历的简历