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工业生产过程系统概述 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1.1节内容要点节内容要点uu工业生产过程系统的工业生产过程系统的分类分类 按生产过程操作性质按生产过程操作性质按生产过程操作性质按生产过程操作性质的分类的分类的分类的分类（美国（美国（美国（美国ISAISA）从从从从控制控制控制控制的角度的分类的角度的分类的角度的分类的角度的分类 uu流程工业流程工业生产过程系统及其生产过程系统及其特点特点uu流程工业流程工业在国民经济中的地位在国民经济中的地位过程控制系统11/9/20222一、工业生产过程系统的分类一、工业生产过程系统的分类(1)生产工艺流程生产工艺流程生产工艺流程生产工艺流程固定固定固定固定 原材料、中间产物和最终产品皆为原材料、中间产物和最终产品皆为原材料、中间产物和最终产品皆为原材料、中间产物和最终产品皆为流体流体流体流体 生产过程生产过程生产过程生产过程长期连续不断长期连续不断长期连续不断长期连续不断运行运行运行运行连续操作：连续操作：原料不断地从设备一端送入，产品不断从另一端送出。原料不断地从设备一端送入，产品不断从另一端送出。过程控制系统 按生产过程操作性质按生产过程操作性质的分类的分类（美国（美国ISA）连续操作连续操作连续操作连续操作生产过程生产过程生产过程生产过程半连续和间歇（批量）半连续和间歇（批量）半连续和间歇（批量）半连续和间歇（批量）操作操作操作操作生产过程生产过程生产过程生产过程离散离散离散离散操作操作操作操作生产过程生产过程生产过程生产过程例例例例：能能能能源源源源工工工工业业业业（发发发发电电电电过过过过程程程程）、石石石石油油油油化化化化工工工工（炼炼炼炼油油油油过过过过程程程程）、化工（化工（化工（化工（化肥生产化肥生产化肥生产化肥生产）、污水处理等）、污水处理等）、污水处理等）、污水处理等11/9/20223一、工业生产过程系统的分类一、工业生产过程系统的分类(2)uu按生产过程操作性质按生产过程操作性质按生产过程操作性质按生产过程操作性质（美国（美国（美国（美国ISAISA）半连续和间歇（批量）半连续和间歇（批量）半连续和间歇（批量）半连续和间歇（批量）操作操作操作操作生产过程生产过程生产过程生产过程 频繁开车、停车，切换操作条件频繁开车、停车，切换操作条件频繁开车、停车，切换操作条件频繁开车、停车，切换操作条件原材料原材料原材料原材料固定的生产装置固定的生产装置固定的生产装置固定的生产装置不同不同不同不同品种品种品种品种产品产品产品产品 例：造纸、特殊化工和轧钢工业例：造纸、特殊化工和轧钢工业例：造纸、特殊化工和轧钢工业例：造纸、特殊化工和轧钢工业原材料（原材料（原材料（原材料（配方配方配方配方）变化）变化）变化）变化固定或固定或固定或固定或变化变化变化变化的生产装置的生产装置的生产装置的生产装置不同不同不同不同种类种类种类种类产品产品产品产品间歇操作：间歇操作：每次操作之初向设备内投入每次操作之初向设备内投入一批一批物料，物料，经过一番处理后，经过一番处理后，排除全部产物，再重新投料。排除全部产物，再重新投料。例：制药工业和食品工业例：制药工业和食品工业例：制药工业和食品工业例：制药工业和食品工业 离散离散离散离散操作操作操作操作生产过程生产过程生产过程生产过程固体状态的原材料固体状态的原材料固体状态的原材料固体状态的原材料不同加工步骤不同加工步骤不同加工步骤不同加工步骤完成产品完成产品完成产品完成产品组件组件组件组件组装生产线组装生产线组装生产线组装生产线 最终最终最终最终单件单件单件单件产品产品产品产品例：机械制造工业、汽车工业、仪器仪表工业、家电工业例：机械制造工业、汽车工业、仪器仪表工业、家电工业例：机械制造工业、汽车工业、仪器仪表工业、家电工业例：机械制造工业、汽车工业、仪器仪表工业、家电工业11/9/20224一、工业生产过程系统的分类一、工业生产过程系统的分类(3)从从从从控制控制控制控制的角度的分类的角度的分类的角度的分类的角度的分类uu连续型连续型连续型连续型 