流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法及系统与流程

1.本技术涉及工业控制领域，尤其是涉及流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法及系统。


背景技术：

2.工业流程，也称工业过程，是指通过物理变化和化学变化进行的生产过程，工业流程往往由多个控制回路组成，各个控制回路之间由不同的节点进行连接；对于石油化工领域的工业流程控制系统，自控率和平稳率是两个非常重要的指标，而这两个指标需要通过控制回路进行计算，针对上述相关技术，发明人发现，由于石油化工领域的工业流程控制系统中的控制回路种类多，数量大，导致控制回路统计困难，进而导致自控率和平稳率计算困难。


技术实现要素：

3.本技术提供一种流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法及系统，具有提高了自控率和平稳率的计算便捷性的特点。
4.本技术目的一是提供一种流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法。
5.本技术的上述申请目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法，其中，自控率是根据投自动的控制回路数、总控制回路数和不参与统计的控制回路数得到；平稳率是根据满足平稳要求的控制回路数、总控制回路数和不参与统计的控制回路数得到；本统计方法中计算不参与统计控制回路数的步骤如下，包括：获取每一控制回路的输入参数，所述输入参数包括人工输入参数和自动采集输入参数；当有人工输入参数时，计算历史输入参数中人工输入参数的变化对控制回路的影响得到计算结果；根据计算结果判断是否将所述控制回路标记为不参与统计的控制回路。
6.通过采用上述技术方案，获取每一控制回路的输入参数，并通过对输入参数的种类进行判断，对不同种类的每一输入参数进行判断，进而判断出相应的控制回路受人工输入参数的影响，通过这种方式判断出每一控制回路是否应该被纳入不参与统计的控制回路，对具体的参数进行判断，提高了计算流程工业控制回路自控率和平稳率的便捷性和准确性。
7.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述获取每一控制回路的输入参数的步骤包括：根据每一控制回路得到与控制回路对应的数据产生节点；根据数据产生节点得到输入参数的数据和种类。
8.通过采用上述技术方案，根据每个控制回路连接的节点可以得到，从该节点输入
的参数数据以及相应的种类，即，输入参数为人工输入还是自动采集输入，通过这种方式，提高了输入参数获取的准确性和效率。
9.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述计算历史输入参数中人工输入参数的变化对控制回路的影响得到计算结果的步骤包括：计算历史输入参数中预设时间内人工输入参数的输入频次；将所述输入频次与预设频次进行比较，若输入频次不小于预设频次，则将对应的控制回路的计算结果设置为不参与统计；计算历史输入参数中每一输入参数的平稳率，并根据平稳率判断是否将对应的控制回路的计算结果设置为不参与统计。
10.通过采用上述技术方案，先计算人工输入参数的频次，然后对频次进行比较，如果人工输入参数的频次较高，就说明对于当前控制回路来说，人工输入参数是一个重要的影响因子，那么就将当前控制回路的计算结果设置为不参与统计；然后再计算每个输入参数的平稳率，通过平稳率可以反映出输入参数是否平稳，然后再根据计算结果判断是否将对应的控制回路的计算结果。
11.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述计算历史输入参数中每一输入参数的平稳率，并根据计算结果判断是否将对应的控制回路的计算结果设置为不参与统计的步骤包括：判断输入参数的种类；若输入参数为人工输入参数，则调取预设的参数范围，判断人工输入参数是否落入预设的参数范围内，若不落入，则将计算结果设置为不参与统计；若输入参数为自动采集输入参数，则调取预设的平稳值范围，判断自动采集输入参数值是否落入预设的平稳值范围，若不落入，则将计算结果设置为不参与统计。
12.通过采用上述技术方案，可以对输入参数进行具体分析和处理，并通过输入参数来判定相应的控制回路是否需要被纳入不参与统计的控制回路，通过这种方式提高了计算自控率和平稳率的便捷性和准确性。
13.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述不参与统计的回路包括，具有报废手续的管线、单元或装置上的控制回路;由于先进控制或顺序控制系统替代，导致无法长期投用的控制回路;控制阀长期100%全开的控制回路。
