基于CLIPS的开停车指导系统研究与应用.pdf

第2期
韦洪龙等.基于 CLIPS的开停车指导系统研究与应用
基于 CLIPS的开停车指导系统研究与应用
韦洪龙1田文德李传坤2徐敏祥
(1.青岛科技大学化工学院,山东青岛266042;
2.中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院化学品安全控制国家重点实验室,山东青岛266071)
摘要针对催化梨化的开停车工艺,建立基于CLPS的开停车指导系続,着重介綑其整体结构
知识库以及揉作模块和蛆态模块间的相互关系。应用结果表明:系統可以实现定性和定量两方面的
拉,满足开特奉过程安全指导的需要。
关體词催化裂化装置开停车安会指导CLPS
中图分类号TH865
文识码A
文章编号1000-3932(2014)02-0191-04
人工智能( Artificial Intelligence,AI)是一门正车过程进行分析,给出当前的操作状态,并实现温
在发展的综合性学科,旨在研究如何利用计算机度及压力等参数在上升速率和时间上的操作控
等现代工具设计模拟人类智能行为的计算机软/制。
硬件系统。50多年来,理论研究和实际应用均
系统设计
得到迅速发展,研究领域有专家系统、问题求解、
在 CLIPS知识推理模块中,模式匹配算法采
自然语言理解、模式识别及机器人等。而专家系用Fowy提出的快速模式匹配的Rete算法。该
统( Expert System,ES)是一种最具代表性的智能算法的核心是建立由模式网络和连接网络构成的
计算机应用系统,它能运用专家经验与专门知识,Rete匹配网络结构。利用基于规则系统具有的时
模拟人类专家的思维过程求解问题。
间冗余性,存储已经匹配的模式与事实的状态信
石化装置的开停车过程通常包含连续的、并息,在事实库改变时仅仅对改变事实进行模式匹
行的及闭环控制的操作等。由于操作环境的多变配检査”。
性,可能会导致设备不能稳定运转,生产效率降1.1结构组成
低,产品不合格,甚至造成重大事故。因此,从经
停车指导系统软件结构如图1所示。软件主
济上和操作上考虑,都需要保证开停车过程是安要分为两大部分:运行模块和组态模块。用户在
全和稳定的23。由于开停车过程较为复杂,具组态模块下,通过编編辑步骤条件生成CLPS的规
有一定的风险和难度,所以操作技术要求很高。则库p文件。运行模块下,加載规则库cp文
在没有动态模拟的情况下,操作人员主要依靠经件,通过插人实时数据转换成的事实匹配规则,触
验进行操作,很少能从理论上予以验证。因此,发规则,得到结果反馈给用户
针对面向复杂石化装置开停车过程的岗位工人和
技术人员的指导已成为比较迫切的任务,专家系
组态模姆
统是解决这一问题的有效途径
仿真工艺し实时数库
程
管理器
运行模姆
CLIPS
专家系统
笔者提出的停车指导系统,以专家系统工具
CLIPS为内核,能够指导用户根据知识和经验对
数据存储
开停车过程进行定义。同时,构建的用于开停车
的专家系统,可以对实际的操作做出相应的指导
图1停车指导系统软件结构
和评价,在开停车过程中较好地辅助工艺人员操
作,确保开停车过程顺利进行并优化操作步骤。
该系统的优勢在于从定性和定量两个方面对开停
收稿日期:2013-12-16(修改稿)
金项目:山东省安全生产科技发计划项目(LAK2012-40)
万方数据
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化工自动化及仪表
第41卷
1.2事实设计
CLIPS专家系统可以有效识別的是事实,然
modify phase(rule 4)(flags 1)(time y))
后通过已存在的事实触发规则。笔者介绍的开停
( printout t"Zl101.PV已经打开"crl)
车指导系统把动态的实时数据转换成 CLIPS可以
识别的事实,采用 Assert命令插入到专家系统规
基于 CLIPS的开停车指导系统对 CLIPS的产
则库中进行推理。同时定义标记事实,通过修改生式规则进行了封装,用户不需要掌握CLPS的
标记事实标明操作已完成。
语法规范,也不需要自己创建规则库,只需在提供
如,定义标记事实:
的组态界面上添加开车步骤需要的位号、条件、说
deffacts defflags
明及各种指标要求等?,系统自动把用户的要求
gs (rule 1)(flag 0))
转换为专家系统中的规则,用户也可以对这些规
则进行自行修改。组态设置界面如图2所示。
修改标记事实:
( phase <-(phase-flags(rule 1)(flags 0)
所種时程.问点从反用生过分
基水性起条得止件品质制
modify phase (rule 1)(flags 1))
速
fag后0表示未操作,1表示操作已完成
1.3规则库的设计
动国
开停车指导系统设计的重点在于设置 CLIPS
规则库。CLPS采用的是产生式规则系统,也称
为F-THEN规则。它依据人类大脑记忆模式中
各种知识块之间大量存在的因果关系即“条件
行动”式,用IF-THEN型的产生式规则来表示知
图2组态设置界面
识。其突出优点是规则之间相互独立,模块化好,1.4推理机制及反馈结果
给出满足条件,则激发规则要执行的动作。同时
推理机是专家系统的执行机构。根据数据驱
对不同的控制要求定义不同的模板。
动的特点, CLIPS系统设计成正向链推理形式,由
如,模板定义:
模式匹配算法、冲突消解策略及规则RHS执行等
( deftemplate phase- state一一状态变量
组成。使用 CLIPS建立的产生式系统,不必编写
( slot type)
专门的推理机程序,只需按语法规则建立规则库。
(slot value
slot time(default-dynamic ( time))
系统的运行模块周期性插人事实,推理机根据此
slot Mlags(type INTEGER))
事实搜索,按选择策咯来激活规则,并将所激活的
规则放人议程中,根据所选择的冲突消解策略对
malate p
hase-flags
标志变量
被激活规则的右部执行,得到反馈结果。
2实例应用
(slot time
以催化裂化反应再生工段的DCS仿真系统
slot flags (type INTEGER)
为测试平台,针对规则库语法、结构和逻辑关系以
及反馈结果进行测试,并且每次组态信息更新后
规则定义
都必须重复此项工作。针对流量、温度、压力和液
del
rule n
位这4类关键变量,从定性和定量两方面重点进
phase-state
行控制和检测。
lype Zl101. PY)(value x)(time y)(flags
定性控制的应用见表1。对完成的操作,其
(test(>?x0.5))
操作状态已经改变。如果操作正确则显示成功,
phase <-(phase-flags (rule 4)(flags 0)
否则显示失败,同时根据推理结果,给