被控量被控量被控量被控量 基本基本基本基本控制原理控制原理控制原理控制原理 控制系统组成控制系统组成控制系统组成控制系统组成（T P F L T P F L T P F L T P F L 过程的过程的过程的过程的 PID PID PID PID定值控制定值控制定值控制定值控制 一次仪表：商品化传感器一次仪表：商品化传感器一次仪表：商品化传感器一次仪表：商品化传感器成分成分成分成分 物性）六大参数物性）六大参数物性）六大参数物性）六大参数 二次仪表：变送器、显示仪二次仪表：变送器、显示仪二次仪表：变送器、显示仪二次仪表：变送器、显示仪（过程控制系统）（过程控制系统）（过程控制系统）（过程控制系统）（数字数字数字数字）调节器、执行器、）调节器、执行器、）调节器、执行器、）调节器、执行器、DCSDCSDCSDCSuu离散型离散型离散型离散型（运动控制系统、顺序控制系统）（运动控制系统、顺序控制系统）（运动控制系统、顺序控制系统）（运动控制系统、顺序控制系统）加工过程的位移、速加工过程的位移、速加工过程的位移、速加工过程的位移、速 随动反馈控制随动反馈控制随动反馈控制随动反馈控制 商品化传感器、检测元件商品化传感器、检测元件商品化传感器、检测元件商品化传感器、检测元件度、加速度等参数度、加速度等参数度、加速度等参数度、加速度等参数 电力电子元件、数控装置、电力电子元件、数控装置、电力电子元件、数控装置、电力电子元件、数控装置、PLCPLCPLCPLC混合型混合型混合型混合型 上述两种类型皆有的生产过程，因此含有两种控制系统。上述两种类型皆有的生产过程，因此含有两种控制系统。上述两种类型皆有的生产过程，因此含有两种控制系统。上述两种类型皆有的生产过程，因此含有两种控制系统。例：啤酒生产过程例：啤酒生产过程例：啤酒生产过程例：啤酒生产过程发酵过程（发酵过程（发酵过程（发酵过程（连续型连续型连续型连续型）+罐装成瓶罐装成瓶罐装成瓶罐装成瓶（离散型离散型离散型离散型）11/9/20225二、二、流程工业流程工业(生产过程系统生产过程系统)及其及其特点特点(1)1.1.流程工业的流程工业的流程工业的流程工业的生产特征生产特征生产特征生产特征 *连续流动的连续流动的连续流动的连续流动的物质流（以及相应的物质流（以及相应的物质流（以及相应的物质流（以及相应的能量流能量流能量流能量流和和和和信息流信息流信息流信息流）*具有传热、传质、生物、化学或物理反应具有传热、传质、生物、化学或物理反应具有传热、传质、生物、化学或物理反应具有传热、传质、生物、化学或物理反应的加工过程的加工过程的加工过程的加工过程 *产品产品产品产品失去了失去了失去了失去了原材料的原有性质（发生相变或分子结构等变化）原材料的原有性质（发生相变或分子结构等变化）原材料的原有性质（发生相变或分子结构等变化）原材料的原有性质（发生相变或分子结构等变化）2.2.流程工业控制方面的流程工业控制方面的流程工业控制方面的流程工业控制方面的特点特点特点特点生产过程的生产过程的生产过程的生产过程的复杂性复杂性复杂性复杂性决定了对其控制的决定了对其控制的决定了对其控制的决定了对其控制的困难性困难性困难性困难性挑战挑战挑战挑战与与与与潜力潜力潜力潜力过程的过程的过程的过程的苛刻的苛刻的苛刻的苛刻的生产环境生产环境生产环境生产环境要求控制绝对保证生产的要求控制绝对保证生产的要求控制绝对保证生产的要求控制绝对保证生产的安全性安全性安全性安全性 故障故障故障故障预报与诊断、安全监控系统以及联锁保护系统预报与诊断、安全监控系统以及联锁保护系统预报与诊断、安全监控系统以及联锁保护系统预报与诊断、安全监控系统以及联锁保护系统生产过程的生产过程的生产过程的生产过程的长期连续长期连续长期连续长期连续运行运行运行运行要求生产控制与管理要求生产控制与管理要求生产控制与管理要求生产控制与管理实时性和整体性或实时性和整体性或实时性和整体性或实时性和整体性或 综合性综合性综合性综合性协调控制达到全局优化协调控制达到全局优化协调控制达到全局优化协调控制达到全局优化 必须采用必须采用必须采用必须采用集成和智能的控制理论与技术集成和智能的控制理论与技术集成和智能的控制理论与技术集成和智能的控制理论与技术 11/9/20226二、二、流程工业流程工业(生产过程系统生产过程系统)及其及其特点特点(2)3.