14.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，还包括：在计算投自动的控制回路数时，需要对单回路和复杂回路分别进行计算，所述复杂回路包括串级回路、超驰控制回路、选择控制回路和选择加串级控制回路；所述单回路按1个控制回路数统计；所述串级回路按2个控制回路数统计；所述超驰控制回路按参与选择的pid控制器数统计；所述选择控制回路根据noom表决制进行统计；所述选择加串级控制回路的统计方式按串级回路统计方式或选择控制回路统计方式。
15.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，还包括：在计算满足控制平稳率要求的控制回路数时，需要对每个控制回路进行计算后得
到计算结果；将所述计算结果与预设的基础条件进行匹配，判断所述计算结果是否满足基础条件；若满足，则说明控制回路满足平稳率要求；若不满足，则说明控制回路不满足平稳率要求。
16.本技术目的二是提供一种流程工业控制回路自控率、平稳率统计系统。
17.本技术的上述申请目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种流程工业控制回路自控率、平稳率统计系统，包括：获取模块，用于获取每一控制回路的输入参数；计算模块，用于当有人工输入参数时，计算历史输入参数中人工输入参数的变化对控制回路的影响得到计算结果；判断模块，用于根据计算结果判断是否将所述控制回路标记为不参与统计的控制回路。
18.本技术目的三是提供一种智能终端。
19.本技术的上述申请目的三是通过以下技术方案得以实现的：一种智能终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行的上述流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法的计算机程序指令。
20.本技术目的四是提供一种计算机介质，能够存储相应的程序。
21.本技术的上述申请目的四是通过以下技术方案得以实现的：一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法的计算机程序。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：通过对每个控制回路的输入参数的分析，并且对每个输入参数采用不同方式进行处理和比较，通过输入参数来判定相应的控制回路是否需要被纳入不参与统计的控制回路，通过这种方式，提高了流程工业控制回路自控率和平稳率的计算便捷性和准确性，相较于人工计算提高了计算效率。
附图说明
23.图1是本技术实施例中流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法的流程示意图。
24.图2是本技术实施例中流程工业控制回路自控率、平稳率统计系统的结构示意图。
25.附图标记说明：1、获取模块；2、计算模块；3、判断模块。
具体实施方式
26.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例作出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员
在没有做出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.下面结合说明书附图对本技术实施例做进一步详细描述。
29.本技术提供一种流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法，所述方法的主要流程描述如下。
30.如图1所示：步骤s101：获取每一控制回路的输入参数，所述输入参数包括人工输入参数和自动采集输入参数。
31.步骤s102：当有人工输入参数时，计算历史输入参数中人工输入参数的变化对控制回路的影响得到计算结果。
32.步骤s103：根据计算结果判断是否将所述控制回路标记为不参与统计的控制回路。
33.在石油化工领域中，一般在工厂中都是通过控制系统完成整体的工业流程控制，控制系统中包含有多个控制回路和数据产生节点；每个控制回路之间通过数据产生节点进行连通，数据产生节点连接控制回路，并向控制回路中输入参数，控制回路接收到参数后进行相应的处理；而对于整体控制回路而言，自控率和平稳率是评估控制回路较为重要的两个参数；其中，自控率=投自动的控制回路数/（总控制回路数-不参与统计的控制回路数）再乘以100%得到的；平稳率=满足平稳要求的控制回路数/（总控制回路数-不参与统计的控制回路数）再乘以100%得到的。
34.通过上述计算公式可以得到，无论是计算自控率还是平稳率，都需要先计算出不参与统计的控制回路数，而相关技术中一般是通过人工的方式进行计算，但是对于石油化工领域而言，往往一个大型工厂中控制系统的控制回路种类较多，数量较大，导致对不参与统计的控制回路数的计算较为困难，进而导致计算自控率和平稳率较为困难，即使计算出来结果精确性也较低。
