ICS 25.040.40 J 07
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T32854.22017
自动化系统与集成
制造系统先进控制与优化软件集成
第2部分：架构和功能
Automation systems and integration-
Integration of advanced process control and optimization software for
manufacturing systems-Part 2:Framework and functions
2017-12-29发布
2017-12-29实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T32854.2—2017
目 次
前言 1
范围 2 术语和定义 3
缩略语 APC-O系统架构 4.1 概述 4.2 内部架构 4.3 外部架构 5APC-O模块的架构和功能 5.1 软测量模块的架构和功能 5.2 优化模块的架构和功能 5.3 先进控制模块的架构和功能 5.4性能评估模块的架构和功能 5.5 先进控制与优化运行平台的架构和功能附录A（资料性附录） 循环流化床锅炉先进过程控制的应用案例参考文献
T
12
15 GB/T 32854.2—2017
前言
GB/T32854《自动化系统与集成 制造系统先进控制与优化软件集成》分为4个部分：
第1部分：总述、概念及术语；一第2部分：架构和功能；
-
一第3部分：活动模型和工作流；
一第4部分：信息交互和使用、 本部分为GB/T32854的第2部分本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任，本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国自动化系统与集成标准化技术委员会（SAC/TC159)归口。 本部分起草单位：浙江大学智能系统与控制研究所、浙江中控软件技术有限公司、北京机械工业自
动化研究所、浙江大学宁波理工学院。
本部分主要起草人：苏宏业、黎晓东、张艳辉、邵寒山、李啸晨、谢磊、王海丹、马龙华。
I GB/T32854.2—2017
自动化系统与集成
制造系统先进控制与优化软件集成
第2部分：架构和功能
1范围
GB/T32854的本部分规定了先进控制与优化系统的架构以及系统内部和外部的架构关系，并详
细规定了系统内部软测量模块、优化模块、先进控制模块、性能评估模块和运行平台的架构、组成和功能要求。
本部分适用于企业制造系统先进控制与优化领域的软件集成问题。
：术语和定义
2
下列术语和定义适用于本文件。
2.1
辅助设计 aided design 利用已知的数据、经验或规则，协助用户进行设计。
2.2
外部架构 externalframework 系统与其外部组件之间的架构关系。
2.3
内部架构 internal framework 系统内部各个模块之间的架构关系。
2.4
关键性能指标 keyperformanceindicator 系统或组件的一些关键部分性能的衡量。 注1：KPIs的选定主要依据任务、运行计划和改进程序的特定准则。 注2：本部分涉及的KPIs位于GB/T20720.1和GB/T20720.3中定义的第2层和第3层。 注3：改写ISO22400-1:2014，定义2.1.5。
2.5
实验室校正 laboratorycorrection 运用实验室检测数据，对软测量输出结果进行调整，实现系统偏差的偏移校正。
2.6
先验知识 priorknowledge 无需经验或先于经验获得的知识。 示例：机理模型等。
1 GB/T32854.2—2017
2.7
过程稳定性 process stability 描述动态过程中变量当前所处的相对稳定状态。
2.8
二次校正 second-order correction 通过积累的历史数据，优化模型参数，校正预测模型与实际过程之间的偏差。
3 缩略语
下列缩略语适用于本文件。 APC-O：先进控制与优化（AdvancedProcessControlandOptimization) DCS：分布式控制系统（DistributedControlSystem） KPIs：关键性能指标（KeyPerformanceIndicators） LIMS：实验室信息管理系统（LaboratoryInformationManagementSystem） PCS：过程控制系统（ProcessControlSystem） PLC：可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicalController） MOM：制造运行管理（ManufacturingOperationsManagement） TCP：传输控制协议（TransmissionControlProtocol)
