近年来在化工产业中,从生产所选的原料以及最后生产出的产品,整个过程中设备和安全参数都存在一定的安全隐患。所以我们要把化工生产中存在的风险进行控制,使用功能完备决策控制系统以及要对风险进行实时监测及控制。CPS是一个高度复杂的融合系统,它把感知、计算、控制、通信融为一体。使物理空间和信息空间进行深度的连接和融合,可以实时感知物理实体并且进行监测及控制。随着CPS越来越成熟的发展,它一定会应用在化工生产的,保证化工生产的安全性。本文主要研究环氧乙烷的生产过程,设计了基于CPS生产过程的系统架构,并且对物理层及决策层进行了设计,对生产过程中飞温这一风险源进行评估以及决策控制进行研究。目的是提高生产过程安全,对于生产系统控制的实时性、自主决策以及精确控制能力。本文主要内容:(1)在原有的CPS架构基础上,构造了基于CPS化工运行系统架构。(2)做出了风险识别与风险预估针对环氧乙烷生产的过程,确定了乙烯浓度和氧气浓度为此生产过程中导致飞温的危险性的因素,并且规定了其风险等级。(3)根据实际的需求,在环氧乙烷生产过程中应用CPS系统架构。设计多数据采集器技术方案,在物理层确定合适的节点,正确的选择传感器、执行器,对处理器进行了选择,设计了各模块的连接电路,并且设计了模拟量输入采集模块。在网络层选择了合适的网关,实现了节点与节点之间,物理层与网络层之间的通信。(4)建立了模糊自整定PID控制系统,对PID三个参数进行了整定,以及对控制器进行了设计,并且对初始参数进行了优化,根据温度误差和其变化率可以完成。根据风险等级对反应温度进行了决策控制,进而调节乙烯和氧气浓度,通过仿真,证明模糊自整定PID系统的控制效果要比常规的PID控制效果好,使超调得到了抑制,且调节时间不长,而且鲁棒性、动静态性能好。且实时性好。