(毕业论文 页数:85 字数:35401) 摘 要:软测量技术是一门有着广阔发展前景的新兴工业技术，在工业中应用越来越多。控制技术、计算机技术、网络通讯技术的发展，为软测量技术的工业应用提供了广阔的平台。本文以某车间丁二烯精馏装置为背景，研究了软测量技术在精馏装置中的应用，软测量技术的在线应用目前有两种实现的方案，一种是在DCS上直接开发，另一种是基于OPC技术在上位机上进行开发。本文即选用第二种实现方案，用软测量技术实现了成分变量的检测。首先使用工业数据建立成分变量的软测量模型，为了得到较好的模型效果，尝试了各种软测量建模的方法；然后使用VB语言开发了基于OPC技术的软测量模型在线实现系统和软测量模型在线校正系统，并研究了系统投入实际运行后遇到的具体问题。此系统目前投入实际运行，取得了良好的效果。本文主要内容如下：
第1章 介绍了软测量技术和OPC通信技术，并对本文主要的工作做了一个简单的总结。
第2章 使用工业数据建立某车间精馏装置中的成分变量的软测量模型，对比使用了神经网络建模方法，插值建模方法，动态建模方法和大样本数据建模方法，建立了效果较好的神经网络软测量模型。
第3章 为了将上述的软测量模型进行工业实施，开发了软测量模型应用系统，本章主要介绍该系统的设计，以及系统中使用到的两个关键技术模块的实现。
第4章 介绍了模型应用系统下的模型实现子系统的设计与实现。
第5章 介绍了模型应用系统下的模型校正子系统的设计与实现。
第6章 软测量建模过程中需要进行大量的数据处理，为了节省软测量建模的工作量，开发了基于Excel VBA的数据处理模块。
整个软测量模型应用系统已经投入实际运行，文中穿插介绍了系统运行时遇到的一些具体问题，并给出了解决的方法。
关键词：软测量 神经网络 OPC 资源控制 通信点个数 软测量模型应用 远程数据访问 VBA

Abstract
Soft-measurement is a new, developing and prospecting industry technology, which is now getting widely used gradually in industry. The development of control technology, computer technology and network communication technology provides a wide flat for realizing soft-sensing technology. Aiming at the butadiene distillation column of certain petrochemical company, the problem of applying the soft-sensing technology in the plant is researched. There are two ways of realizing the soft-sensing technology on line: one is developing the program on the DCS directly, the other is developing the program by using OPC. In this article, the second way is used to realizing the component measuring. First, building the models using the industry data, in order to make the model be more precise, some different kinds of methods are used to building the model. After finishing the work above, the application system about soft-sensing model is developed using Visual Basic and OPC technology. This system is running in the plant, and it has a good effect. The The main contents of the dissertation are as follows:
In chapter 1, introduce the soft-sensing technology and OPC technology, and make a simple summary of the content in this article.
In chapter 2, soft-sensing model is building by using industry data, some kinds of methods are used for this work, such as NN method, interpolant method, dynamic model, much data model building. We get a precise model.
In chapter 3, in order to realizing the model above, a application system about soft-sensing model should be developed, we introduce the structure of the system in this part, and two key technology through the system is introduced too.
In chapter 4, we recount the design and realizing of subsystem of model realizing on line.
In chapter 5, we recount the design and realizing of subsystem of model correcting.
In chapter 6, during the model building, a lot of data need to be deal with. In order to reduce the workload, data dealing module was developed by using Excel VBA.
The model application system has being used in the plant, some idiographic problems are found, we have introduced these problems and resolved them.
Key words: Soft-Sensing; NN; OPC; Resource Control; Count of Communicating Data Points; Application of Soft-sensing Model; Remote Data Access; VBA.