4APC-O系统架构
4.1概述
APC-O系统架构需要从不同角度对组成APC-O系统的各个部分进行组织和安排，并形成系统内
部和外部的多个结构。APC-O系统架构的基本组成部分，除了软测量模块、优化模块和先进控制模块和性能评估模块，还应具有先进控制与优化运行平台。先进控制与优化运行平台为APC-O系统提供运行环境，并支撑其他功能模块，
注1：先进控制与优化运行平台具备其他模块需要的共有功能，注2：循环流化床锅炉先进过程控制的应用案例参见附录A。 示例1：系统的内部结构根据需要组合，可以是软测量模块和先进控制模块之间的组合，也可以性能评估模块和先
进控制与优化运行平台之间的交互组合。
示例2：系统的外部结构是先进控制与优化运行平台和过程控制系统之间的交互关系等。 APC-O系统的基本架构如图1所示，根据APC-O系统的集成划分为内部架构和外部架构。
2 GB/T32854.2—2017
制造运行管理
第3层
过程仿真
第2层
优化
1 1
-
实时优化 增益优化专家系统
- 1 1
性能评估
软测量
图例先进控制与优化软件的功能模块 1 本标准的适
先进控制
预测控制 模糊控制
实时数据库
先进控制平台
用范围！
其他如：LIMS等
1
传统控制系统如：DCS和PLC等
第1层第0层
测量仪表、执行仪表
实际制造过程
图1APC-O系统的基本架构
4.2内部架构
APC-O系统的内部架构表示APC-O系统各个模块的功能以及相互之间的逻辑关系。工业应用中，根据实际过程需要选择全部或者部分功能模块，模型具体功能描述如下：
软测量模块采集输人数据并进行计算，软测量模块的输出可以补充或者代替实验室分析结果或在线分析仪表数据，作为先进控制和优化模块的输人；先进控制模块从其他所有模块采集输入数据，其输出作为第2层中优化模块、性能评估模块和先进控制与优化运行平台的输人；优化模块从其他所有模块采集输人数据，优化模块的输出作为先进控制模块、性能评估模块和先进控制与优化运行平台的输入；性能评估模块通过分析先进控制系统的其他模块运行数据（软测量模块除外），评估计算给出系统的运行状态和建议，并作为先进控制模块、优化模块和先进控制与优化运行平台的输人；先进控制与优化运行平台实现先进控制与优化系统和第2层之间的实时信息交互，并具备 4个模块的通用辅助功能，如数据采集、权限管理和日志。
4.3外部架构
APC-O系统架构的外部架构需要表示APC-O系统或系统模块与功能层次中第2层或第3层之间的逻辑关系。具体逻辑关系描述如下：
APC-O系统从过程仿真获取先验知识，如：装置的工艺过程特性、装置变量之间的逻辑关系、 工况分析以及工艺参数指导等；从制造运行管理系统（MOM)系统获取调度指令，如：生产指令、设备维护状态等；制造运行管理系统（MOM)通过性能评估模块了解APC-O的运行状态，并发起对APC-O系
3 GB/T32854.2—2017
统进行维护指令，保持系统处于良好的运行状态；APC-O系统通过先进控制与优化运行平台获取与过程相关的数据，如：装置测量值、装置阀门阀值、LIMS系统中的化验数据等，并将控制运行指令发送到传统控制系统，如某PID回路设定值从40调整到45等。
5APC-O模块的架构和功能
5.1 软测量模块的架构和功能 5.1.1概述
软测量模块的基本架构如图2所示。
图例
先进控制与优化软件工
监控与操作
管理与维护
先进控制与优化软件的功能模块
程文件
交互接口
软测量莫型
系统运行
二次校正
更新工程
实验室校正
软测量建模
aong 8 O
模型校验过程稳定性校验
在线计算
软测量工程
软测量样本
数据处理与分析
数据采集
过程数据
图2 软测量模块的基本架构
软测量模块应具备5.1.2～5.1.9的功能。 5.1.2软测量建模
通过分析软测量样本数据，采用合适的建模方法，如最小二乘方法，建立软测量模型 5.1.3软测量设计
按照工程方案设计软测量，组态工程文件，配置操作界面等。设计过程中需要考虑软测量的工程应用需求，变量滤波的处理方式等问题。 5.1.4模型校验
实际应用中，软测量建模会存在偏差，模型校验模块则辅助分析模型的置信区间等相关信息，为工程人员在建模过程中提供决策支持。
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