第3期氮肥2010年5月M-Si zed n erogenous Fertilizer progressMay中氮肥3基吁MS的甲醇哩儼產(chǎn)計劃優(yōu)化3∞基于M的趣酪T其齏缺劃優(yōu)化(1.上海交大工業(yè)自動化工程研究中心,上海2002332.上海交通大學潘攏觴00翹3髖,金牒化氍司,上海200241)(1.上海交大工業(yè)自動化工程研究中心,上海200233;摘要]基于MS僐患慈戣產(chǎn)讠佻系統(tǒng)在詼颸錮郾醇坵海尹狻珹功。本文介紹了優(yōu)化模型的建立和運行。模型的系數(shù)經(jīng)MS信息總線從D∝S和ERP刷新,更新的模型和它當前的優(yōu)化不斷地適基于MES信息總線的生產(chǎn)計劃優(yōu)化系統(tǒng)在大型煤制中醇工廠開發(fā)成功。本文介紹了優(yōu)化模更新的模型和它當前的優(yōu)化不斷地適[中圖分糞曩詞哩執(zhí)行汞察鹹極識碼介劃;[瘰萆104-9932(2010)03-0007-04[中圖分類號]TU996[文獻標識碼]A[文章編號]1004-9932(2010)03-000704MES--based Pr oduct i on Pl an Oot i m zat i on for Met hanol PlantMESsed Production Plantimization for metthanol planthaohon91 ZHAo Xi aNa hui 3‰nZhir on92(1. Shanghai shanghai jiao Da Industrial automatio egigneeringResesarch Centent Sharighh2gb200233 Chi na233, China;shanghanghiagtogng Vneersityy, sfaagahaio 2992 china i na3. Shanghang/ekin Co., Ltd Shngwha2o 249 Chin hi na)Abstract :Abstract nAn iine pseodpcaduortiopl phanopptinmiizatioprfof or largargales eahe bieed hesadorptahenels pl ant wasdevel oped da epedap是is由出ehe建hsfr幣 uhatuiladorDfof d中 ruddell由 anit ittalireadriz atliooroefmeiegbefafi dients of therodel are medelviera甲e地四pE巴F出迪§ agkusughe常 etipgall nrefreyhedemqeheandialel and itsopt f naen's8Ptieraon speeies pets eeded tapa pt to new and haig ngryrtanseancesKey words: manufacturing execution systemolan; coal; methanol; optimizationKey Wbr ds: anuf act ursyst en MEonpl an; coal et hanol opt i m zat i on運行狀況和市場變化的優(yōu)化模型才有了賴以支撐0引言引言諑裾和市場變化的優(yōu)化模型才有了賴以支撐上海焦化有限公司是一家有50年歷史的大的物理基礎(chǔ)花數(shù)學模型的建立型煤侑企業(yè)。德士古水煤漿加壓氣化得到的合煤化海鯀钷主臟裸唯啄再族里1漿覺熱型的建立成氣主要題槽為學家列時聯(lián)連紫1是家統(tǒng)物號確通過模型所需研究的的氣源:然出新樓和燈對象,沒是紫名就發(fā)明確酒過模型所需研究的然氣摻混舶過長碧供敵械市應遵循網(wǎng)氵配制曾邾赭垡諄玀硎作為颎籣源氣摻鈽廄鉭輝懇儷嚼酪有嚀踉淾部工序和甲醇售價諶邾戒后瑀序慟噠可以抽取甲(葧科平衡)醇和〔O裝置的服￠諜誅轍燃偉穫系!內(nèi)啦醬浠眸更拽確定櫲豹數(shù)字關(guān)聯(lián)混系統(tǒng)。垂蘿氣棘流蓕操憊覓。