基于分布式架构的流程工业仿真平台的设计与实现

来源 :北京工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jonathanwu
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随着工业自动化的发展,传统工业生产工厂逐步走向自动化和智能化,其中,工业仿真技术在工业各环节中的重要性日益凸显。但是随着信息技术的发展和研究的不断深入,我们逐步发现在工业仿真领域仍存在较多问题,如仿真软件专业性较强且多不支持多用户同时在线仿真等。因此,本文以流程工业仿真和自动化控制为背景,提出了一种针对流程工业的仿真方法,同时设计并实现了基于分布式架构的流程工业仿真平台。本课题首先通过流程工业相关项目总结及文献研究,提出了流程工业仿真平台的功能性需求和非功能性需求。根据需求分析,将流程工业的仿真方法分为仿真对象构建-流程搭建-交互仿真-数据查看四个步骤,其次根据这四个步骤进行了功能模块的划分,分别为仿真对象构建模块、流程搭建模块、交互仿真模块、数据分析模块和管理员模块。在各个功能模块的设计与实现过程中,本课题设计仿真通用模版,归纳工业组件进行仿真对象的构建。基于系统动力学仿真方法建立工艺流程,进行仿真建模,并在交互仿真过程中基于FMI(Functional Mock-up Interface)设计了协同仿真方法。最后对仿真过程数据进行了可视化演示。为了提升用户体验和实时仿真性能,本课题采用PHPRPC作为分布式RPC框架,ZooKeeper作为注册中心,将系统中不同功能分别开发成相互独立的微服务,降低整个系统的耦合性。采用Redis作为缓存系统,提高实时仿真过程中的响应速度。最后,本课题根据聚羧酸减水剂自动化生产线的实际案例,在仿真平台上完成仿真功能,并进行各个功能的用例测试,确保仿真平台的可用性和可靠性。流程工业仿真平台为用户提供了简易的仿真操作,面向用户不仅仅局限于工厂管理者和开发人员。普通操作员可基于仿真平台进行学习训练,同时仿真平台为控制软件开发人员提供了项目仿真、初始化程序构建和客户沟通的平台。从而缩短了50%的系统开发时间。
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