35.为解决上述问题，本技术实施例中，首先获取每一控制回路的输入参数；这里的输入参数包括人工输入参数和自动采集输入参数，在整体控制系统中，每个控制回路都是由数据产生节点输入参数，那么想要获取到控制回路的输入参数，就需要通过数据产生节点获取；根据每一控制回路得到与控制回路对应的数据产生节点，然后再根据数据产生节点得到输入参数的数据和种类，输入参数的数据就是指输入参数的具体信息，输入参数的种类就是指该输入参数为人工输入参数还是自动采集输入参数；例如，从数据产生节点a得到输入参数b和c，输入参数b为人工输入参数，具体信息为流水量3l，输入参数c为自动采集输入参数，是通过温度传感器传输的数据，具体信息为温度23℃。
36.可以理解的是，根据数据产生节点得到输入参数的数据和种类是相关技术中常用技术手段，在此不再赘述。
37.在得到了控制回路的输入参数后，根据输入参数的种类可以判断出输入参数为人工输入参数还是自动采集输入参数；当输入参数为人工输入参数时，需要计算历史输入参数中人工输入参数的变化对控制回路的影响。
38.可以理解的是，对于一个控制回路而言，如果输入参数为人工输入参数，那么就存在该控制回路是受到人工输入参数影响的可能性，那么就需要对相关信息进行分析，计算历史输入参数中人工输入参数的变化对控制回路的影响，以保证计算不参与统计的控制回
路数的准确性。
39.在本技术实施例中，计算历史输入参数中人工输入参数的变化对控制回路的影响得到计算结果的步骤如下：首先计算历史输入参数中预设时间内人工输入参数的输入频次，然后将输入频次与预设频次进行比较，若输入频次不小于预设频次，则将对应的控制回路的计算结果设置为不参与统计；上述过程是针对人工输入参数而言，对于每个控制回路而言，首先要计算在预设时间内人工输入参数的输入频次；可以理解的是，本技术实施例中通过爬虫获取到历史输入参数大数据，在获取到历史输入参数时，可以获取到历史输入参数的具体信息，其中包括输入参数的数据、种类和时间；然后根据预设时间，在预设时间范围内计算人工输入参数的输入频次，并将该频次与预设频次进行比较。
40.例如，历史输入参数在十分钟内输入了五次信息，而预设频次是十分钟内输入四次信息，那么就说明该历史输入参数对控制回路影响较大，在控制回路工作过程中需要经常向控制回路人工输入相关数据，那么该控制回路就会被列为不参与统计的控制回路，因为该控制回路受到的人为因素影响较大；需要注意的是，例子中的历史输入参数若为十分钟内输入四次信息，与预设频次一样，也说明该历史输入参数对控制回路影响较大，只有小于预设频次才说明历史输入参数对控制回路影响不大。
41.而对于输入参数是自动采集参数的，需要计算历史输入参数中每一输入参数的平稳率，并根据平稳率判断是否将对应的控制回路的计算结果设置为不参与统计。
42.本技术实施例中对于评判每一输入参数的平稳率的步骤包括，先判断输入参数的种类；若输入参数为人工输入参数，则调取预设的参数范围，判断人工输入参数是否落入预设的参数范围内，若不落入，则将计算结果设置为不参与统计；若输入参数为自动采集输入参数，则调取预设的平稳值范围，判断自动采集输入参数值是否落入预设的平稳值范围，若不落入，则将计算结果设置为不参与统计。
43.可以理解的是，在判断每个输入参数的平稳率时，不仅可以计算出不参与统计的控制回路，同样可以计算出满足平稳要求的控制回路数；在本技术实施例中，在计算每个输入参数的平稳率时，若平稳率满足，则说明相应地控制回路满足平稳要求，若平稳率不满足，则说明相应地控制回路不满足平稳要求，若不满足平稳要求，则将相应的控制回路的计算结果标记为不参与统计。
44.在判断每个输入参数的平稳率的过程中，先判断输入参数的种类；若输入参数为人工输入参数，那么就将人工输入参数与预设的参数范围进行比较；而对于预设的参数范围是根据控制回路的测量值和设定值确定的，即，对于人工输入参数而言，有预设的最大值和最小值，那么在输入参数是，人工输入参数不能超过最小值与最大值之间的范围，若超出，则说明该人工输入参数不平稳。
45.对于自动采集输入参数而言，一般来说，自动采集输入参数是通过传感器等检测设备得到的，大多数都是具体的数值，例如，温度值、湿度值、空气中水分含量等，那么对于这种有具体数值的参数而言，就需要将自动采集输入参数的具体参数值与预设的平稳值范围进行比较，判断该自动输入参数是否落在预设的平稳值范围内，例如，温度的平稳值范围为3℃-5℃，而自动输入参数只要在这个范围内就说明，自动输入参数较为平稳，即便产生了变化，变化量也较小，若超出这个范围，那么就说明该自动输入参数不平稳，变化量较大，
那么就将相应的控制回路的计算结果设置为不参与。
46.在对每一参数判断完之后会得到相应的计算结果，计算结果中标记了相应的控制回路是否为不参与，最后根据结算结果计算不参与统计的控制回路的数量即可，然后再将该数量值输入到公式中进行计算，最终就会得到控制回路的自控率和平稳率。