生產(chǎn)計劃優(yōu)化問題物料蘋衡率、組分、原料及公用工程消耗工藝絮蕕皊暌?guī)图g的多悝和墅和質(zhì)垕統(tǒng)糢玍邾梚甍抨算綹彙可珓開現(xiàn)實工程數(shù)雜性,也煬化提儐皇絮以生;數(shù)撫花驗浙離的討論由來已日但只有完弋 CERP-MES--PLC和質(zhì)指原群及余周工程消耗中國煤化岔成本和利(Ds)3層信檜翻樹想貼餐復朔)地9CNMHG、南北城市煤′摑樅腺遡升絹褥恁化實際,優(yōu)化模[收稿日期]2009-11-29基金項目]科技部863計劃資助項目,2006AA042171型以2套(圖1中僅畫出1套)HBO4CO裝置作者簡介潘兆鴻(1945-),男,上海市人,教授級高級工為核心,包括空分、德士古制氣、制氫、南北城程師市煤氣摻混和焦爐代道氣制備等工序。中氮肥第3期焦爐錢遂煤氣中氪肥第3期焦妒代道煤丘回收冷】冷箱號減平圖p單本習德士古合成精 IH,OH湛城棗燃氣煤醇釉燃氣系統(tǒng)流程赤意南區(qū)摻混城市燃氣圖1煤制甲醇和燃氣系統(tǒng)流程示意確策變量和目標函數(shù)約束關(guān)系共有78個,分別屬于以下類量是憂評童媽轉(zhuǎn)局標圍成標函類型模型的約束關(guān)系共有78個,分別屬于以下數(shù)的未知變量。模型中共設(shè)立30個決策變量(丁跡猊醮甭的死蓑置之的達接H括裝游要生產(chǎn)負關(guān)系由圖1確定,如:甲醇裝置的凈化氣除了去繼荷,城市煤氣和焦爐代道煤氣的負荷痍萁組成合成外,還可以抽出一部分去南、北區(qū)摻混或去邈(圖1中標有箭頭的流股的流率均為決策變量)。PSA裝置產(chǎn)氫,PSA裝置的當量解吸氣去北區(qū)摻額滁目標函數(shù)函煤為在目的本在目前體混,這樣的物料流向需要用幾個變量之間的約束薯制下,折舊、工資和管理費多為剛性的設(shè)關(guān)系來表征。定F=S-Q,其中:F為邊際效益,S為銷售收單先裝置之間的物平衡美系入,Q為物耗和公用工程消耗成本。它情的原則節(jié)點的進出流股達成質(zhì)量平衡組辦滴個表達式為S=∑銷售價ⅹ決策變量中的商話量,有反應的單元(變換、合成等)進出物料組分Q=∑原料或公用工程單價×完全消耗系要決應符合反應的化學計量關(guān)系。你能獲策變量。i3)各單元裝置,包括大型量的丹邊豆血從實時籹掘得撲入產(chǎn)束,任緬單元農(nóng)杋餖型帆泵的約數(shù)據(jù)得到羈耗綮蘷或掊局產(chǎn)如甲醇裝塔板漏液或壓縮機喘振等因素,有的還有下限的燾置的德士古氣、變換氣、凈化氣、CO鐲的廢約束。題約熱氣、非變換凈化氣等)的完全消耗系數(shù)及(4)產(chǎn)品必須滿足的質(zhì)量要求,南、北區(qū)由時數(shù)都團的氣關(guān)肅的校圖離物遍套泰米,區(qū)系),逐個、精確地描述電、煤、焦、汽等消指標。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)境或市場決定的因素,有時指化時,這類數(shù)據(jù)取自設(shè)計值或財務報裴溮統(tǒng)計還需要添加某些約束,如醋酸廠負荷變化對CO值,用常數(shù)代替關(guān)聯(lián)式,這種與實際狀閥的偏離氣用量嬋郾境或電坳泱的箇豢,有時往往使傳統(tǒng)離線生產(chǎn)計劃優(yōu)化出現(xiàn)差異約束條件的考慮是一項細致的工作。少了,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)化運算魔妖凝系統(tǒng)邊界和目標函數(shù)確定后:約束由可行解系統(tǒng)的特征和性能決定的。約是甘標函數(shù)1.4徙段惹鬥早酉細煌仁。少了的乘界府精函敷進行尋優(yōu)運經(jīng)歷了1CNMHG了如下的界和昇抔贈熱彈牢屆專彩是由汗劃優(yōu)化型:優(yōu)型及其求解方法游讀3的步驟后,得到了如下的c千土工最大果吉臥奏本升第3期潘兆鴻等:基于MS的甲醇工廠生產(chǎn)計劃優(yōu)化mnf(戈i)30)優(yōu)化模型及一些物耗關(guān)聯(lián)式中的系數(shù)只有不st乃i(曼幫(歹=1,2潘兆鴻舒(S的甲慟菜自送線行著的工藝裝置和當天的市場狀g尼(劃M0-(1,2=r;278)30)況憂奀昦沒銠鹲耨銌掬檠據(jù),才能該模型是♂有3個袂葷彎量。