工业多尺度仿真模拟创新实验平台

一、系统简介

        计算机仿真在工业领域已得到了广泛的应用，在企业生产经营的发展中发挥了作用，从一定程度上满足了企业对仿真技术的需求。然而上述各类仿真只针对本层次的应用目标，这种仿真系统的独立性造成了各层次间的仿真系统无法进行信息交互，因而也无法反映局部变动对整个企业的影响，给研究流程工业综合自动化系统带来了不便。本平台实现了一个从基础自动化到工厂制造执行系统的跨层仿真集成平台，提供从PCS到MES的多时间尺度综合自动化整体解决方案。
        工业多尺度仿真与模拟综合自动化创新平台包括三部分：PCS过程全集成的三层网络化控制系统的硬件平台；工业多尺度模拟、仿真与优化控制软件研发平台；生产过程的MES计划调度与管理软件平台。

二、PCS过程的全集成网络化控制硬件平台

        PCS过程全集成的网络化控制硬件平台主要包括：基于西门子全集成PCS过程控制的控制器、分布式I/O，现场总线通讯网络（包括从Profibus到ProfiNet的现场总线网络，以及As-i、Modbus、Hart），工程师站、操作员站以及现场总线的智能设备，控制系统对象包括过程控制、运动控制。
        它为用户提供了从控制器到被控对象连接的各种工业自动化系统现场解决方案。平台能够实现多种自动化控制任务，包括顺序控制、运动控制、过程控制、驱动控制、安全控制以及信息处理等。为研发人员和高校学生提供了多功能、全方位的综合自动化系统设计、运行、测试和调试方案。包括信息和状态检测、信号调理、设备驱动、系统集成、先进控制算法运行和实现、分布式I/O和远程监控、实时通讯和安全保护等功能。

三、流程工业多尺度模拟、仿真与优化控制软件研发平台

        先进的流程工业多尺度模拟、仿真与优化软件，其功能为：
        基于PCS过程的全集成网络化控制硬件平台，具备基本的网络通讯、控制策略组态、人机接口(HMI)软件平台;
        本仿真与模拟软件支持二次开发，可以实现特定流程工业的多尺度模拟与仿真，可以根据生产过程内在的规律，通过对流程工业的研究对象的多层次、多尺度结构的抽象，用数据对流程工业的生产线、生产设备进行描述，采用多尺度建模技术建立单体子系统模型库，使用户通过组态生产线的设备、设备布局、生产种类、工艺路径等内容创建一个模拟生产线，从而可模拟大多流程工业企业（如钢铁全流程的模拟与仿真），全方位地展示整个生产场景；
        形成一个完整的生产过程的模拟系统。根据该软件可以开发钢铁、化工、电力等典型流程工业的模拟与仿真模块，可以实现特定工业行业全厂的多尺度建模与数字化工厂的建模与仿真工作。软件结构如下图所示,在该软件平台上可以实现钢铁企业全流程仿真与工艺优化控制。
        该自主研发的软件提供了流程工业模拟所必须的多尺度软件基本模型库，同时该软件还集成了自主研发的优化控制软件内容，可以实现PCS过程的先进控制功能，同时可以实现离散过程的仿真优化控制功能。根据该功能可以实现某一流程工业的生产过程的基于仿真模型的优化控制器设计。
        具备基于仿真的优化控制软件功能。包括实时数据库、数字化工厂的动态模型库、单元模型库、仿真机、基于仿真的优化求解器等系统支持软件

四、生产过程的MES计划调度与管理软件研发平台

        系统还包括远程生产指挥调度模块，该模块实现对流程工业生产线的生产调度、库存管理、物料跟踪、能源与设备管理、质量管理、工艺管理等，监视每个设备的状态及运行情况，协调整个系统的运行；根据外部调度发送的信息进行生产过程指挥，并完成物流跟踪、生产过程的分析统计等功能。基于流程仿真深入到生产过程的结果，将生产与管理相结合，采用设备模型、工艺模型、工厂模型组成一个有机整体，来模拟流程工业完整生产过程。系统还具有物、能、排综合优化模块，该模块通过分析生产运营过程中的多项指标，计算得到工厂循环经济发展水平，为从全局的角度进一步优化生产提供科学依据。整个系统通过定量化的直观流程再现，供研究者对过程状况进行分析，以减少生产过程中的经验性，提高科学性。
        流程工业的MES计划调度与管理软件包含MES运行的支持软件以及质量管理、库存管理、计划于排产、维护管理与产品跟踪管理，数据仓库与库存管理。
        该MES创新平台之上，可以实现工厂的数字化模型，工厂的数字化模型包含各种元素，这些元素彼此合作，可以实现执照执行的目。
        该MES创新平台软件与我们自助开发的流程工业仿真系统，离散制造业仿真系统、批次处理工业仿真对象实现无缝数据通讯，可以构成制造执行层与仿真制造过程与车间进行仿真，实现生产过程制造执行层的优化管理。
        提供各种关键优化算法与MES制造执行层可以无缝集成，可以在线实现MES系统与仿真工厂之间的在线实时仿真，评估制造执行优化管理与决策结果，是一个高端的优化管理、排产、计划、调度、库存、供应链、统计质量监控等高级优化算法的研究与验证平台。

五、商务信息

        单位地址：北京市石景山区晋元庄路5号（北方工业大学）

        电话传真：010-88803382—812；   010-88803372-808

        实验室网址：iot.ncut.edu.cn     公司网址：www.creid.com.cn