方案 | 力控基于数字孪生技术的RTO实时优化系统

力控科技 2025-03-06

389

RTO

在工业4.0浪潮下，工业物联网、大数据、数字孪生等技术的融合应用，推动智能工厂实现从市场需求分析到产品交付的全流程闭环管理。通过实时响应生产波动、动态优化资源配置，智能工厂正成为企业应对个性化需求与市场竞争的核心载体。其中，力控RTO实时优化系统作为关键支撑，直接影响到企业的安全生产、节能降耗与运营效率。

当前工业控制面临显著瓶颈，多数产线依赖单回路或简单串级控制，无法自主优化运行参数，尤其在原料波动、工况异常时仍需人工经验干预。关键工艺参数难以精准预测，导致生产平稳性不足、能耗偏高，严重制约精细化运营，构建实时优化系统已成破局关键。

方案架构

力控RTO实时优化系统基于力控数字孪生平台构建，采用B/S架构，支持用户通过Web浏览器对在线优化和流程模拟的数据进行查询、统计分析和多维度报表生成，管理员可通过统一界面完成数据库、参数及系统平台的配置管理。

网络架构图

系统架构图

系统架构分为物理层、数据层、模型层、功能层及应用层：

物理层集成DCS、SCADA、PLC等生产控制系统及网络传输、数据存储等设备，实现实时数据采集与传输；

数据层通过云边端协同平台整合生产数据、工艺参数及化验数据，构建标准化数据服务底座；

模型层融合数据驱动模型、异构数据模型、算法模型、机理模型、三维模型和工艺仿真等模型，支撑高精度模拟与动态优化；

功能层依托数字孪生技术实现虚实映射、实时同步、共生演进与闭环优化，通过动态建模精准反映设备状态并生成优化策略；

应用层建立全流程模拟与在线优化平台，集成生产、设备及物联网数据，提供实时模拟分析、预测预警与方案优化功能，降低物耗能耗，提升装置稳定性与决策效率。系统支持OPC、REST/WebSocket接口，实现与APC、数字化管理平台的无缝对接，充分满足用户的个性化需求，为工厂精细化管理和资源优化提供闭环智能支撑。

功能亮点

数据整合与标准化管理

实时优化系统高度依赖工厂运行数据，因此需要统一的数据采集服务。通过系统采集服务器程序，采用OPC、MODBUS等标准工业协议实现与DCS系统的数据对接，实时采集生产现场的关键运行参数，为模型训练提供数据支撑。

针对无法自动采集的检化验数据、设备检维修记录等，系统提供统一的数据录入、编辑与管理，支持结合多种维度数据搭建更佳的数据驱动模型。

工厂运行总览图

实时监控与优化控制

系统实时采集工艺参数、设备状态、能耗、环保数据等关键指标，动态展示生产过程。可根据工厂环境进行界面组态开发，定制化展示实时数据，轻松掌控工厂运行全貌。

实时优化控制功能通过直观的人机交互界面实现全流程精细化管控，操作人员可在控制页面灵活调整参数投用/切除状态，根据工艺需求设定控制步幅及上下限阈值，既避免激进调整引发的系统波动，又确保关键参数始终处于安全运行区间。同时变量趋势提供了直观的工艺实时情况，辅助操作人员进行优化控制分析。

此外，系统完整记录历史优化建议值、控制点投用状态，为优化策略的持续迭代提供数据依据。

实时优化控制图

实时在线优化算法开发

实时在线优化算法开发以数据驱动为核心，构建从数据预处理到模型应用的完整闭环。在算法初始化阶段，系统需基于工厂提供的分钟级历史运行数据，经过数据清洗、数据构造、模型训练及模型评价四个关键环节，形成初始优化模型。

该模型在满足开环控制要求后上线，待输入数据稳定性达到阈值后，系统切换至闭环控制模式，直接驱动执行机构调整生产状态。

实时在线优化时序预测模型图

算法设计融合自学习机制与滚动预测技术，采用具备动态特征选择能力的深度学习模型（如LSTM编码器/解码器与自注意力机制结合架构），既能捕获时间序列中的长期依赖关系，又能解析多尺度局部特征，有效应对工业数据中的不确定性和非线性耦合问题。

通过变量选择网络动态识别关键输入参数，结合注意力机制，帮助理解模型的决策过程，突破传统黑箱模型的局限性。这种兼具鲁棒性与可解释性的优化算法，可持续根据实时工况滚动计算最优目标值，推动生产系统向能效峰值动态逼近。

实时在线优化页面图

模拟工况与数据分析

在模拟工况分析模块中，系统通过SVG组态技术将工艺流程机理模型可视化呈现，集成现场数据、模拟值、优化目标等三类核心数据，操作人员可通过对比实时数据与模拟值的偏差，验证机理模型准确性；同时结合优化目标建议值，快速评估当前工况与理想状态的差距，为参数调整提供直观依据。

机理模型模拟工况分析图

数据分析功能聚焦历史数据价值挖掘，一方面通过历史运行曲线与优化结果曲线的对比，追溯关键参数从原始值到优化值的动态演变过程；另一方面分析优化过程的绩效表现和投用率之间的关系，量化评估不同优化策略的实际效果。

优化绩效分析

应用场景

力控RTO实时优化系统凭借其动态优化和实时反馈能力，可广泛应用于以下场景：

化工与石化行业

能源与电力行业

钢铁与冶金行业

石油与天然气行业

制药行业

应用价值

力控RTO实时优化系统通过动态优化设计构建高效、节能、智能的生产运行体系，以实时数据采集与监控为基础，整合多阶段生产需求，建立数据驱动评价体系，显著减少冗余调整并提升效率。

系统依托在线优化算法实时调节关键工艺参数，降低生产波动成本，通过精准的能源与物料动态分配，全面提升资源利用率。其闭环管理机制覆盖事前优化计划、事中动态调控及事后数据分析全流程，结合实时反馈增强突发工况响应能力，保障生产稳定性。

系统通过打通工艺流程、能源调度与设备运行等环节，构建生产一体化运行模式，为企业提供覆盖全价值链的智能解决方案，不仅助力企业快速应对市场需求波动、达成降本增效目标，更通过科学化的生产调度与资源管理，为可持续发展和绿色制造提供坚实的技术支撑。

往期回顾

Previous Review

官网：www.sunwayland.com

总机：010-62828877

技术服务热线：400 898 8181

联系我们

公众号

视频号

小程序

云计算实时系统大数据动态模型闭环

文章转载自力控科技，如果涉嫌侵权，请发送邮件至：contact@modb.pro进行举报，并提供相关证据，一经查实，墨天轮将立刻删除相关内容。

评论