目录

第一章 绪论
第二章 丁二烯精馏装置软测量建模
第三章 软测量模型应用系统的总体设计及核心模块开发
第四章 软测量模型实现子系统的设计与开发
第五章 软测量模型校正子系统的设计与开发
第六章 基于ExcelVBA的数据处理模块的开发
第七章 结束语

第一章 绪论
1.1 软测量技术
1.1.1 概述
随着现代工业过程对控制、计量、节能增效和运行可靠性等要求的不断提高，各种测量要求也日益增多。现代过程检测的内涵和外延较之以往均有较大深化和拓展[1]。一方面，仅获取流量、温度、压力和液位等常规过程参数的测量信息已不能满足工业操作和控制的要求，需要获取诸如成份、物性等与过程操作和控制密切相关的检测参数的测量信息。同时对于复杂的大型工业过程，还需获取反映过程二维／三维的时空分布信息。另一方面，仪表测量的精度要求越来越高，测量从静态向动态测量发展，许多应用场合还需要综合运用所获得的各种过程测量信息，才能实现有效的过程控制、生产过程或测量系统进行故障诊断、状态检测等[2]。
解决工业过程的测量要求通常有两条途径：一是沿袭传统的检测技术发展思路，通过研制新型的过程测量仪表，以硬件形式实现过程参数的直接在线测量；另一种就是采用间接测量的思路，利用易于获取的其他测量信息，通过计算来实现被检测量的估计，近年来在过程控制和检测领域涌现出的一种新技术-软测量技术（Soft-measurement Technique）正是这一思想的集中体现[3]。
由于计算机技术的发展，使得采用软测量技术对一些工业生产过程的测量成为可能。软测量是过程监测、控制、管理和优化等领域中一项重要技术。软测量技术的基本点[5]是根据某种最优准则，选择一组既与被估计变量（称为主导变量 （Primary variable））有密切联系又容易测量的变量（称为二次变量（Secondary variable）），通过构造某种数学关系，用计算机实现对主导变量的估计[4]。通常，主导变量由于技术或是经济上的原因，很难通过传感器进行测量，但同时又是需要加以严格控制的，与产品质量密切相关的重要参数。
工业生产过程中的各个过程变量间是相互关联的，例如，在二元物系分离的精馏塔中，当塔压一定时，轻组分的摩尔分率与温度有一一对应的关系，在精馏塔的控制中，我们就是应用了这一对应关系来进行各组分的间接控制的[5]。因此，根据过程中各变量的相互关系，可以从一些有关过程变量的检测，并通过一定的数学模型估算出过程中一个或几个未检测的变量。
实际上，软测量技术的基本思想很早就被潜移默化地得到了应用。工程技术人员很早就采用体积式流量计结合温度、压力等补偿信号，通过计算来实现气体质量流量的在线测量，而70年代就已提出的推断控制[6]（Inferential Control）策略至今仍可视为软测量技术在过程控制中应用的一个范例。然而软测量技术作为一个概括性的科学术语被提出是始于80年代中后期，至此它迎来了一个发展的黄金时期，在世界范围内掀起软测量技术研究的热潮。1992年国际过程控制专家T.J.McAvoy[7]在著名学术刊物 Automation上发表了一篇名为“Contemplative Stance for Chemical Process Control”的IPAC报告，明确指出了软测量技术将是今后过程控制的主要发展方向之一，对软测量技术研究起了重要的推动作用。
1.1.2 软测量技术原理框架
软测量技术主要包括：软测量建模方法、软测量工程化实施技术和软测量模型校正技术[6]。其中软测量建模方法的研究是软测量技术研究研究的核心问题，它的发展是选用不同的数学模型在实践中进行尝试并不断改进的过程，一般软测量问题可由图1-1来描述[7]，软测量建模就是设法由可测变量得到不可在线测量的主导变量的估计值，即：
（1-1）
此式反映了主导变量 与一般意义上的输入 的关系以及 与辅助变量 的关系，且离线采样值 常被用于软测量模型的校正。
1.1.3 软测量技术的基本方法
软测量技术主要包括四个方面：（l）二次测量变量的选择；（2）数据处理；（3）软测量模型的建立；（4）软测量模型的在线校正。