用主元分析方法完善DCS过程监控性能
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的维 护 与改 进措 施 。
目前 ， 厂 中普 遍 使 用 的 Ｄ Ｓ在过 程 监 控 性 工 Ｃ
能 方 面存 在 如 下 不足 ： （） １ 历史 ／ 时趋 势 曲 线 的 固定 组 合 方 式 ， 实 使 操 作 人员 要 根 据 经 验 到 不 同 的 画 面 中 ， 看 相 关 查
随着 连续 、 大规 模 、 杂过 程 工业 ， 复 对其 工 艺 、 设备 及控 制 系统 运 行 的可 靠性 与 安 全性 要 求 越来 越高 ， 过程 监 控 已经 成 为 过 程 自动 化 领 域 的重 要 研 究 方 向之 一 Ｊ 】。过程 监 控 就是 监 视 系统 运 行状 态 ， 测 系统 是 否发 生 故 障 ， 对 故 障 系统 的 异变 检 并 幅 度进 行 定 量分 析 ， 明故 障 类 型 、 间 、 判 时 幅度 、 表 现 形 式 、 用 方 式 、 响 程 度 ， 必 要 时 提 出相 应 作 影 在
关 键 词 ： 主 元 分 析 ； Ｃ 过 程 监 控 Ｄ Ｓ；
中 图 分 类 号 ： Ｐ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ —９ ２ ２ ０ ） ０ ） ０ ５０ Ｔ ２１ ０ ０ ３ ３ （ ０ ２ （ ３ 一 １—４ ０
１ 前 言
２ ＤＣ Ｓ过 程 监 控 性 能 尚 存 不 足
变量 。
（） ２ 变量 上 下 限判 断 的运 行 监控 方 法 ， 以发 难
现 一 些 复 杂 异 常 运 行 状 况 （ 传 感 器 失 灵 故 障 如
等 ） 。
常 用 的过 程 监 控 技 术 包 括 基 于 型 、 于 知 基
（ ） 变 量 的趋 势 曲线 ， 能 给 出 可 视 化 、 ３单 不 易
王俊 锋 钱 宇 李 秀喜 胡跃 明 ， ， ，
（ ． 南 理 工 大 学 化 工 学 院 ， 东 广 州 ５ ０４ ２． 南 理 工 大 学 电 信学 院 ， 东 广 州 ５ ０４ ） １华 广 １６０； 华 广 １６０
摘 要 ： 在 分 析 目前 Ｄ Ｓ过 程 监 控 性 能 尚存 不 足 的 基 础 上 ， 合 主 元 分 析 （Ｃ ） 法 ， 出 了一 种 用 Ｐ Ａ 完 Ｃ 结 ＰＡ 算 提 Ｃ
善 Ｄ Ｓ过 程 监 控 性 能 的 系统 结 构 。 该 系统 包 括 组 态 环 境 与 运 行 环 境 ， 中组 态 环 境 完 成 主 元 模 － 的 建 立 与 检 Ｃ 其 型 验 、 计 量 控 制 限 的 确 定 以及 统 计 量 监 视 图 的组 态 等 功 能 ； 行 环 境 通 过 数 据 库 调 用 组 态 环 境 设 计 的 参 数 来 完 成 统 运 实 时 过 程 监 控 。 仿 真 结 果 表 明 ， 方 法 能 够 结 合 Ｄ Ｓ进 一 步 完 善 系统 的 过 程 监 控 性 能 。 该 Ｃ
为 此 ， 文提 出了一 种 用 Ｐ Ａ完善 Ｄ Ｓ过 程 监控 本 Ｃ Ｃ 性 能 的 系统结 构 。
（） ４ 简单 文 字报 警 显示 方 式 ， 能进 一 步 给 出 不 故 障 幅度 、 障原 因 。 故 （ ） 障 发生 时 ， 能 给 出相 应 的故 障 处 理对 ５故 不
策。
３ 基 于 Ｐ Ａ的 过 程监 控 算 法 Ｃ 基 于 Ｐ Ａ的 过 程 监 控 算 法 的 实 现 如 图 １ Ｃ 所 示 ， 包括 离线 主 元 模 型 确 定 和 在 线 过 程 监 控 两 它 部 分 。其 中离 线 主 元 模 型 确 定 ， 现 正 常 运 行 状 实 态下 相 关变 量 的统 计 模 型 的 建 立 与 检 验 ； 线 过 在
懂 的过程 运 行状 态 显 示 。