流程工业流程工业生产生产过程系统过程系统 研究内容：研究内容：研究内容：研究内容：过程的过程的过程的过程的描述、描述、描述、描述、模拟、模拟、模拟、模拟、仿真、仿真、仿真、仿真、设计、设计、设计、设计、控制控制控制控制与与与与管理；管理；管理；管理；研究目的：研究目的：研究目的：研究目的：改进改进改进改进生产工艺操作生产工艺操作生产工艺操作生产工艺操作 提高提高提高提高自动化水平自动化水平自动化水平自动化水平 优化优化优化优化生产过程生产过程生产过程生产过程 管理与决策管理与决策管理与决策管理与决策科学化科学化科学化科学化 实现的目标：实现的目标：实现的目标：实现的目标：生产过程的生产过程的生产过程的生产过程的低消耗低消耗低消耗低消耗、高质量高质量高质量高质量、高效益高效益高效益高效益 和和和和高柔性。高柔性。高柔性。高柔性。过程控制系统11/9/20227三、三、流程工业流程工业在国民经济中的地位在国民经济中的地位uu流程工业的流程工业的广泛范围广泛范围和和举足轻重举足轻重地位地位 全球全球全球全球500500强企业中，强企业中，强企业中，强企业中，流程工业企业流程工业企业流程工业企业流程工业企业有有有有7070余家余家余家余家，占占占占15%15%，其营业收入占总收入的，其营业收入占总收入的，其营业收入占总收入的，其营业收入占总收入的16.5%16.5%；19911991年以来，我国公布的产品销售额排名前年以来，我国公布的产品销售额排名前年以来，我国公布的产品销售额排名前年以来，我国公布的产品销售额排名前十名中，约十名中，约十名中，约十名中，约80%80%90%90%属于属于属于属于流程工业企业；按流程工业企业；按流程工业企业；按流程工业企业；按利润排名的前二十名中，流程工业企业约占利润排名的前二十名中，流程工业企业约占利润排名的前二十名中，流程工业企业约占利润排名的前二十名中，流程工业企业约占70%70%；我国我国我国我国流程工业企业年产值占全国企业年总产流程工业企业年产值占全国企业年总产流程工业企业年产值占全国企业年总产流程工业企业年产值占全国企业年总产值的值的值的值的66%66%。过程控制系统11/9/202281.21.2节节节节 流程工业流程工业流程工业流程工业生产过程自动化的发展概况和趋势生产过程自动化的发展概况和趋势生产过程自动化的发展概况和趋势生产过程自动化的发展概况和趋势uu 从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到CIPS的发展历程的发展历程 简单和复杂控制系统阶段简单和复杂控制系统阶段 5050年代及以前年代及以前 现代和先进控制系统阶段现代和先进控制系统阶段 6060至至8080年代年代 智能控制和智能控制和 CIPSCIPS阶段阶段 9090年代以来年代以来 结论结论uuCIPS的体系结构的体系结构过程控制系统11/9/20229简单和复杂控制系统阶段简单和复杂控制系统阶段 5050年代及以前年代及以前 控制理论控制理论控制理论控制理论 经典经典经典经典 控制水平控制水平控制水平控制水平 、系统设计方法、系统设计方法、系统设计方法、系统设计方法 复杂过程复杂过程复杂过程复杂过程人为分解为人为分解为人为分解为人为分解为若干若干若干若干SISOSISO简单过程简单过程简单过程简单过程 依靠手工和经验实现依靠手工和经验实现依靠手工和经验实现依靠手工和经验实现单回路分散控制单回路分散控制单回路分散控制单回路分散控制；后期出现了后期出现了后期出现了后期出现了串级、前馈、串级、前馈、串级、前馈、串级、前馈、SmithSmith预估预估预估预估等等等等复杂复杂复杂复杂 