1、工廠物流與能耗過程仿真平臺的系統的設計和實現在實際工廠的生產過程中，主產數膽通常是不準確和不充備的，數拯的不準確性和不完整性往往造成控制以及決策的偏差"為了提高數據的準確性，學術界I提出了各種數據校正算法,H科界開發了數克校正應用軟件，促是軟件的開發和實施涉及數據奧成、平術嘆型瑾京卸現場調試等環節，使得其調試it程豐常麻煩；另外由于市場因素等工廠中存在多種生產方案，如果窮舉生產方案來檢驗數據校正軼件的有地性，一是柑當麻煩，一是時間周期太長.工廠物流與舵耗過程仿真平臺是以茂名MES系統為背景、在文猷訂開發的物流仿真軟件IntelSim的基礎上*綜合考慮全廠公用工程的消耗以及生產方案切換

2、與產率能耗辜之間的關系而開繪的仿直軟件.它仿真可U1得到全廠物流、能耗數據，井支持數據校正、為MES平臺提供數據源等基于數據的各種應用研究。工廠物流與能耗過程仿真平臺整個系統采用MATLAB/StMULINK工具實現“整個系統的設計分為五個部分：輸入模塊、加工裝置模塊r罐區模塊、測屋網絡以及數據庫口苴中輸入模塊、測龜網絡和數據庫的設計在文獻1中介紹的相當完善，木設計中輸入模塊、罐區物料平衡樟烈模塊、測量網絡和數據庫的主要設計思路沿用文獻【1中的設計方法，對各加工裝置、罐區和泵房完善其靜態屬性倍息并壽慮公用工程的消耗，從實際生產數據tUSL定義裝置消耗的公用工程最和裝罔負荷比值為能饒率，建交裝置

3、的穩態產率-能耗眾統計模型，綜合考比生產方案切換和加丄班次切換吋與產率-能耗率檎態模型之間關系°由芬主產方案下裝置穩態產率-能耗率模型可進一步組態全廠物流能耗模型*仿真軟件由輸入界面、工廠流程仿真、數據庫連接、數搦校正算法模塊連接組成.其整體結構如圖4-1所示：圖牛1物流與能耗過程仿真平臺整體結構系統設計總休思想是以裝置和離區的產率能耗率模型為基礎，以關系數據庫為數據平臺，進行建庫、建表、.建索引、塢刪、拷貝和修改等工作。仿真平臺界面采用利用GUI和SIMULINK編制的友好的人機交互界面與用戶進行交互。以利用S-function實現的產率能耗率模型為基礎建立全)的物流和能耗流程圖井

4、進行仿真，將仿具得到的物流和能耗數據存入到關系數據庫中，以供數據校正算法模塊調用。數據枝正算法調用的是含有誤差的仿真測呈數據，校正以后和仿真數據進行對比驗證，因此工廠流程仿貢按照兩條主線進行設計，一是仿貢產生仿真真實數據二是添加測呈網絡以后仿真產生仿真測星數抵：仿亙數據通過裝置和雄區產率能耗率模型仿真產生，仿真測量數據則通過添加利用S-ftmction編寫的儀表模塊后仿真產生。仿真數據和仿真測盤數據都通過ODBC接口存入數據庫相應的表中。總的來說，工廠物流與能耗過程仿具平臺具有以下待點：(1) 仿真模型均建立通用模型并存入S1MUL1NK模型庫，容易實現組態；仿真模型的物理粒度為操作單元，可以

5、按照裝置和區域進行統計；(2) 內尿煉油廠主耍裝置的物料平衡模型和能疑統計模型，并貝有支持計劃、調度的較為完備的裝置風性信息：(3) 裝置的物料平衡模型和能耗統計模型與生產方案和加工班次關聯，仿真平臺支持生產方案任意切換；(4) 仿真數據存入數據庫，模擬生產現場數據集成，并支持數據校正算法應用研究。(5) 基I校正以后的物流和能耗數據，可以根堀需求建立各種査詢，生成各種報表，為MES平臺提供數據源。仿貢平臺的界面由MATLAB中的圖形用戶界面GUIDE工貝來實現，利用GUIDE町以建立菜單、對話框等用戶界血接口：仿真半臺界面參數設置以及功能選頂主要有二種類型.即，裝置靜態屬性參數設置、裝置動態

