第3期中氮肥Nb.320 1 0年5月M-Sized N trogenous Fertilizer Pr ogr essNay 20 10中氮肥No.3201基于ME S的申享王生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化2010基于MES的思醇Ta其生產(chǎn)辣劃優(yōu)化(1. -上海交大工業(yè)自動(dòng)化工程研究中心,上海200233 ;2..上海交通大學(xué)潘城氟200超3霞,金掏繅化齏思羝司,上海200241)(1.. 上海交大工業(yè)自動(dòng)化工程研究中心，上海200233;[摘要] 基于MES信息總線的坐產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化系統(tǒng)在發(fā)型煤制甲醇衛(wèi)海開發(fā)減功。本文介紹了優(yōu)化模型的建立和運(yùn)行。模型的系數(shù)經(jīng)MES信息總線從DCS和ERP刷新,更新的模型和它當(dāng)前的優(yōu)化不斷地適要]基于MES信息總線的生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化系統(tǒng)在大型煤制甲醇工廠開發(fā)成功。本文介紹了優(yōu)化模應(yīng)新的變化著的一新所的模型和它當(dāng)前的優(yōu)化不斷斷地適[中圖分羧鼂珂4里執(zhí)行乘察獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼件劃; [纂章編號(hào)既1004- 9932( 2010)03- -007- -04[中圖分類號(hào)] TU996 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1004 - 9932(2010)03 -0007 -04MES-- based Pr oducti on PI an Ooti nizati on for Met hanol PI ant ;MESsksed Production Planptimization1 for Methanol Plant彌a1 xa? 'NOOguI 3u Zhir on92。jiao, Da. 1ndustrial Aut onat i onResearch Cen200233Chi na ;Shang r." Shanghai Jiao Da Industrial Automation gUneeing-Research Center,tShanigha260233, China;2. shanghainghiagtaning"'ureresity sh2b200282hnCh! na ;3. ShanshahgNEekiJBnfCo. ; shbhtgtbh2o?z99?4chin&hi na)Abst r act ADstraet! ntnMMSimebmsbproablposduoniopl phapiniorfofof largangales eBbhP bEslH aetadonptdheanals pl ant nesdevel oped daqwlapefaplispaenethes fbor futiaiorofof opetima mdelandnid italiaiahaorerheeeff dients of thenodel are pretelverae prrsbErgmndPGS rRFERRr logwehlerMES "esgbbutheherietrtlrerfrreresoheehrieel and itscurrentKey vordsKenWuract urng exeueoni?n system.(MES) iproduction plan; coal; methanol i optimization);productionplan;Coal;nethanol;optinization.運(yùn)行狀況和市場(chǎng)變化的優(yōu)化模型才有了賴以支撐0引言海行術(shù)濕和市場(chǎng)變化的優(yōu)化模型才有了賴以支撐上海焦化有限公司是- - 家有50年歷史的大的物理基礎(chǔ)。型煤有工企業(yè)。德士古水煤漿加壓氣化得到的合1優(yōu)花數(shù)學(xué)模型的建立煤上化海工鰹征主魏彝維訩勝棵利闢=C準(zhǔn)睜誑歷得鸚商鞍置1.1俊貨檠覺攥型的建立成氣主要是遭為雋紫弱時(shí)b院唉每裝暨1.1設(shè)寢能縶統(tǒng)遞明確通過模型所需研究的的氣源;蕉烤基版泊式谷到借南北強(qiáng)條警西笈笑對(duì)象，設(shè)是案素為勇既幾朋確通過模型所需研究的然氣摻混的混瓷5分別供南北2條城市燃?xì)飧粚?duì)象，,一般應(yīng)遵循以卡原則:的全印工國(guó)網(wǎng);配制鮑低墊僥岱導(dǎo)謀氛卿作為煉焦胸?zé)嵩?