控制系统；控制系统；控制系统；控制系统；控制目标控制目标控制目标控制目标 安全、平稳（少出事故）安全、平稳（少出事故）安全、平稳（少出事故）安全、平稳（少出事故）控制工具控制工具控制工具控制工具 常规仪表常规仪表常规仪表常规仪表 气动气动气动气动电动，基地式电动，基地式电动，基地式电动，基地式单元组合式单元组合式单元组合式单元组合式 从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到CIPS的发展历程的发展历程(1)过程控制系统11/9/202210从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到CIPS的发展历程的发展历程(2)现代和先进控制系统阶段现代和先进控制系统阶段 6060至至8080年代年代现代控制理论的现代控制理论的现代控制理论的现代控制理论的产生背景和内容产生背景和内容产生背景和内容产生背景和内容应用现代控制理论应用现代控制理论应用现代控制理论应用现代控制理论取得的成就取得的成就取得的成就取得的成就现代控制理论的现代控制理论的现代控制理论的现代控制理论的发展发展发展发展和和和和控制策略的探索控制策略的探索控制策略的探索控制策略的探索电子数字电子数字电子数字电子数字计算机及其集中控制系统计算机及其集中控制系统计算机及其集中控制系统计算机及其集中控制系统的试验应用的试验应用的试验应用的试验应用现代控制理论应用于过程控制遇到的现代控制理论应用于过程控制遇到的现代控制理论应用于过程控制遇到的现代控制理论应用于过程控制遇到的挑战和问题挑战和问题挑战和问题挑战和问题两个重要的进展两个重要的进展两个重要的进展两个重要的进展uu70707070年代中期开始出现了适合于工业自动化的控制计算机商品年代中期开始出现了适合于工业自动化的控制计算机商品年代中期开始出现了适合于工业自动化的控制计算机商品年代中期开始出现了适合于工业自动化的控制计算机商品化系列化系列化系列化系列DCSDCSDCSDCS诞生并迅速发展，诞生并迅速发展，诞生并迅速发展，诞生并迅速发展，为实现高水平自动化提供了技为实现高水平自动化提供了技为实现高水平自动化提供了技为实现高水平自动化提供了技术工具术工具术工具术工具；uu先进控制系统出现，先进控制系统出现，先进控制系统出现，先进控制系统出现，70707070年代后期最有影响的一类先进控制年代后期最有影响的一类先进控制年代后期最有影响的一类先进控制年代后期最有影响的一类先进控制MPCMPCMPCMPC克服现代控制理论与工业应用之间的不协调，获得较广泛克服现代控制理论与工业应用之间的不协调，获得较广泛克服现代控制理论与工业应用之间的不协调，获得较广泛克服现代控制理论与工业应用之间的不协调，获得较广泛应用和发展，成为应用和发展，成为应用和发展，成为应用和发展，成为过程控制领域最有前途的先进控制策略过程控制领域最有前途的先进控制策略过程控制领域最有前途的先进控制策略过程控制领域最有前途的先进控制策略。过程控制系统11/9/202211从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到CIPS的发展历程的发展历程(3)智能控制和智能控制和 CIPSCIPS阶段阶段 9090年代以来年代以来 *第三代控制理论第三代控制理论第三代控制理论第三代控制理论智能控制理论产生的客观原因智能控制理论产生的客观原因智能控制理论产生的客观原因智能控制理论产生的客观原因 复杂工业过程复杂工业过程复杂工业过程复杂工业过程难以建立精确数学模型，满足控制要求；难以建立精确数学模型，满足控制要求；难以建立精确数学模型，满足控制要求；难以建立精确数学模型，满足控制要求；过程控制系统 现有的控制策略的性能甚至比不上现有的控制策略的性能甚至比不上好的操作工好的操作工控制的性能；控制的性能；生产过程的控制目标要求生产过程的控制目标要求生产过程的控制目标要求生产过程的控制目标要求显著提高；显著提高；显著提高；显著提高；*智能控制理论的发展与应用智能控制理论的发展与应用智能控制理论的发展与应用智能控制理论的发展与应用 