1、基于数据驱动的系统监控与故障诊断基于数据驱动的系统监控与故障诊断基于数据驱动的系统监控与故障诊断基于数据驱动的系统监控与故障诊断基于数据驱动的系统监控与故障诊断基于数据驱动的系统监控与故障诊断2022年4月19日星期二2022年4月19日星期二能能 源源原原 料料公用工程公用工程生产过程生产过程（离散、连续或间歇）（离散、连续或间歇）付产品付产品产品产品废物废物（气、液、固）（气、液、固）市场市场自动化设备自动化设备（仪表、（仪表、PLC、DCS、FCS等）等）2022年4月19日星期二决策层决策层管理层管理层调度层调度层经营决策系统经营决策系统产品策略产品策略管理信息系统管理信息系统生产计划
2、生产计划生产调度系统生产调度系统调度指令调度指令系统优化系统优化计算机控制系统计算机控制系统控制信息控制信息生产过程生产过程控制层控制层关系数据库关系数据库实时数据库实时数据库2022年4月19日星期二ERPEnterprise Resource PlanningPCSProcess Control SystemMESManufacturing Execution System企业资源计划企业资源计划过程控制系统过程控制系统制造执行系统制造执行系统2022年4月19日星期二ERPEnterprise Resource PlanningPCSProcess Control SystemMESMa
3、nufacturing Execution System企业资源计划企业资源计划过程控制系统过程控制系统制造执行系统制造执行系统系统监控与系统监控与故障诊断故障诊断2022年4月19日星期二2022年4月19日星期二102022年4月19日星期二112022年4月19日星期二122022年4月19日星期二132022年4月19日星期二142022年4月19日星期二162022年4月19日星期二172022年4月19日星期二182022年4月19日星期二19频率Hz 频率Hz 05010015010203040506020100501001503040506000.20.40.60.8-3000
4、-2000-100001000200002004006008001000100200300400500时间/s频率Hz 2022年4月19日星期二202022年4月19日星期二212022年4月19日星期二222022年4月19日星期二232022年4月19日星期二242022年4月19日星期二2512 ,Tnnx xxxR)(1xxxEDTnE,)(21x),(diag21nD2)(iiixEX2022年4月19日星期二26XTUUDR)1/(mRTXX2022年4月19日星期二2711kniiiiC P V2022年4月19日星期二28图3.1 PCA空间降维示意图2022年4月19日星期
5、二29xxCxCxxxS xS xxSSTPPC CIPPCT2022年4月19日星期二30S22212212TTkkTxPDtD21kD2/1iTx2,(1)()TknkknFnk2022年4月19日星期二31SSPE2SPE2SPExC01/2202200SPE12112(1)1hzhh h2022年4月19日星期二3223123,iii 201321 (2/3)h z2022年4月19日星期二33,1,iiiNX12nttt11221122TTTTTTnnkkXt pt pt pt pt pt pE2022年4月19日星期二342022年4月19日星期二351.各过程变量均是服从高斯分布
6、的随机过程2.各过程变量自身是独立同分布的（i.i.d）2022年4月19日星期二36（I）T2和SPE统计量均超过控制界限； （II）T2统计量超过控制界限，SPE统计量没有超过；（III）T2统计量没有超过控制界限，SPE统计量超过；（IV）T2和SPE统计量均未超过控制界限。2022年4月19日星期二372022年4月19日星期二382022年4月19日星期二392022年4月19日星期二402022年4月19日星期二41 尽管PCA统计模型对引起T2和SPE统计量变化的原因不能给出明确的结论，但PCA统计模型对过程的变化很敏感。而故障的检测是故障重构、分离和识别的前提，因此PCA仍不失
7、为一种有效的过程监测方案。2022年4月19日星期二42Evaporator1 Evaporator2 TF XF TS 0 M2 , T2 M1 , X1 双效蒸发过程 W1 WS 0 X2 WS1 T1 W2 WF WS2 2022年4月19日星期二432022年4月19日星期二442022年4月19日星期二452T2SPE2022年4月19日星期二46 0 50 100 150 200 250 300 0 20 40 60 80 T2 Value 0 50 100 150 200 250 300 0 20 40 60 80 图 3.3 加热管线 1 温度变化的 PCA 检测结果 SPE
8、Value 2022年4月19日星期二47 0 50 100 150 0 10 20 30 0 50 100 150 0 2 4 6 图3.4 传感器偏差故障的PCA检测结果 T2 Value SPE Value 2022年4月19日星期二482022年4月19日星期二492022年4月19日星期二50tx2022年4月19日星期二512022年4月19日星期二522022年4月19日星期二532022年4月19日星期二542022年4月19日星期二55T2图粗差检测2022年4月19日星期二562022年4月19日星期二572022年4月19日星期二582022年4月19日星期二592022
9、年4月19日星期二60 1 车次 I J 2J JK X X 加胶点 温度（时间） 功率 能量 加炭黑点 加油点 排胶点 动作点动作点 K 2022年4月19日星期二61 Error 2022年4月19日星期二632022年4月19日星期二64波动是魔鬼波动是魔鬼发现并消灭它！发现并消灭它！偶然性原因偶然性原因产品质量影响较小产品质量影响较小技术上难以消除技术上难以消除经济上也不值得消除经济上也不值得消除 系统原因系统原因产品质量影响大产品质量影响大能够避免和消除能够避免和消除 2022年4月19日星期二65? ?1964919649一周一周二周二周三周三周平均平均17426158793257
10、11842495886584686104295969566655254353顾客的视角顾客的视角0255075100125最小最小 = 17最大最大 = 118我的视角我的视角025507510012553捕捕 捉捉 客客 户户 的的 着着 眼眼 点点 - - Y Y 的的整个整个分布状况分布状况2022年4月19日星期二67你不知道废品何时会出现，所能做的就是挑出废品你不知道废品何时会出现，所能做的就是挑出废品 !SpecLSLUSL我们合格我们合格Spec-in就合格就合格I am Data(我活着我活着)Spec-out不合格不合格检出不良检出不良2022年4月19日星期二68预预 防防
11、 & 控控 制制2022年4月19日星期二692022年4月19日星期二702022年4月19日星期二722022年4月19日星期二73 传感器网络平台传感器网络平台 计算机网络平台计算机网络平台集成软件平台集成软件平台数据平台数据平台信息集成信息集成PCS系统监控系统监控MESERP知识管理知识管理2022年4月19日星期二742022年4月19日星期二75OS：操作站；：操作站；ES：工程师站；：工程师站； IOU：IO单元；单元； ACS：区域控制站；：区域控制站； MFS：多功能计算站；：多功能计算站；BCU：总线变换单元；：总线变换单元；CIU：通讯接口单元；：通讯接口单元；PCS：过程控制站；：过程控制站；LCS：逻辑控制站；逻辑控制站；DAS：数：数据采集站；据采集站；SBUS：系统：系统I/O总线；总线；RIOU：远程：远程IO单元单元2022年4月19日星期二762022年4月19日星期二772022年4月19日星期二78信息管理层信息管理层远程节点远程节点Web服务器服务器工程师站工程师站Internet操作站操作站过程监控层过程监控层现场设备层现场设备层现场设备现场设备2022年4月19日星期二802022年4月19日星期二812022年4月19日星期二82