摻系藐綺痧包插觀昃橋腎敝有尋數(shù)鴨喚衾部工序和甲醇售價(jià)誠(chéng)循臧后妻序體現(xiàn)故臆時(shí)圖可以抽取甲.(物科平衡);醇和CO裝置的多服練蜘翊交送持送認(rèn)精紺幽然偉腹系蔡統(tǒng)內(nèi)的各計(jì)單諾感間猗確定的數(shù)字關(guān)聯(lián)混系統(tǒng)。垂要?dú)怏w淝種操慧覺圖n。生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化問題據(jù)物料蘋衡婉率、組分、原料及公用工程消耗工藝察繞衍強(qiáng)曼睽帶果有二求的爹曼性和矍C和質(zhì)蔡統(tǒng)模型甜浼花滉算結(jié)巢或有用現(xiàn)實(shí)工程數(shù)雜性,也為優(yōu)化提供了青景。生4平題優(yōu)化向題糖( 島物洗率。組分愿料及公思工程消耗的討論由來已血8期但貝有完弋ERP- -MES- -PLC和質(zhì)鼻指標(biāo)氧吸翻材條數(shù)據(jù)6價(jià)格裝成本和利( DCS) 3層信!樹速糖863計(jì)凝業(yè)貼近紅藝裝置瀾氦)咽淞驗(yàn)證:德士古制氣、制氫、南北城工儲(chǔ)喬能綠1945 時(shí)，毋保市廣極技級(jí)高霞工市煤=根據(jù)鍬期原則并綃合江海焦化實(shí)際,優(yōu)化模[收稿日期2009- -1 1.29型以2套(圖1中僅畫出1套) CHB aH _CO裝 置[基金項(xiàng)目]科技部863計(jì)劃資助項(xiàng)目, 2006AA042171。[作者簡(jiǎn)介]潘兆鴻(1945- -) , 男,上海市人,教授級(jí)高級(jí)工為核心,包括空分、德士古制氣、制氫、南北城程師。市煤氣摻混和焦?fàn)t代道氣制備等工序。3中氮肥第3期焦?fàn)t錢遂煤氣翥篷囂摻湛城棗燃?xì)饨範(fàn)t代道煤氣十北區(qū)摻混城市氣煤菇乒發(fā)熱T 2p041港佬.冷禳}'躁州∞*l回收F| 30冷箱壓編_C0凈化 五糖餾|:0)崗妒骨犀購(gòu)羧啊嘻鱉奴黼氣夕譯繚習(xí)?| 100「合威H精餾7CH.OHL|凈化[高樂氧湛城棗燃?xì)饷捍挤N燃?xì)庀到y(tǒng)流程未意南區(qū)摻混城市燃?xì)鈭D1煤制甲醇和燃?xì)庀到y(tǒng)流程示意確策變量和目標(biāo)函數(shù)約束關(guān)系共有78個(gè),分別屬于以下類模型的約束關(guān)系共有78個(gè)，分別屬于以下量是優(yōu)化評(píng)算生持習(xí)最的構(gòu)成目標(biāo)函決策變量是優(yōu)化許算中得求取的構(gòu)成縣標(biāo)函類型。(于莖凌程確賓的單元裝置之閶舶連接數(shù)的未知變量。模型中共設(shè)立30個(gè)決策變量,田色括6俐睜特帚腑鳥，等褻疊麗生產(chǎn)負(fù)關(guān)系由圖1確定,如:甲醇裝置的凈化氣除了去翻1派荷，城市煤氣和焦?fàn)t代道煤氣的負(fù)荷吸其組成合成外，還可以抽出- -部分去南、北區(qū)摻混或去躑醋錒}(圖1中標(biāo)有箭頭的流股的流率均為決策變量)。PSA裝置產(chǎn)氫，PSA 裝置的當(dāng)量解吸氣去北區(qū)摻私街雕讞饗目標(biāo)函數(shù)瞍月標(biāo)麗類婚盛為茌自精體在目前體混，這樣的物料流向需要用幾個(gè)變量之間的約束聯(lián)制下，折舊、工資和管理費(fèi)多為剛性的。因批設(shè)關(guān)系來表征。s工許壽關(guān)定F=S-Q,其中: F為邊際效益，S為銷售收(單羌奚醬買的物料並衢美素每每個(gè)人，Q為物耗和公用工程消耗成本。它們的原則節(jié)點(diǎn)的進(jìn)出流股應(yīng)達(dá)成質(zhì)量平衡和組分平衡，蒂'表達(dá)式為S=E銷售價(jià)x決策變量中的商品量,有反應(yīng)的單元(變換、合成等)進(jìn)出物料組分Q= E原料或公用工程單價(jià)x完全消耗系數(shù)滅決應(yīng)符合反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量關(guān)系。策變量。(3) 各單元裝置，包括龍壅羌曩的嚳外啪血鳳血從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)得到的直接消著系數(shù)，審?fù)度水a(chǎn).束，任備單元裝戢機(jī)包韜俅型機(jī)泵的皺到約數(shù)據(jù)得到的置接溝耗系數(shù)威中密接員產(chǎn)如甲醇裝塔板漏液或壓縮機(jī)喘振等因素，有的還有下限的雛肌劇建服置的德士古氣、變換氣、凈化氣、CO裝置的廢約束。