14、工业过程正常运行程序的合成与验证

工业过程正常运行程序的合成与验证

1. 引言

在工业过程中，制定合理的正常运行程序（Normal Operating Procedures）至关重要。这不仅有助于确保生产的高效进行，还能保障操作的安全性和产品质量的稳定性。本文将围绕组件建模、PID 控制器的作用、内在阶段识别、程序合成、动态仿真以及实际案例应用等方面进行详细探讨。

2. 组件建模与 PID 控制器

2.1 组件建模

在建模过程中，为了便于自动机的构建和简洁表示，对组件模型进行了“压缩”。例如，组件 Vin 采用了一种使用更少位置和转换的自动机进行建模，避免了传统方法在处理简单系统中状态变量时的局限性。传统方法至少需要两个位置来表征组件状态，对于复杂系统可能会变得繁琐且低效。

2.2 PID 控制器的作用

PID 控制器在标准操作程序（SOP）中的作用取决于其执行器的类型：
- 手动阀或电磁阀 ：当执行器为手动阀或电磁阀时，PID 控制器显然不需要。
- 控制阀 ：当执行器为控制阀时，PID 控制器可通过两种模式改变其开度：
- 自动模式（AUTO） ：操作员或 PLC 需要改变其设定点，以间接调整输出信号。
- 手动模式（MANUAL） ：操作员或 PLC 可以直接调整输出信号。

3. 内在阶段及其控制规范

3.1 系统模型构建

理论上，系统模型可以通过将所有组件模型与指定操作目标的自动