47.在本技术实施例中，对于不参与统计的控制回路还有补充说明，具体包括三种情况，这三种情况下的控制回路不需要进行计算和分析，就可以直接被标记为不参与统计的控制回路。
48.具体为，具有报废手续的管线、单元或装置上的控制回路；由于先进控制或顺序控制系统替代，导致无法长期投用的控制回路；控制阀长期100%全开的控制回路；上述三种情况的控制回路均会被直接标记为不参与统计的控制回路。
49.通过上述过程对不参与统计的控制回路数的计算，相较于相关技术中人工进行统计的方式，提高了对控制回路数的计算的便捷性和统计效率，降低了出现对不参与统计的控制回路数的统计错误的可能性，提高了对不参与统计的控制回路数的统计的准确性。
50.可以理解的是，通过上述过程可以计算出不参与统计的控制回路数；然后根据公式就可以计算出自控率和控制平稳率。
51.在计算自控率的过程中，得到了不参与统计的控制回路数，再分析出投自动的控制回路数，分别代入公式中进行计算即可得到自控率；具体地，投自动的控制回路数分析过程如下。
52.投自动的控制回路包括单回路和复杂回路；其中，单回路包括分程控制回路和比值控制回路，对于单回路而言，按照1个控制回路进行统计，若控制回路投入自动状态则算自动，否则算手动。
53.复杂回路包括串级控制回路、超驰控制回路、选择控制回路和选择加串级控制回路；其中，串级控制回路包括主回路和副回路两种，因此对于串级控制回路而言，按照2个控制回路进行统计；当副回路投入自动、串级、主控、外给定等状态，均算自动，否则算手动；如果副回路投入串级或者主控时，主回路投自动则算自动，投手动则算手动；如果副回路没有投入串级或者主控，无论主回路投自动还是手动，均算手动。
54.超驰控制回路也叫选择性控制回路，包括高选控制回路、低选控制回路和分程加超驰控制回路；超驰控制回路是一种在控制系统的基础上增加了限制条件的复杂控制回路；超驰控制回路包括正常控制回路和取代控制回路，正常工况下，正常控制回路工作，取代控制回路不工作；当工况符合限制条件时，取代控制回路工作，正常控制回路不工作，直到工况再次不符合限制条件时，正常控制回路恢复工作，取代控制回路停止工作。
55.例如，对于一种加氢装置氢气压缩机而言，压缩机出口压力与入口压力两个控制回路为高选控制：当正常工况时压缩机出口压力正常控制，给出信号在0~100%，入口压力控制不生效，给出信号为0；当装置出现异常时，出口压力控制回路给出信号持续降低，入口压力控制回路给出信号持续增加直至超过出口压力控制给出的信号后，此时压缩机系统由入口压力控制，压缩机出口压力不起控制作用；随着装置逐渐调整，压缩机恢复正常工况，出口压力控制给出信号持续增加至超过入口压力控制给出信号后，压缩机恢复由出口压力进行控制。压缩机出口与入口两个压力控制回路即构成超驰控制。
56.选择控制回路是一种基于noom表决制的控制回路，例如，选择控制回路可以为三
选二控制回路，对于这种控制回路就是按三个控制回路进行统计；即，m选n控制回路按照m个控制回路进行统计；其中，只要有n个控制回路投用自动，就算投入自动，否则算手动。
57.选择加串级回路包括两种形式，一种是主控与串级控制之间选择按照串级回路的统计方法进行，原则上不鼓励投用主控；另一种是串级主回路选择n个副回路，按串级回路和n-1个单回路进行统计。
58.具体地，选择加串级控制回路是指在一个复杂控制逻辑中既包含了串级逻辑关系，又包含了选择控制逻辑；其中，一种是主控和串级控制之间选择，按照串级控制回路的统计方式进行；此时，整体控制系统可以分成两个部分，串级控制逻辑为一组单独的控制逻辑，主控回路为一组单独的控制逻辑；利用选择逻辑关系将两组单独的控制逻辑构成选择控制关系；例如，针对于某装置的减压塔液位控制逻辑中，液位控制回路与减压塔底去下游装置流量回路构成串级控制回路，同时减压塔液位控制存在主控逻辑，即液位主控回路也可直接作用至执行器，液位流量串级控制回路与液位主控回路构成选择控制逻辑，选择后控制调节器，在此逻辑中液位流量串级控制回路与液位主控回路的逻辑关系即选择加串级控制；另一种是串级主回路选择n个副回路，按串级回路和n-1个单回路进行统计；此逻辑中存在一个串级主回路，多个串级副回路，串级主回路可以选择任意控制其中一路或多路构成串级逻辑进行调控。例如国内某装置减压炉进料流量存在8路支路流量控制，常压塔液位控制为主回路。在此逻辑中，液位主回路可任意选择8路支路中的一路或者多路与之构成串级控制逻辑，此逻辑即选择加串级控制回路的另一种形式。
59.需要注意的是，为了避免出现为投自动而投自动的现象，需要严格控制阀位设置；对于设置有阀位上下限的控制回路，如果阀位的当前值与阀位上限值或阀位下限值的绝对值，其中有一项在5%之内就算手动。
60.在通过上述方式计算出投自动的控制回路数后，然后再配合不参与统计的控制回路数进行公式计算就可以得到控制回路的自控率。