专家控制专家控制专家控制专家控制 模糊控制模糊控制模糊控制模糊控制 神经元网络控制神经元网络控制神经元网络控制神经元网络控制11/9/202212从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到CIPSCIPS的发展历程的发展历程的发展历程的发展历程(4)(4)智能控制和智能控制和 CIPSCIPS阶段阶段(续续续续1 1)9090年代以来年代以来 （流程工业）计算机集成过程系统（流程工业）计算机集成过程系统（流程工业）计算机集成过程系统（流程工业）计算机集成过程系统CIPSCIPS诞生的诞生的诞生的诞生的前提条件：前提条件：前提条件：前提条件：*控制科学与技术与其他学科交叉渗透控制科学与技术与其他学科交叉渗透控制科学与技术与其他学科交叉渗透控制科学与技术与其他学科交叉渗透形成了形成了形成了形成了智能控制理论智能控制理论智能控制理论智能控制理论；*控制工具取得控制工具取得控制工具取得控制工具取得重大变革重大变革重大变革重大变革，特别是，特别是，特别是，特别是90909090年代末年代末年代末年代末第四代第四代第四代第四代DCSDCSDCSDCS推出，其技术特点推出，其技术特点推出，其技术特点推出，其技术特点包括全数字化、信息化和集成化。包括全数字化、信息化和集成化。包括全数字化、信息化和集成化。包括全数字化、信息化和集成化。FCSFCSFCSFCS技术技术技术技术成为研发热点成为研发热点成为研发热点成为研发热点（见书见书见书见书P9P9P9P9）世界范围内的世界范围内的能源能源危机危机、市场、市场剧烈剧烈竞争；竞争；工业生产规模工业生产规模更趋庞大更趋庞大、设备设备更新换代；更新换代；提高提高生产产量、质量，生产产量、质量，降低降低(原料、能源原料、能源)消耗消耗，降低，降低成本成本高效益高效益 的要求。的要求。*现代控制理论和实践现代控制理论和实践现代控制理论和实践现代控制理论和实践（非线性、分布参数、随机控制、容错控制非线性、分布参数、随机控制、容错控制非线性、分布参数、随机控制、容错控制非线性、分布参数、随机控制、容错控制 等等等等）的新进展，以及系统工程、大系统理论等的发展。的新进展，以及系统工程、大系统理论等的发展。的新进展，以及系统工程、大系统理论等的发展。的新进展，以及系统工程、大系统理论等的发展。促使生产过程自动化水平发生巨大变革促使生产过程自动化水平发生巨大变革促使生产过程自动化水平发生巨大变革促使生产过程自动化水平发生巨大变革 CIPSCIPS诞生诞生诞生诞生 过程控制系统11/9/202213智能控制和智能控制和 CIPSCIPS（流程工业流程工业流程工业流程工业CIMSCIMS）阶段阶段(续续续续2 2)9090年代以来年代以来 CIPSCIPS是是是是CIMCIM在在在在流程工业流程工业流程工业流程工业中的应用系统中的应用系统中的应用系统中的应用系统从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到CIPS的发展历程的发展历程(5)uuCIMCIMCIMCIM是一种组织、管理、与运行企业生产的新哲理是一种组织、管理、与运行企业生产的新哲理是一种组织、管理、与运行企业生产的新哲理是一种组织、管理、与运行企业生产的新哲理 ，于，于19731973年由美国学者年由美国学者约瑟夫约瑟夫哈林顿哈林顿博士在博士在Computer Integrated ManufacturingComputer Integrated Manufacturing一一书中首先提出书中首先提出 。