6、參數屬性設置、功能選擇；裝置靜態屬性有側線名稱、物料名稱、裝置加工能力等；裝置動態屬性有隨生產方案和加工班次變化而變化的產率能耗率等：功能選項有生產方案切換和班次切換等。與參數設置以及功能選項三種類型相對應，界面設計時主要利用GUI提供的三種控件類型來實現，如表4-1所示，數據變量都通過對控件屆性賦值來改變，進而與SIMUL1NK中數據變星交互.表41界血設計所用的控件類型字段裝置算工能力尊產率能耗率生產方案切換等控件類型StaticTextEditTextPopupmenu通常情況下GUIDE建立的用戶界面獨立于SIMULINK的圖形界面，本設計中為了增強和擴展SIMULINK的參數設置以及

7、功能選擇轉功能，利用MATLAB工作空間中變怎共享的特點，將SIMULINK中的數搖變量和GUIDE界面上的數據進行共享，從而使裝置及峨模塊的參數可視化及參數設置、功能選擇成為可能。該界血較為友好，利用MATLAB的引駅engine)與后臺的SIMULINK程序進行數據交互前臺采用SIMULINK和GUIDE編制的菜單和對話框與用戶進行交互.即利用GUIDE建立一個參數設貫和功能選擇的界面，住SIMULINK中可以調用該界面，并且通過工作空間數據共享，可以將用戶的輸入數據以及指令傳給相應的SIMULINK模塊，從而改變系統的各種參數。利用GUIDE與SIMULINK中的模塊結合可以實現以下幾個

8、特點：(1) 利用GUIDE創建的GUI界面設置SIMULINK參數；(2) 可顯示當前狀態下的數據或通過滑動條選擇并接收用戶的輸入數據或者指令；(3) 可通過GUI的狀態來決定是否使能控制；(4) 用句柄結構管理大量共享數據；(5) 可通過隱藏句柄圖形顯示結果。SIMULINK和GUI的結合調用技術，應用在工廠物流與能耗過程仿真平臺的各個裝置模塊上，通過參數設置和功能選擇框與用戶交互，完成對整個系統平臺套數的設置和功能選抒.仿真模型包括裝置產率穩態模型和裝置能耗率穩態模型。結合多生產方案進行仿真模型的設計和實現。利用產率，町以建立裝置的物料平衡模型。根擁數拒庫存儲.數搖校正應用以及未來支持計

9、劃、調度的需耍，裝置產生的信息包括裝置加工能力、當前加工能力、崔置編碼、側線編碼、物料編碼、進出料標識等.這里采用SIMUIJNK中的S-Function來設計和實現裝置物料平衡模型，它根據進料量和產奉決定出料So仿真平臺中將工廠的各個裝置都封裝成SIMUL1NK模塊(BLOCK),在模塊中，先利用S-Function實現裝置物料平衡，根搖裝置的物料平衡關系編寫基于離散狀態的S-Function,該函數使用MATLAB語吉描述，它根據定義的采樣時刻和物科平衡關系在每個采樣時刻更新輸出變量。然后將該Function封裝為一個子系統，宦義該子系統的對話框參數，主要有裝置加工能力設定、各側線的產率設

10、置，生產方案和班次選擇等功能選項.最后.將對話框參數傳遞S-Function的參數基于S-fimction的物料平衡模型工作流程如圖4-2,裝既參數設置Sfunctionsfunction初冶化陽42裝置物料平復棣農的工作流悍該裝置產率模型的各子模塊如圖4-3所示。附4-3一催化產率模型各子模塊示戀圖以一催化系統裝置為例說明產聿模型的實現過程。它是一個三輸入的系統.側線有九條，分別是氣體Z400000505、液態炷Z400000506、汽油Z400000507、輕柴油Z40000050&油漿Z400000509,酸性氣Z400000510、燒焦Z40000051K碳黑原料Z400000

11、512、損耗Z400000513,其中側線編碼在仿真平臺中是唯一的,>03ShuChui8huChu2QDShuChu38huChu4ShuChuS>E)ShuChu6ShuChu7ShuChuSsruCnu9根據仿真需更、數據集成以及后續基于數據的數據校正研究需要，因此裝置產率模型中除了物料平衡模塊(1)以外，還需要加入輸入模塊(2)、裝置真實值輸岀模塊(3)、裝置測雖:值輸出模塊(4X其中包括各側線儀表定義)、裝置產率模塊(5).裝置輸入模塊和真實01輸出模塊的作用均是將各個時刻輸入和由S-function計算后輸岀變量記錄到MATLAB的工作空間中。測雖值輸出模塊是將儀表的各時刻測量結果記錄到MATLAB的丄作空I可中，由于儀表可定文董程和梢度，因此通過調整這些參數進而可調整測量誤差.裝置產率是在SIMULINK