61.对于计算控制回路的控制平稳率而言，需要分析满足平稳要求的控制回路数；在分析控制回路是否满足平稳要求时，需要通过三个基础及条件进行判断；其中第一个基础条件为，根据工艺卡片判断控制回路是否平稳，一般适用于手动和自动控制回路，通过设置控制回路的实际测量值的上下限阈值进行判断，若控制回路的实际测量值处于上下限阈值范围内，则控制回路满足平稳要求，否则算不平稳。
62.第二个基础条件为根据控制回路的实际测量值和设定值的差值判断控制回路是否平稳，该方式适用于自动控制回路，通过设置实际测量值伴随设定值的波动范围来判断控制回路是否平稳；其中，分别计算出实际测量值与设定值的差值的第一绝对值，及阀位值与阀位值指数加权均值的差值的第二绝对值；然后将第一绝对值与测量值偏差范围进行比较，将第二绝对值与输出值偏差范围进行比较，只有当第一绝对值不小于测量值偏差范围且第二绝对值不小于输出值偏差范围时，该控制回路满足平稳要求，否则不满足；需要注意的是，这里的测量值偏差范围对于不同的控制回路取值不同，其中对于流量和压力回路而言，测量值偏差范围为设定值量程的0.5%-1%；对于温度回路而言，取设定值量程的1%或3.5℃其中的极小值；对于液位和其他控制回路而言，取设定值量程的5%；对于氧含量回路而言，取设定值量程的3%；而输出值偏差范围为5%；阀位值指数加权均值是反映前6-8个采集周期的阀位值的变化均值。
63.第三个基础条件是根据控制回路测量值判断控制回路是否平稳，适用于手动控制回路；分别计算出实际测量值与测量值指数加权均值的差值的第三绝对值，及阀位值与阀位值指数加权均值的差值的第四绝对值；然后将第一绝对值与测量值偏差范围进行比较，将第二绝对值与输出值偏差范围进行比较只有当第一绝对值不小于测量值偏差范围且第二绝对值不小于输出值偏差范围时，该控制回路满足平稳要求，否则不满足；需要注意的是，这里的测量值偏差范围与第二个基础条件中的测量值偏差范围相同，输出至偏差范围及阀位值指数加权均值也均与第二个基础条件中的相同；而测量值指数加权均值是反映前6-8个采集周期的实际测量值变化均值。
64.可以理解的是，第一个基础条件和第二基础条件适用于自动控制回路，只要有一个条件不满足则说明控制回路不平稳，只有当两个条件均满足时才平稳；而第一个基础条件和第三个基础条件适用于手动控制回路，只要有一个条件不满足则说明控制回路不平稳，只有当两个条件均满足时才平稳；在三个基础条件中，基础条件一是为了适用于装置提量或减量等情况，往往设计得很宽，使得装置很容易达到平稳的条件，并且当满足了第二个基础条件和第三个基础条件时，第一个基础条件都会满足。
65.通过上述方式计算出满足平稳要求的控制回路数，然后搭配不参与统计的控制回路数即可计算出控制回路的控制平稳率。
66.本技术还提供一种流程工业控制回路自控率、平稳率统计系统，如图2所示，一种流程工业控制回路自控率、平稳率统计系统包括，获取模块1，用于获取每一控制回路的输入参数；计算模块2，用于当有人工输入参数时，计算历史输入参数中人工输入参数的变化对控制回路的影响得到计算结果；判断模块3，用于根据计算结果判断是否将控制回路标记为不参与统计的控制回路。
67.为了更好地执行上述方法的程序，本技术还提供一种智能终端，智能终端包括存储器和处理器。
68.其中，存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令以及用于实现上述流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法的指令等；存储数据区可存储上述流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法中涉及到的数据等。
69.处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，调用存储在存储器内的数据，执行本技术的各种功能和处理数据。处理器可以为特定用途集成电路、数字信号处理器、数字信号处理装置、可编程逻辑装置、现场可编程门阵列、中央处理器、控制器、微控制器和微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本技术实施例不作具体限定。
70.本技术还提供一种计算机可读存储介质，例如包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read only memory，rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该计算机可读存储介质存储有能够被处理器加载并执行上述流程工业控制回路自控率、平稳率统计方法的计算机程序。
71.以上描述仅为本技术得较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术
方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本技术中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。