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流程工业的信息化改造意义与方法意义与方法化学化工学院化学工程与生物工程系——江青茵何为流程工业? ?所谓流程,指的是物质,能量或信息的有序的流动,其中可以有化学或物理的转换,这种流动与转换,可以是连续的,也可以是间歇的。?流程工业是制造业重要部分,包括大多数的化学工业、生物制药工业、冶炼工业和能源工业。传统流程工业需要改造?面临问题:能耗高、污染严重、效率低。?—硬件的改造:引入更先进的流程和设备。?—软件的改造:利用信息化改善生产过程的管理、工艺操作和控制,实现在线优化和先进控制?制造业信息化——国家为了提高制造业水平,打造制造强国的一项工程。何为信息? ?信息是人们要通过各类通讯系统传递的内容。可以是语音、图像、文字等; 数据是传递信息的实体, 而信息是数据的内容或解释。?信息的含义包含两个问题,即信息的获取处理和传递。?1948 年, ( 申农)发表的一片论文“通讯的数学问题”,被认为开创了信息论先河。申农的论文给出了信息传输问题的一系列重要结果,建立了比较完整的系统信息理论。这些后来被称之为“申农信息论”, 也称之为狭义信息论。 Shannon 信息论基本观点之一?统计热力学中有一个熵的概念,用来对物理系统的无组织(紊乱)程度进行度量,故被认为是一种不确定性的数值度量。信息是一种被消除了的不确定性,故称为负熵。?若某系统(或随机现象)具有几种独立的可能状态(或结果),每一种出现的概率为,且,则它的某个状态所具有的不确定数(熵值)为)(, ),( ),( 21nxpxpxp???? ni ixp 11)(nxxpxh i i,,2,1)( log )(????信息与控制?从维纳的控制论中,我们可以总结出三个最为基本而重要的概念:信息、反馈和控制。后来也有学者指出,发展自动化技术,需要解决三个方面的问题:一是获取信息,二是分析处理信息,三是利用信息进行控制。可见信息在控制中的重要性。流程工业中的信息问题?流程工业由于存在着大量的反应、分离和传递过程,机理大多很复杂。其复杂性表现为高度的非线性特性,动态突变性,随机干扰和影响因素众多等。这些都增加了操作控制和优化生产的难度。?另一方面,流程生产中可用的信息主要是可以测量和量化的自然信息,容易测得的信息即温度、压力、流量和液位这四大参数,而由于在线分析仪价格昂贵并难以维护,十分重要的原料及产品的组成信息往往难以做到在线的连续测量。?催化裂化优化控制实例 2007 年863 项目指南?1、生产过程信息获取和检测技术?2、生产过程数据处理与综合利用技术?3、生产过程建模和仿真技术?4、生产过程控制与优化技术?5、生产过程计划和调度技术?6、网络化控制系统关键技术?流程工业的控制问题. pps2008 年863 项目指南?1. 面向流程工业的先进检测技术?2. 面向复杂工业过程的信息处理与综合应用技术?3. 面向重大耗能设备的集成建模与优化控制技术?4. 控制系统关键技术及应用系统开发流程工业生产中的信息问题实例?——炼油过程的原油品质问题:原油来源多样,品质不一,但无法在线分析,导致无法在线确定生产方案。?——循环流化床锅炉燃烧过程的煤质干扰: