和利时基于CPS的工业边缘智能控制平台

和利时基于CPS的工业边缘智能控制平台，用于构建智能、开放、综合的新一代大型火电智能化发电运行管控系统，使电厂生产运行更高效，更灵活，更可靠。平台融合专家经验、机理模型、先进预测控制、深度神经网络、先进传感技术，对边缘采集数据进行采集、挖掘和深度分析，提供机组在线深度优化、智能运行监控、设备故障预警与诊断等智能化应用，实现基于能效的闭环控制、提升设备的可靠性与利用率、提升人员经验与知识的可复用程度，从而最终实现电厂经济效益和运行安全的全面提升。

一、系统主要特点：

1.该平台基于传统集散控制系统功能之上，提供虚拟化、分布式、弹性可伸缩的智能控制能力，以“软件定义控制”的方式满足智能工厂各类柔性、动态、分布式的高级控制及部署要求，形成流程行业生产运营的智能一体化方案。

2.平台提供了基于Web技术的符合用户习惯的类IEC61131-3低代码组态调试工具，提供工业常用通用算法及流程行业专业算法，如智能检测、智能控制、智能寻优、智能监盘、智慧决策等；支持包括Matlab/Simulink、C/C++、Python、Java等语言开发的模型导入，方便用户积累沉淀现有成熟工业机理、机器学习模型及专家经验；工程师及用户可针对现场实际情况灵活配置、编排、调试已有行业机理及机器学习模型算法，加速应用落地及迭代升级。

3.平台支持主流工业协议接入、具备工业异构数据融合能力，提供基于OPC UA开放的信息模型组织数据，配合低代码人机界面工具，工程师及用户快实现智能应用的数据集成及人机页面搭建。

4.平台提供基于5G网络的闭环控制功能，通过5G+智能控制器+通用IO+智能现场仪表，实现高可靠、安全的无线控制闭环，预期可以极大节省工厂工程实施、维护与运维成本。

5.提供安全可信技术架构，基于工业生产与控制的特点，防护措施覆盖生产层到现场控制层，实现了控制与安全的真正深度融合，确保在工业互联网架构下，企业生产的主动信息安全防御能力。

目前，该平台已成功应用于百万机组火电、热电等多个智能化电厂项目，大幅提高生产运行过程智能化水平，更好地帮助客户实现节能增效、安全环保的生产目标。

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二、突破的关键技术

1.基于数据驱动和时间周期驱动的混合异构模型的集成和运行系统组织架构。

2.在复杂控制应用场景，将不同供应商、不同功能及不同语言实现的算法模型统一运行，并在流程工业边缘侧进行部署，可以将不同语言及运行时环境之间数据通信及算法配合，实现高级控制、优化、软测量、仿真、评估的一体化方案。

3.实现对FMI2.0协议的支持。

三、创新点

1.数据计算环境与自动控制环境分立并行，隔离了海量数据计算对自动控制环境的影响，保障自动控制环境稳定可靠运行，也支持数据技术创新成果赋能自动控制。

2.通过自研的算法模型协议实现算法组态与编排，统一规范算法块之间的接口关系。

3.兼容FMI2.0协议的FMU算法块无缝对接，支持诸如OpenModelica和Matlab等第三方工具开发功能库。

4.设计态和运行态分离，保障了运行时环境和设计时环境之间的独立性、可移植性和可扩展性。

5.运行时环境支持多种触发方式，既支持数据驱动也支持时间周期触发以及及混编的方式统一调度；主运行时环境根据数据更新状态事件驱动调用算法，也可通过设置参数项动态控制运行机制。

6.通过容器化的运行和管理，可以扩展运行时环境，定制各种运行环境；在各个扩展运行环境出现异常时，可设置对应处理措施，如重启状态机、初始化运行时容器、重新加载初始化等措施。