椰照國(guó)腿約熱氣、非變換凈化氣等)的完全消耗系數(shù)以及(4)產(chǎn)品必須滿足的質(zhì)量要求，南、北區(qū)由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回歸得到的--些關(guān)聯(lián)式(如大型機(jī)摻混后的城市燃?xì)鈶?yīng)分別遭足熱值、Web 指婁組電耗或驅(qū)動(dòng)蒸汽耗與排氣量之間的非線性關(guān)系)，逐個(gè)、精確地描述電、煤、焦、蒸汽等消指標(biāo)。耗與決策變量之間的關(guān)系。傳統(tǒng)離線生鉀劃優(yōu)(5)由外部環(huán)境或市場(chǎng)決定的因素,有時(shí)最軍叩咖際B1覷打損化時(shí)，這類數(shù)據(jù)取自設(shè)計(jì)值或財(cái)務(wù)報(bào)表的統(tǒng)計(jì)還需要添加某些約束，如醋酸廠負(fù)荷變化對(duì)CO值，用常數(shù)代替關(guān)聯(lián)式，這種與實(shí)際狀豫的偏離氣用曲彈部環(huán)境戧篩碭秧筵的因纂,有時(shí)往往使傳統(tǒng)離線生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化出現(xiàn)差異尚約束條件的考慮是一項(xiàng)細(xì)致的工作。 少了,咖勤椰1.3 建立約束關(guān)系優(yōu)化結(jié)果不可行;條件之間矛盾了，優(yōu)化運(yùn)算師慨麒系統(tǒng)邊界和目標(biāo)函數(shù)確定后。約束條件是由可行解系統(tǒng)的特征和性能決定的。約束條樣是目標(biāo)函數(shù)1.4冼耋處曇求勇縲致的工作。少了，的遞藥，著嶴究成秦爵數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)運(yùn)經(jīng)歷了1.1~1.3的步驟后，得到了如下的界和鼻標(biāo)憾憋確家盾r程墊棗條詵是由生廠計(jì)劃優(yōu)化模型:優(yōu)型及其求解方法面的地小1.1-1.3的步驟后,得到了如下的。c帕云何1野工昱太果鼓出奠:墊莫武仗塵10中氮肥第3期(6)將處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。部分。輸入部分的”計(jì)劃產(chǎn)量"和”產(chǎn)品及原-旦啟動(dòng)計(jì)劃優(yōu)化系統(tǒng)后，將自動(dòng)讀人數(shù)據(jù)中氮料價(jià)格"共20個(gè)數(shù)據(jù)由ERP提供當(dāng)頭值,“直中間件準(zhǔn)備姑的翰齷絡(luò)耨嫩輸病詢戾簌翦酪。h耪消耗系數(shù)的和件 氛體組分"恭盟徐數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)的平均值)旦啟峰敢模梨系麴,觸岑牘簣聶據(jù)料臥火:D6S骸狼系敞握瘓獲期前7殖h的平均擎，得到憂化雌算結(jié)果}組傲籬理者考慮調(diào)整計(jì)h揸料其余"媒氣質(zhì)量指標(biāo)共秘“個(gè)生崩裝置能力"劃,并將鱉媚俘均筻系數(shù)搪攆型稹查餉和趨勢(shì)|典8爺數(shù)據(jù)曲便角暑劉黷谫磴修做鲅確認(rèn),當(dāng)分析n擎，得到優(yōu)化計(jì)算結(jié)果，供管理者考慮調(diào)整計(jì)熊,輸戶“藶氣懸轡嶄裝生樓器的當(dāng)前狀態(tài)。劃，并將備分存人關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，供查詢和趨勢(shì)共58答瓣史裝票成營(yíng)認(rèn)值督嚴(yán)或需點(diǎn)出”運(yùn)行”3 MES生 親杜劃系統(tǒng)簡(jiǎn)介按銀并鬟步翼的對(duì)模型進(jìn)行尋優(yōu)運(yùn)算。優(yōu)化結(jié)該軟件蔡統(tǒng)產(chǎn)射婪要綾筒ES服務(wù)器和客戶暴在計(jì)輸博時(shí)祿工進(jìn)林8優(yōu)通素巷祝9多個(gè)數(shù)據(jù)端計(jì)算機(jī),操侮篼僳統(tǒng)界再友好。M系編貝暴樣分蝎供輸屈戶目限天篇幅表爽里仍選殿捅6個(gè)工況為輸入、輸詘算部分操作用使,需要處理 的毆是輸粉擲駿抬憑化計(jì)算緒果列趕襞韌選裝26個(gè)工況為輸入、輸出2部分，用戶需要處理的只景輸克下優(yōu)部分省化結(jié)纂結(jié)果列于表1、表2。