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MAS在焦炉中的应用

2009/7/11    来源:万方数据    作者:秦斌  王欣  吴敏  阳春华      
关键字:焦炉  分布式管理与控制  MAS  
针对焦炉这类复杂的生产过程,提出一种基于MAS(multi-agent system)理论和技术的集成智能控制与管理系统(IICMS)方案,该方案的主要特点是将复杂的问题分为多个相对简单的问题,通过Agent以及Agent之间和MAS之间的协调优化实现焦炉的分布式、协调化、集成化控制与管理。描述了IICMS的ERP/MES/PCS 3层组织结构,提出了IICMS中Agent的单元组织及演化机制,详细讨论了IICMS各控制管理子系统MAS系统组成、功能和系统之间的协作,最后给出基于MAS的焦炉IICMS的实
    焦炉冶炼是一典型的复杂工业过程,焦炉生产过程控制包括焦炉加热控制、配煤专家系统、集气管压力控制、装煤推焦等系统,焦炉生产过程中影响炉况的因素很多,这就决定了焦炉控制的复杂性和多样性,再加上焦炉控制过程实时性要求高、动态性强,祸合严重。因此采用常规的专家系统建模、分析和控制的方法难以对焦炉进行综合的控制。焦炉应作为一个复杂的综合系统来考虑,即以焦炉专家为中心,以计算机智能生产系统为目标,发展成以MAS理论及方法、专家系统、神经网络、集散控制系统、数据库、智能化仪表、多媒体技术等新型技术相结合的集成智能系统,通过MAS技术将各种焦炉控制模型有机地集成起来,从而实现焦炉分布式、协调化、集成化控制。

1 MAS系统结构

    针对焦炉生产的结构和特点,本文建立一个基于MAS的焦炉多级智能控制与管理系统,如图1所示,它分为3层:经营决策层、优化执行层和过程控制层。经营决策层根据市场的信息作出决策、实现企业资源计划(ERP)、供应链管理、客户管理、动态企业建模和电子商务等。优化执行层完成流程工业制造执行系统(MES)的功能,主要负责生产管理和调度执行。它通过生产过程信息处理和支持系统提供的信息与知识,对生产统计、生产调度、物料平衡、生产成本、设备、质量以及安全等进行实时管理。生产过程控制层完成焦炉的监控功能,其基本单元主要由监视Agent、控制Agent和诊断Agent单元构成。在每个MAS由主管Agent和专业Agent团体组成,主管Agent具备控制系统框架结构知识,主要是构成分布式控制框架,并根据环境情况对框架进行调整。专业Agent团体负责相应采集、诊断和控制任务,如监视Agent主要收集过程数据并进行处理,完成状态显示、报警和存档,并向其他Agent提供数据,在危急情况下激发相应的反应Agent的保护行为。诊断Agent基于各种征兆信号,进行故障诊断并作出诊断决策。多个专业Agent和主管Agent构成Agent组,组对外体现单个Agent特征,从而形成上一层Agent组,团体内Agent可分别处于3种不同的状态:离线学习状态、激活状态和空闲状态。主管Agent实时监测被控系统性能,根据不同炉况,按需要改变团体内Agent的状态,进行模式切换,协调控制策略,进行有效控制。


图1 控制与管理MAS单元结构


2 基于MAS的焦化生产控制与管理系统组成

    焦炉是焦化生产最重要的装置之一,因此焦化生产与管理系统主要围绕焦炉的管理与控制为中心展开,焦化生产控制与管理系统主要有:①焦炉加热系统控制Agent;②集气管压力控制Agent;③配煤控制与管理Agent;④焦炉机械作业控制Agent;⑤生产计划编制与管理Agent;⑥客户与供应链管理Agent。

    基于MAS的智能管理与控制系统的特色是将各现场设备表达为具有智能的可通讯的Agent。根据具体任务,这些设备具备不同程度的智能(知识),如以设备保护Agent为代表的反应式Agent,以控制、调度Agent为代表的慎思式Agent, Agent根据其拥有的行为知识选择合适的理性行为。因此,基于MAS的智能管理与控制系统也是系统智能的分布和集成。本文重点介绍加热控制、集气管压力控制、配煤控制与管理、推焦管理和设备维护。

责任编辑:殷爽
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