,6個約束酥炒愆裯麟閃狹曇森鴝逹所頏,也才具方程(使用時會有增減)的俿化間颎,麴朿中洧現(xiàn)霂舶馩梼儉鴳暎俿猶孫統(tǒng)穅廠3層信有6個為等式是不騫。鋉8等患拮閫酌興姍囪崆邊際效益,也才具約束中有壅、(俫轡悆約鵪罐線伡守有現(xiàn)實的參考價值。生產(chǎn)優(yōu)化系統(tǒng)和工廠3層信束。也就嘉父境約有鹽不等線數(shù)息結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系如圖2。非線性規(guī)劃問當前財務、經(jīng)濟數(shù)據(jù)更新引|擎,經(jīng)輜輿墜殘憇輸個續(xù)睥俾甲劃毘ERP優(yōu)化計算屏蕠良奷魄硬妏煒科侭顥的騷性證哪得了滿意的算具有良好的適應性和很強的堅固性,取模型消耗系數(shù)MES優(yōu)化模型2實時數(shù)線巢集和數(shù)據(jù)中間件實時刷新2實時數(shù)據(jù)在線采集和數(shù)據(jù)中間件計算結(jié)果PLO2.1數(shù)據(jù)在線采集的必要性T是料線餓入成易2數(shù)警具紡物公倍結(jié)構(gòu)的關(guān)系煤制甲精a盒包園生廣優(yōu)化云統(tǒng)和氣、液三委的行然訊森死靳科連續(xù)產(chǎn)出連綠時作最S重簍獯鬻織成部分外,每天操入的某價桕困釆胸輯和贓運所成粳艨庹梨酴數(shù)據(jù)賡M連接MS程有所變儷有胛的珰眴銷簙脩?郤場怏俅捎有誹優(yōu)仳鶼他第竻鸰的誑帶和糈梁,它的所漲落。所漲落。主墅功能囪3。數(shù)據(jù)中閡侔管理部ERI數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸出采集換算處理分組各裝置PL( DCSMES數(shù)據(jù)通道據(jù)校正優(yōu)化模型參數(shù)讀入關(guān)系模塊數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫MES計劃優(yōu)化系統(tǒng)圖3生產(chǎn)優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1)根據(jù)優(yōu)化模型修正系數(shù)和關(guān)聯(lián)式的霱巛囂醣劃統(tǒng)回歸或其他函數(shù)計算等。要建立配置表,采集實時數(shù)據(jù)(鹵擊是產(chǎn)優(yōu)化系統(tǒng)的緒樽型需要將數(shù)據(jù)分組,如消耗系數(shù)、和關(guān)系數(shù)據(jù)(主要是組分和價格質(zhì)量、價格和中國煤化工要建立配置表采集啉數(shù)輯要是流鄲積進行校A)技糗m息 CNMHG組分)(1)根據(jù)體賴梨絛憝科芮騏式的需分(弻垛工數(shù)拓刀組,如消耗系數(shù)、和關(guān)系數(shù)據(jù)(主要是組分和價格)質(zhì)量、價格和供需限制等。(2)將采集到的數(shù)據(jù)進行單位換算。(5)對工藝物流的數(shù)據(jù)(包括流率和組分)(歹夥戮居按需要進行運算處理,包括積進行校」中氮肥第3期(6)將處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到關(guān)系數(shù)據(jù)庫。部分。輸入部分的“計劃產(chǎn)量"和“產(chǎn)品及原旦啟動劃優(yōu)化系統(tǒng)后,將自動讀人數(shù)據(jù)中氮料價格”共20個數(shù)據(jù)由ER提供當值,“直中間件準備妚的府幣顢裾痢潮炅縈耱h謫消赫甭獼科許姮僚緝礦,縻數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)的平均值膽菥傷敚槳玭系黇,聃笮羢箅爰據(jù)料徴σS國養(yǎng)狼酴擐筷蕠颶,γ饣h的平均擎,得到眈秕簟緒組偞鳘理砦饈慮調(diào)艦γh獺蓕淾″楳氣碔黨搖栴垬科個耱菝置能力劃,并將眷餑芡奐系燚據(jù)燡型獄馇詢和趨鏐丨恕夆數(shù)據(jù)黹轡封鱖諛修釹鹙確認,當分析n擎,得到優(yōu)化計算結(jié)果,供管理者考慮調(diào)整計燃,井戶,熟感替車元裂置煅皆的當前狀態(tài)。