表1變工況下優(yōu)化計(jì)算 的結(jié)果產(chǎn)量消耗城市煤氣甲醇Co H2效益成本電煤小焦中焦 蒸汽1 蒸汽2況/%/m3.h-1 /t.d-1 /m3.h-1 /m3.h-1/kW.h.h-1 /t.d-1 /t.d-1 /t.d-1 /t.d-1 /t.d -11133 0003637300 3 100 100 100 36 1621 747366-8.5 48.623837 3003 100101.2 101.436 2671 74938-8.49.3116 700567300 3 100 105.2 102.3 36 5991769 392-8.7 .55. 5631110.1 103.736 91177740757.9160 400337300 3 100 107.4 121. 137 2951 7445017-8.247.7166 70025773003100106.1 118.5 36 2851 7354253-7.544. 9表2變工況下?lián)交鞖饨M分氣量m'/h南區(qū)線北區(qū)線GIWGUGI wG兄摻混量焦?fàn)t氣爐氣凈化氣天然氣氮?dú)鈸交炝?焦?fàn)t氣爐氣爐氣凈化氣天然氣氮?dú)?78500 37500 11 40029 60056300 28900 22 100 1 3001200 2 10078 500 237 680400 132400 9 70009 6o26 000 0655900 33 2809026 40@2 120900 1 3db1200 2 100200 2 100268400 3257800 39800 15 70026 oot 506939%0 35 9g02219286 4o3 57900430858003788 22500 9, 5o8900 0 28品598。20o84022 1001200 2 100265 600,751003323002600o102 100i 103000 38500 21 500 9300 29500 4 10065200 28000 20 20011 60001200210075100一3230027500260010200260086800342002450023200610300038500215009300295004100C652..eohee2nu2u226091NewYonk,200 21004結(jié)語(yǔ)Graw- Hill Company, 1995: 184-192MES煤制甲醇工廠生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化系統(tǒng)為流[2]rntegration in'the proceonhaustppestt Rew York : M4結(jié)語(yǔ)程工業(yè)企業(yè)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，獲取機(jī)會(huì)利潤(rùn)配置了chllenges [J]. AIChE Symp Ser 3204 94515-26Ihomas F Edgar, David'M Himmelblau, Leon s lLasdon.MES煤制甲醇為基化壘產(chǎn)業(yè)評(píng)戈矯浼花繁纜務(wù)警據(jù)2 Perkins FgtD.prann -Wdenx olumz on : optunutieis andOptimization of chemical processes, 2nd-ed [M]. New York:程工業(yè)企魄篷整重野詳昴挖換敢執(zhí)豎糴渴皚五暫的wihlwmsmdansyS 58535e" 320. 94: 15-26工具,也為煤化工企業(yè)進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)、財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)[]瑞主弘軾嘿宏宇只姓桂系統(tǒng)上程概論吐明.北? s Lasdon.科秋出孵社,0200f :C釁2時(shí)processes , 2nd- ed[ M . New York :的綜合運(yùn)用,深層挖掘和使暗芨饋提供了新的[5]何嶸Q輪王過程danM ]. zdb京:轍北嫦出版社，環(huán)境。[1 ] Bodington, C Edward. Planning， scheduling and control[4]張瑞生2?3型弘輥3;梁宏宇.過程系統(tǒng)工程概論[M . 北京:科學(xué)出版社, 2001 : 241- 245[參考文獻(xiàn)][5]何小榮.化工過程優(yōu)化[M.北京:清華大學(xué)出版社,[1] Bodi ngtor殼Edward. PI ann ng, scheduling and contral2003 : 223- 244 , 323- 333