它包括它包括两个基本观点两个基本观点两个基本观点两个基本观点 ：*企业生产的各个环节企业生产的各个环节企业生产的各个环节企业生产的各个环节(即从市场分析、合同、生产计划管理、产品即从市场分析、合同、生产计划管理、产品即从市场分析、合同、生产计划管理、产品即从市场分析、合同、生产计划管理、产品开发、生产指挥、产品设计、加工制造、质量控制、经营管理直到开发、生产指挥、产品设计、加工制造、质量控制、经营管理直到开发、生产指挥、产品设计、加工制造、质量控制、经营管理直到开发、生产指挥、产品设计、加工制造、质量控制、经营管理直到售后服务的全部市场活动）售后服务的全部市场活动）售后服务的全部市场活动）售后服务的全部市场活动）形成了一个不可分割的整体形成了一个不可分割的整体形成了一个不可分割的整体形成了一个不可分割的整体，它们彼此，它们彼此，它们彼此，它们彼此紧密相连紧密相连紧密相连紧密相连，单一的市场活动都，单一的市场活动都，单一的市场活动都，单一的市场活动都应在企业整个框架下作统一的考虑应在企业整个框架下作统一的考虑应在企业整个框架下作统一的考虑应在企业整个框架下作统一的考虑；*整个生产过程整个生产过程整个生产过程整个生产过程实质上实质上实质上实质上是一个是一个是一个是一个数据数据数据数据的采集、传递和加工处理的过程的采集、传递和加工处理的过程的采集、传递和加工处理的过程的采集、传递和加工处理的过程，最终的产品可以看成是物化的最终的产品可以看成是物化的最终的产品可以看成是物化的最终的产品可以看成是物化的数据数据数据数据。（可通过。（可通过。（可通过。（可通过ITITITIT技术技术技术技术实现企业全部实现企业全部实现企业全部实现企业全部 活动的活动的活动的活动的信息集成信息集成信息集成信息集成，并，并，并，并强化利用强化利用强化利用强化利用使企业获得使企业获得使企业获得使企业获得最大的效益最大的效益最大的效益最大的效益）。过程控制系统11/9/202214从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到CIPSCIPS的发展历程的发展历程(6)(6)u智能控制和 CIPS（流程工业流程工业CIMS）阶段(续续3)90年代以来年代以来CIPS 的定义的定义：是一个具有下列属性是一个具有下列属性：技术基础：技术基础：基于现代化管理技术、生产技术、信息技基于现代化管理技术、生产技术、信息技术、自动化技术和系统工程技术术、自动化技术和系统工程技术 等；等；支撑环境：支撑环境：计算机网络系统和数据库系统；计算机网络系统和数据库系统；多种功能：经营决策、管理、生产调度、过程监控和多种功能：经营决策、管理、生产调度、过程监控和设备控制；设备控制；能迅速适应生产环境不确定性和市场需求多变性，实能迅速适应生产环境不确定性和市场需求多变性，实现生产过程全局优化，达到生产低消耗、高质量、高效益和现生产过程全局优化，达到生产低消耗、高质量、高效益和高柔性目标要求的高柔性目标要求的智能生产复杂大系统智能生产复杂大系统。11/9/202215从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到CIPS的发展历程的发展历程(7)智能控制和智能控制和 CIPSCIPS（流程工业流程工业流程工业流程工业CIMSCIMS）阶段阶段(续续续续4 4)9090年代以来年代以来 CIPSCIPS是是是是流程工业自动化发展的必然趋势。流程工业自动化发展的必然趋势。流程工业自动化发展的必然趋势。流程工业自动化发展的必然趋势。CIPSCIPS在国内外研究、开发和应用的概况在国内外研究、开发和应用的概况在国内外研究、开发和应用的概况在国内外研究、开发和应用的概况 *体系结构模型的研究体系结构模型的研究体系结构模型的研究体系结构模型的研究 ，例如，例如，例如，例如Purdue Purdue CIMCIM参考模型；参考模型；参考模型；参考模型；*国外计算机软硬件公司的构成国外计算机软硬件公司的构成CIMCIM的的的的计算机网络系统和数据库系计算机网络系统和数据库系统统、开发平台等系统和产品的开发；、开发平台等系统和产品的开发；*国外企业实施国外企业实施CIPSCIPS工程的情况：见书工程的情况：见书工程的情况：见书工程的情况：见书P11P11 *国内国内企业实施企业实施CIPSCIPS工程的情况：工程的情况：工程的情况：工程的情况：1986 