[发明专利]一种用于先进过程控制的云计算系统及其运行方法

说明书

本发明提供一种用于先进过程控制的云计算系统，包括通讯模块、虚拟机、数据识别和存储模块、预测性算法模块；其中，虚拟机、数据识别和存储模块、预测性算法模块均设置在云端；通讯模块用于从现场传感器读取现场数据、将虚拟机中APC运行后输出的数据传输至现场的DCS；虚拟机用于设置APC算法内部参数，实现数据的输入、计算、输出；数据识别和存储模块用于识别通讯模块所获得的现场数据是否及时、存储暂时不需要参与计算的数据，将APC运行所需及时数据输入APC进行运算；预测性算法模块用于现场数据预测，给出现场数据预测值。本发明的APC设置在云端，用户从现场使用云端APC，帮助用户节约了在本地安装APC的成本且帮助客户解除了DCS系统和APC绑定的限制。

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，具体涉及一种用于先进过程控制的云计算系统及其运行方法。

背景技术

随着过程工业自动化程度的持续发展，人们的关注点已经从实现自动化生产转向了优化生产；通过先进控制算法节省原料、改进生产条件、降低能耗、提高成品率等等。过程工业中将这类先进控制算法叫先进过程控制APC(Advanced Process Control)算法。APC算法的例子有MPC、Fuzzy Logic、neuro-network等。APC算法通常有一到多个现场输入数据和一到多个现场输出数据。APC是分布式控制系统DCS(Distributed Control Systems)的一部分，一般在控制器里运行。市面上先进的DCS系统通常都支持一些APC。成熟的APC算法在很多DCS中都能找到；但通常APC都非常贵，用户希望在降低DCS成本的同时还能用到APC。

DCS里面的控制算法，包括APC，在运行时都是配置了一个周期，它在每个周期运算一次，每次运算过程分几步：读取输入参数，进行算法计算，输出计算结果到输出参数。

很多DCS系统提供帮助设定APC内部参数的工具，叫做整定(Tuning)。整定过程包括实地运行APC算法一段时间。在这期间APC内部参数被设置为不同的值，从而得到过程在不同内部参数下的反应特性。根据这些反应特性，我们就可以寻找最佳的内部参数设定值。

另一方面，随着工业互联网的成熟，生产现场和上层乃至互联网都互联互通了。在远离现场的服务器上、云上运行APC也逐渐成为了可能。不同于现场回路控制算法，APC通常不需要持续的低延时现场数据。APC输出数据也不一定需要快速反馈到控制现场。在云上运行APC，通过远程通信传输APC数据，同样能够达到生产优化的目的。

CN106575282A公开了一种用于先进过程控制的云计算系统和方法。所述系统包括设置在本地的APC控制计算机和设置在云端的APC管理计算机，从而实现了在云端对本地的APC进行管理。然后该申请公布的技术方案依然需要在本地设置APC控制计算机。

与在本地运行APC不同的是，由于APC不在本地运行，无法直接通过本地的DCS实现整定。同时，在云上运行APC依然会面临网络通信不稳定的问题。当网络运行不稳定的时候，可能会出现从现场传输的数据不能及时的到达APC，甚至可能产生数据丢失的现象。然而APC需要严格的按照时间对数据进行运算；同时，APC的输出参数也应当及时传输到控制对象。网络一般都是上行的速度比较慢，从而使得上传数据不能及时到达以及丢失的现象尤为的突出。另外，有些现场数据到达云端的时候，并不需要立刻输入APC，而是在需要输入APC的时候再进行输入(因为APC需要严格的按照时间对数据进行运算)。同时，有些APC输出数据需要经过特定的时间间隔后再反馈到控制现场。此时，这些输入输出数据都需要单独存储。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于先进过程控制的云计算系统及其运行方法，以解决现有技术中需要在本地设置APC控制计算机、云上运行APC面临网络通信不稳定造成数据不能及时的到达APC、部分暂时不需要使用数据存储等问题。