一种面向流程工业罐区的混杂系统建模仿真方法与流程

技术特征：

1.一种面向流程工业罐区的混杂系统建模仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据实际流程工业罐区结构及生产特点，将罐区对象描述为以下集合：罐区设备模型集合、设备工艺操作集合、设备逻辑约束集合和设备输入输出集合；

(2)利用设备输入映射模块定义不同罐区设备的输入数据和输入事件；

(3)利用设备结构映射模块将罐区设备物理结构映射成信息结构模型；

(4)利用设备行为映射模块定义不同罐区设备的动态仿真行为，包括连续动态行为和离散逻辑行为；

(5)利用设备约束映射模块将约束转换成设备状态变迁条件约束，具体将操作互斥性映射为状态转换逻辑约束，将工艺限制条件映射为状态阈值约束；

(6)利用设备操作映射模块将不同设备操作映射为不同的设备状态，并定义不同状态之间转移的逻辑；

(7)利用设备输出映射模块定义不同罐区设备的输出数据和输出事件，并将核心生产指标输出量传输到人机交互界面。

2.根据权利要求1所述的面向流程工业罐区的混杂系统建模仿真方法，其特征在于，步骤(1)中，所述罐区设备模型集合将罐区模块化和对象化，以罐区设备模型为建模对象，罐区设备主要包括油罐、泵、阀门、管道、加热器以及冷凝器；所述设备工艺操作集合定义设备不同操作事件和操作状态，并定义不同操作事件下，状态之间的转移逻辑和变量的计算逻辑；所述设备逻辑约束集合定义不同设备操作的逻辑互斥性及不同设备工艺能力阈值约束；所述设备输入输出集合定义对应设备具有的输入数据端口、输入事件端口、输出数据端口和输出事件端口。

3.根据权利要求1所述的面向流程工业罐区的混杂系统建模仿真方法，其特征在于，所述输入数据定义为描述该设备基本物理意义的信息或者罐区生产，所述输入事件定义为触发设备状态改变的动作变量或者操作变量。

4.根据权利要求1所述的面向流程工业罐区的混杂系统建模仿真方法，其特征在于，所述设备结构映射模块通过节点、端口以及连接三个元素将设备结构以及设备间连接逻辑完整描述。

5.根据权利要求4所述的面向流程工业罐区的混杂系统建模仿真方法，其特征在于，将设备模型定义为节点结构体，包括设备ID、设备名称、设备基本属性参数；设备输入输出定义为端口结构体，包括端口ID、端口名称、端口所依附的节点ID；设备节点间不同端口的连接定义为连接结构体，包括连接ID、连接名称、连接源端口ID以及连接目的端口ID；利用将罐区DCS拓扑结构转换成罐区信息结构图。

6.根据权利要求1所述的面向流程工业罐区的混杂系统建模仿真方法，其特征在于，步骤(4)中，所述连续动态行为的状态转移函数具体定义形式如下：

S(t+Δt)＝f(I(t),S(t))，其中I(t)∈I,S(t+Δt),S(t)∈S_c

式中，I为输入事件集合，S_c为连续状态变化区间，f为变量转移函数关系；

所述离散逻辑行为的状态转移函数具体定义形式如下：

S(t+1)＝F(I(t),S(t))，其中I(t)∈I,S(t+1),S(t)∈S_d

式中，I为输入事件集合，S_d为离散状态集合，F为状态转移条件函数。

7.根据权利要求1所述的面向流程工业罐区的混杂系统建模仿真方法，其特征在于，步骤(5)中，所述状态转换逻辑约束的具体描述形式如下：

IF S_i＝ON THEN S_j＝OFF

式中，S_i,S_j为不同的操作状态；

所述状态阈值约束的具体定义形式如下：

0≤V≤C_i,C_i∈C

式中，V为某一状态变量，C_i为某一状态下阈值，C为该变量不同状态下阈值集合。

8.根据权利要求1所述的面向流程工业罐区的混杂系统建模仿真方法，其特征在于，步骤(6)中，所述设备状态描述为：油罐状态集合为S_t:{S_t1,S_t2,S_t3,S_t4,S_t5}，离心泵状态集合为S_b:{S_b1,S_b2}，加热器状态集合为S_h:{S_h1,S_h2}，冷凝器状态集合为S_c:{S_c1,S_c2}，其中S_t1为油罐静止状态，S_t2为油罐收油状态，S_t3为油罐付油状态，S_t4为油罐返罐状态，S_t5为油罐切换状态，S_b1为离心泵关闭状态，S_b2为离心泵开启状态，S_h1为加热器关闭状态，S_h2为加热器关闭状态，S_c1为冷凝器关闭状态，S_c2为冷凝器开启状态。

9.根据权利要求1所述的面向流程工业罐区的混杂系统建模仿真方法，其特征在于，步骤(7)中，所述输出数据定义为表征整个仿真系统的核心指标变量的信息，所述输出事件定义为设备状态改变后产生的输出行为。