1986年年年年863/CIMS863/CIMS主题提出，首先在离散工业实施主题提出，首先在离散工业实施主题提出，首先在离散工业实施主题提出，首先在离散工业实施CIMSCIMS工程，取得了国际工程，取得了国际工程，取得了国际工程，取得了国际同行的认同；同行的认同；同行的认同；同行的认同；接着在此基础上开始在流程工业典型企业开展接着在此基础上开始在流程工业典型企业开展接着在此基础上开始在流程工业典型企业开展接着在此基础上开始在流程工业典型企业开展CIPSCIPS试点工作，也获得了试点工作，也获得了试点工作，也获得了试点工作，也获得了初步的效果。初步的效果。初步的效果。初步的效果。过程控制系统11/9/202216从自动化孤岛模式到从自动化孤岛模式到CIPS的发展历程的发展历程(8)1.1.简单和复杂控制系统阶段简单和复杂控制系统阶段 5050年代及以前年代及以前2.2.现代和先进控制系统阶段现代和先进控制系统阶段 6060至至8080年代年代3.3.智能控制和智能控制和 CIPSCIPS阶段阶段 9090年代以来年代以来 *4.结论结论结论结论 生产过程本身的变革及其性能要求的提高生产过程本身的变革及其性能要求的提高生产过程本身的变革及其性能要求的提高生产过程本身的变革及其性能要求的提高促进了促进了促进了促进了生产过程自生产过程自生产过程自生产过程自动化的发展；控制理论和技术工具的新成就为实现生产过程的控动化的发展；控制理论和技术工具的新成就为实现生产过程的控动化的发展；控制理论和技术工具的新成就为实现生产过程的控动化的发展；控制理论和技术工具的新成就为实现生产过程的控制和管理目标提供了可靠保证。制和管理目标提供了可靠保证。制和管理目标提供了可靠保证。制和管理目标提供了可靠保证。生产过程自动化已进入生产过程自动化已进入生产过程自动化已进入生产过程自动化已进入CIPSCIPS时代或时代或时代或时代或综合自动化时代，综合自动化时代，综合自动化时代，综合自动化时代，生产过生产过生产过生产过程自动化的范围大大扩展，已经突破单机自动化程自动化的范围大大扩展，已经突破单机自动化程自动化的范围大大扩展，已经突破单机自动化程自动化的范围大大扩展，已经突破单机自动化孤岛模式，孤岛模式，孤岛模式，孤岛模式，转向转向转向转向CIPSCIPS模式。模式。模式。模式。过程控制系统11/9/2022171.2.2 CIPS的体系结构的体系结构 u按功能划分的五层体系结构模型按功能划分的五层体系结构模型l l经营决策层经营决策层经营决策层经营决策层：依据企业内部和外部信息对企业产品策略、中长远：依据企业内部和外部信息对企业产品策略、中长远目标、发展规划和企业经营等提供决策支持；目标、发展规划和企业经营等提供决策支持；l l生产管理层生产管理层生产管理层生产管理层：细分为经营、生产和人文管理。对厂级、车间、各：细分为经营、生产和人文管理。对厂级、车间、各科室的生产和业务信息实现集成管理，并依据经营决策指令制定科室的生产和业务信息实现集成管理，并依据经营决策指令制定和落实年、季、月综合计划。和落实年、季、月综合计划。l l生产调度层生产调度层生产调度层生产调度层：依据下达的综合计划完成生产计划分解，同时根据：依据下达的综合计划完成生产计划分解，同时根据生产的实际情况形成调度指令，及时地指挥生产，组织日常均衡生产的实际情况形成调度指令，及时地指挥生产，组织日常均衡生产和处理异常事件。生产和处理异常事件。l l过程监控层过程监控层过程监控层过程监控层：根据调度指令实现生产过程操作优化、先进控制、：根据调度指令实现生产过程操作优化、先进控制、故障诊断、过程仿真等功能，根据生产工况信息和调度指令形成故障诊断、过程仿真等功能，根据生产工况信息和调度指令形成优化设定值下达给过程控制层；优化设定值下达给过程控制层；l l过程控制层过程控制层过程控制层过程控制层：采用：采用DCS或或PLC等实时系统完成生产过程的监测和等实时系统完成生产过程的监测和常规控制。常规控制。u按功能划分的三层体系结构模型按功能划分的三层体系结构模型 11/9/202218