识 与基 于数 据 等 方 法 。在 实 际 应 用 中 ， 于模 型 基
的方 法受 到 复杂 过程 精 确 数学 模 型 难 以建 立 的 限 制， 而难 以广 泛 应 用 。 由于 专 家 知识 和 操 作 员 经 验是 有 限 的 ， 以基 于 知 识 的 方 法 在 实 际 应 用 中 所 往 往存 在 着 知识 瓶 颈现 象 ， 约着 该 方 法 的应 用 。 制 随着 自动 化 和 Ｄ Ｓ技 术 的发 展 ， 以方 便 地 从 过 Ｃ 可
程监 控 部 分 ， 实 时运 行数 据 输入 给 主元 模 型 ， 将 计
算相 关 统计 量 ， 与确 定置 信 度 的控 制 限相 比较 ， 并 从 而来 监 控过 程 运行 的状 态是 否 发 生异 常 。
收 稿 日期 ： ０ １ ０—１ ２ ０ —１ ８
了部分 新 技 术 难 以 在 已 有 Ｄ Ｓ上 实 现 的 状 况 。 Ｃ
维普资讯
过 程 控 制
化 动 及 工自 化 仪表，０ ，９３： ～８ ２２ ２（ ｌ ｌ ０ ）５
Ｃｏ ｔｏ ｎ ｎ ｔｕ ｎｓ ｉ ｅ ｉａ ｎ ｕ ｔｙ ｎｒ ｌａ ｄ Ｉｓｒ ｍｅ ｔ ｎ Ｃｈ ｍ ｃ ｌＩ ｄ ｓｒ
用 主 元 分 析 方 法 完 善 ＤＣ Ｓ过 程 监 控 性 能
程 中采 集 、 存储 大 量 的 实时 运 行数 据 。 目前 ， 大 从 量 运 行 数据 中提 取 特 征 的 多 变 量 统 计 分 析 方 法 ，
得到 了广 泛研 究 与成 功 应 用 ２。主 元 分 析 （ Ｃ Ｊ Ｐ Ａ） 是 一 种 常用 的多 变 量 统 计 分 析 方 法 ， 能将 很 多 它 相 关 变 量压 缩 成少 量 独立 变 量 ， 殊情 况 下 ， 特 能将 高 维 数据 空 间 投 影 到 二 维 数 据 平 面 ， 而便 于 理 从 解 数 据特 征 。 由于 Ｄ Ｓ造 价 昂贵 且 性 能 稳 定 ， Ｃ 系 统 一 旦 运行 ， 难 以对 其 进 行更 新换 代 ， 就 因此 导 致
目前 ， 厂 中普 遍 使 用 的 Ｄ Ｓ在过 程 监 控 性 工 Ｃ
能 方 面存 在 如 下 不足 ： （） １ 历史 ／ 时趋 势 曲 线 的 固定 组 合 方 式 ， 实 使 操 作 人员 要 根 据 经 验 到 不 同 的 画 面 中 ， 看 相 关 查
随着 连续 、 大规 模 、 杂过 程 工业 ， 复 对其 工 艺 、 设备 及控 制 系统 运 行 的可 靠性 与 安 全性 要 求 越来 越高 ， 过程 监 控 已经 成 为 过 程 自动 化 领 域 的重 要 研 究 方 向之 一 Ｊ 】。过程 监 控 就是 监 视 系统 运 行状 态 ， 测 系统 是 否发 生 故 障 ， 对 故 障 系统 的 异变 检 并 幅 度进 行 定 量分 析 ， 明故 障 类 型 、 间 、 判 时 幅度 、 表 现 形 式 、 用 方 式 、 响 程 度 ， 必 要 时 提 出相 应 作 影 在
关 键 词 ： 主 元 分 析 ； Ｃ 过 程 监 控 Ｄ Ｓ；
中 图 分 类 号 ： Ｐ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ —９ ２ ２ ０ ） ０ ） ０ ５０ Ｔ ２１ ０ ０ ３ ３ （ ０ ２ （ ３ 一 １—４ ０
１ 前 言
２ ＤＣ Ｓ过 程 监 控 性 能 尚 存 不 足
变量 。
（） ２ 变量 上 下 限判 断 的运 行 监控 方 法 ， 以发 难
现 一 些 复 杂 异 常 运 行 状 况 （ 传 感 器 失 灵 故 障 如
等 ） 。
常 用 的过 程 监 控 技 术 包 括 基 于 型 、 于 知 基
（ ） 变 量 的趋 势 曲线 ， 能 给 出 可 视 化 、 ３单 不 易
王俊 锋 钱 宇 李 秀喜 胡跃 明 ， ， ，