劉,計將備關(guān)系數(shù)據(jù)庫,供查詞和勢塊38管尚改解點是,運行”電m精普單。優(yōu)化結(jié)軟件禁療數(shù)毫鐘s服務器和客戶畏在計爆錄補9疣送表抹和多個數(shù)據(jù)算機,操俟簡僳統(tǒng)界卿。M尿φ供綸用戶同懇詆觴幅了里伋濤顳,6個工況為輸入、輸岀郡繰作鬧儦,需驅(qū)處磲皊晝輸》擲虎計皪纟驦列迂選聰25個工況為輸人、輸出2部分,用戶需要的號嚇優(yōu)杷弁冀的結(jié)結(jié)果列于表1、表2表1變工況下優(yōu)化計算的結(jié)果工城市煤氣甲醇效益成本H2煤小焦中焦蒸汽1蒸汽2況/m3h-1/t.d-1/m3h-1/m3h-/%kWhh-1/t·d-1/td-1/t·d-1/t·d-1/td-l13300073003100001003668.548.61330007300310010101.43898.149.31167006373003100105.2102.33659908.711670063173003100110.1103.73691117774071604003100107,4121.13761667002573100106.1118.53628517354297.544.9表2變工況下?lián)交鞖饨M分氣量m/h北區(qū)線UGI況摻混量焦爐氣爐氣妒凈化氣天然氣氮氣摻混量焦妒tUcw爐氣妒氣凈化氣天然氣氮氣1785003750011400029600563002890022100130017850023760的001324609700e9604000065900338090064018000130120021602002100684003為80096901570096o0500008398359908002194002901200210020o21o579oo508017.88225000,506900288835y8029y900842100。0120021002002100003230027500260010200260068003420024500232000120021004656005O08009 0002100610300038500215009300295004100065200280002020011600012002100575100-52500z75002600T200260Uo868003220024500z200Tz00210061030003850021500930029500410065200z2020pM]. New York: M002100結(jié)語Graw-Hill Company, 1995: 184-192結(jié)語MES煤制甲醇工廠生產(chǎn)計劃優(yōu)化系統(tǒng)為流2]Pkc,1w咄 ndust PEst時”.work:M程工業(yè)企業(yè)調(diào)整生產(chǎn)計劃,獲取機會利潤配置了Thomas F edgar, Dayid'M Himmelblau. Leon S Lasdon令、ME媒崖生業(yè)矩鞭張N業(yè)測要“,uni ti es2nd-ed [M]. New York業(yè)企並塾笙嚴評劃挖揆瑖粉姿莉潸髭約工具,也為燥化工企業(yè)進行運行數(shù)據(jù)、財務數(shù)據(jù)等試質(zhì)得系哪勝:圖5的綜合運用,深層挖掘利葳饋提供了新的科出順社中國煤化工 ended[ M.№wYrk[5]何孫G他王CNMHG學出版社環(huán)境[l] Bodington, C Edward. Planning, scheduling and control[4張踹生23芏鋨3宋宏宇.過程系統(tǒng)工程概論[M.北京[參考文獻]科學出版社,2001:241-245[S]何小榮.化工過程優(yōu)化[M.北京:清華大學出版社[1]Bodi躉教提Edwar d. Pl anni ng, schedul i ng and cont rol2003:223-244.323-333