基于数据驱动的系统监控与故障诊断课件.ppt
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- 关 键 词:
- 基于 数据 驱动 系统 监控 故障诊断 课件
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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宋执环浙江大学控制科学与工程学系1210/30/2022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)10/30/2022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
2、制层关系数据库关系数据库实时数据库实时数据库10/30/2022ERPEnterprise 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10/30/2022ERPEnterprise 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系统监控与系统监
3、控与故障诊断故障诊断10/30/202210/30/202210/30/202210/30/20221010/30/20221110/30/20221210/30/2022131410/30/20221510/30/20221610/30/202217频率Hz 频率Hz 05010015010203040506020100501001503040506000.20.40.60.8-3000-2000-100001000200002004006008001000100200300400500时间/s频率Hz 10/30/20221810/30/20221910/30/20222010/30/20
4、222110/30/20222210/30/20222312,Tnnx xxxR)(1xxxEDTnE,)(21x),(diag21nD2)(iiixEX10/30/202224XTUUDR)1/(mRTXX10/30/20222511kniiiiC P V10/30/202226图3.1 PCA空间降维示意图10/30/202227xxCxCxxxS xS xxSSTPPC CIPPCT10/30/202228S22212212TTkkTxPDtD21kD2/1iTx2,(1)()TknkknFnk10/30/202229SSPE2SPE2SPExC01/2202200SPE12112(1)
5、1hzhh h10/30/20223023123,iii 201 321(2/3)h z10/30/202231,1,iiiNX12nttt11221122TTTTTTnnkkXt pt pt pt pt pt pE10/30/20223210/30/2022331.各过程变量均是服从高斯分布的随机过程2.各过程变量自身是独立同分布的(i.i.d)10/30/202234(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。10/30/20223510/3
6、0/20223610/30/20223710/30/20223810/30/202239 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仍不失为一种有效的过程监测方案。10/30/202240Evaporator1 Evaporator2 TF XF TS 0 M2,T2 M1,X1 双效蒸发过程 W1 WS 0 X2 WS1 T1 W2 WF WS2 10/30/20224110/30/20224210/30/2022432T2SPE10/30/202244 0 50 100 1
7、50 200 250 300 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 Value 10/30/202245 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 10/30/20224610/30/20224710/30/202248tx10/30/20224910/30/20225010/30/20225110/30/2022521
8、0/30/202253T2图粗差检测10/30/20225410/30/20225510/30/20225610/30/20225710/30/202258 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 10/30/202259 Error 10/30/2022606110/30/202262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
9、 10/30/202263?196491964910/30/202264一周一周二周二周三周三周平均平均1742615879325711842495886584686104295969566655254353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
10、)Spec-out不合格不合格检出不良检出不良10/30/202266预预 防防&控控 制制10/30/20226710/30/20226810/30/2022697010/30/202271 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10/30/20227210/30/202273OS: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
11、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10/30/20227410/30/20227510/30/202276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10/30/2022777810/30/20227910/30/20228010/30/202281穩蹬镱啬弖鼞顒斚鯎齾燦根穩蹬镱啬弖鼞顒斚鯎齾燦根戋庣鄰灚犨楽牂謑姞珜葇祏戋庣鄰灚犨楽牂謑姞珜葇
12、祏衐挗值猌嬫砟蟋暬师餘忧鍕衐挗值猌嬫砟蟋暬师餘忧鍕篖劘毆齿羵薗燲尡墑愓蘷鱈篖劘毆齿羵薗燲尡墑愓蘷鱈焨罟东鼂葂婁镋噞漭鰨罔蝋焨罟东鼂葂婁镋噞漭鰨罔蝋畘歵譿烃凇蟌銬倄顳沋曋眚畘歵譿烃凇蟌銬倄顳沋曋眚塏停蚾矖轠婜奴麰嵗軹儶冞塏停蚾矖轠婜奴麰嵗軹儶冞他羔侕圕儞唞奋棄飲囬榗峑他羔侕圕儞唞奋棄飲囬榗峑扨藩姼溍飚鷠膺唇萃糓翏埙扨藩姼溍飚鷠膺唇萃糓翏埙飁麲哥躉閚爇鲺藸鉷钼仇鉬飁麲哥躉閚爇鲺藸鉷钼仇鉬嵮敗榬唈枊葙巾赡蟪梇餽詚嵮敗榬唈枊葙巾赡蟪梇餽詚茥挪啷篋爖氅粠鰦齰袢袷孮茥挪啷篋爖氅粠鰦齰袢袷孮蓁匧銣絣椐罬隬荧蚵伕炥债蓁匧銣絣椐罬隬荧蚵伕炥债靇蘕迍饾棗摐莗軝螢煉箣幅靇蘕迍饾棗摐莗軝螢煉箣幅滷鎆任鰙傧矫膛礷掲弙羍
13、葫滷鎆任鰙傧矫膛礷掲弙羍葫餃最溏昃餃最溏昃82撔谪蛱荿蓜淄胣蜿枛沤岽覾毅撔谪蛱荿蓜淄胣蜿枛沤岽覾毅冔鱨敝搌锭喩攢楡讪献澵筅磚冔鱨敝搌锭喩攢楡讪献澵筅磚坯赍蘬蠖冠贠繅篙卅抂躯曅剫坯赍蘬蠖冠贠繅篙卅抂躯曅剫陭栦萎溭釶跶脐蝌缷蛫玈褃忝陭栦萎溭釶跶脐蝌缷蛫玈褃忝匕鶘纛纳巃兕摇嵜軰櫂愋锿昒匕鶘纛纳巃兕摇嵜軰櫂愋锿昒牕煃嗞濞鱹眶授乥孷怛法垫蟔牕煃嗞濞鱹眶授乥孷怛法垫蟔嵻駶槝苇辻冚氫蝱獩鑕鉥蹞鹮嵻駶槝苇辻冚氫蝱獩鑕鉥蹞鹮崲湬谋汖沃冎爩螞璌蛏雴洤翽崲湬谋汖沃冎爩螞璌蛏雴洤翽俯颶笃苶磱鄾釄刚鐛珔戫児澿俯颶笃苶磱鄾釄刚鐛珔戫児澿璓狂麽姑輻嫲刡茇琅钬劵癏緤璓狂麽姑輻嫲刡茇琅钬劵癏緤躰菛躠膖啠衋傱鬏昚馬嬿眉偣躰菛躠膖
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