（ ． 南 理 工 大 学 化 工 学 院 ， 东 广 州 ５ ０４ ２． 南 理 工 大 学 电 信学 院 ， 东 广 州 ５ ０４ ） １华 广 １６０； 华 广 １６０
摘 要 ： 在 分 析 目前 Ｄ Ｓ过 程 监 控 性 能 尚存 不 足 的 基 础 上 ， 合 主 元 分 析 （Ｃ ） 法 ， 出 了一 种 用 Ｐ Ａ 完 Ｃ 结 ＰＡ 算 提 Ｃ
善 Ｄ Ｓ过 程 监 控 性 能 的 系统 结 构 。 该 系统 包 括 组 态 环 境 与 运 行 环 境 ， 中组 态 环 境 完 成 主 元 模 － 的 建 立 与 检 Ｃ 其 型 验 、 计 量 控 制 限 的 确 定 以及 统 计 量 监 视 图 的组 态 等 功 能 ； 行 环 境 通 过 数 据 库 调 用 组 态 环 境 设 计 的 参 数 来 完 成 统 运 实 时 过 程 监 控 。 仿 真 结 果 表 明 ， 方 法 能 够 结 合 Ｄ Ｓ进 一 步 完 善 系统 的 过 程 监 控 性 能 。 该 Ｃ
为 此 ， 文提 出了一 种 用 Ｐ Ａ完善 Ｄ Ｓ过 程 监控 本 Ｃ Ｃ 性 能 的 系统结 构 。
（） ４ 简单 文 字报 警 显示 方 式 ， 能进 一 步 给 出 不 故 障 幅度 、 障原 因 。 故 （ ） 障 发生 时 ， 能 给 出相 应 的故 障 处 理对 ５故 不
策。
３ 基 于 Ｐ Ａ的 过 程监 控 算 法 Ｃ 基 于 Ｐ Ａ的 过 程 监 控 算 法 的 实 现 如 图 １ Ｃ 所 示 ， 包括 离线 主 元 模 型 确 定 和 在 线 过 程 监 控 两 它 部 分 。其 中离 线 主 元 模 型 确 定 ， 现 正 常 运 行 状 实 态下 相 关变 量 的统 计 模 型 的 建 立 与 检 验 ； 线 过 在
懂 的过程 运 行状 态 显 示 。
识 与基 于数 据 等 方 法 。在 实 际 应 用 中 ， 于模 型 基
的方 法受 到 复杂 过程 精 确 数学 模 型 难 以建 立 的 限 制， 而难 以广 泛 应 用 。 由于 专 家 知识 和 操 作 员 经 验是 有 限 的 ， 以基 于 知 识 的 方 法 在 实 际 应 用 中 所 往 往存 在 着 知识 瓶 颈现 象 ， 约着 该 方 法 的应 用 。 制 随着 自动 化 和 Ｄ Ｓ技 术 的发 展 ， 以方 便 地 从 过 Ｃ 可
程监 控 部 分 ， 实 时运 行数 据 输入 给 主元 模 型 ， 将 计
算相 关 统计 量 ， 与确 定置 信 度 的控 制 限相 比较 ， 并 从 而来 监 控过 程 运行 的状 态是 否 发 生异 常 。
收 稿 日期 ： ０ １ ０—１ ２ ０ —１ ８
了部分 新 技 术 难 以 在 已 有 Ｄ Ｓ上 实 现 的 状 况 。 Ｃ
维普资讯
过 程 控 制
化 动 及 工自 化 仪表，０ ，９３： ～８ ２２ ２（ ｌ ｌ ０ ）５
Ｃｏ ｔｏ ｎ ｎ ｔｕ ｎｓ ｉ ｅ ｉａ ｎ ｕ ｔｙ ｎｒ ｌａ ｄ Ｉｓｒ ｍｅ ｔ ｎ Ｃｈ ｍ ｃ ｌＩ ｄ ｓｒ
用 主 元 分 析 方 法 完 善 ＤＣ Ｓ过 程 监 控 性 能
程 中采 集 、 存储 大 量 的 实时 运 行数 据 。 目前 ， 大 从 量 运 行 数据 中提 取 特 征 的 多 变 量 统 计 分 析 方 法 ，
得到 了广 泛研 究 与成 功 应 用 ２。主 元 分 析 （ Ｃ Ｊ Ｐ Ａ） 是 一 种 常用 的多 变 量 统 计 分 析 方 法 ， 能将 很 多 它 相 关 变 量压 缩 成少 量 独立 变 量 ， 殊情 况 下 ， 特 能将 高 维 数据 空 间 投 影 到 二 维 数 据 平 面 ， 而便 于 理 从 解 数 据特 征 。 由于 Ｄ Ｓ造 价 昂贵 且 性 能 稳 定 ， Ｃ 系 统 一 旦 运行 ， 难 以对 其 进 行更 新换 代 ， 就 因此 导 致
