唐行龍 王發(fā)陽

(1.江蘇奧神新材料有限責(zé)任公司，連云港 22200 2.江蘇奧神集團(tuán)有限責(zé)任公司，連云港 222006）

0 引言

聚酰亞胺纖維是國家“十二五”期間重點鼓勵發(fā)展的一種重要的戰(zhàn)略性新材料，可廣泛應(yīng)用于金屬冶煉、水泥生產(chǎn)、火力發(fā)電、垃圾焚燒等高溫除塵領(lǐng)域和消防、化工、冶金、水電、地礦、核工業(yè)等特種防護(hù)領(lǐng)域。聚酰亞胺纖維生產(chǎn)采用的自主創(chuàng)新研發(fā)的高新技術(shù)，其生產(chǎn)過程控制非常精細(xì)，特別是聚合反應(yīng)及紡絲、后紡等生產(chǎn)過程控制尤為復(fù)雜，同時，由于首套生產(chǎn)線仍然具有一定的研發(fā)性質(zhì)，除對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制外，建立一套完整、有效的數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)顯得尤為重要。鑒于此，公司決定建設(shè)聚酰亞胺纖維制造的管控一體化系統(tǒng)。

1 DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的發(fā)展

隨著DCS系統(tǒng)的高速發(fā)展，其已經(jīng)具備了開放性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、支持OPC開放標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作和工程技術(shù)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化、綜合過程自動化與工廠自動化、高可靠冗余，成熟、有效的高級應(yīng)用軟件包的特點，完全可以利用DCS向信息管理系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制擴(kuò)展，將過程控制和信息管理系統(tǒng)緊密結(jié)合起來，構(gòu)成計算機(jī)集成過程系統(tǒng)以滿足大規(guī)?；て髽I(yè)生產(chǎn)、控制、優(yōu)化管理的需要。

因此在項目建設(shè)規(guī)劃中，以國內(nèi)先進(jìn)的DCS控制系統(tǒng)為主，在實現(xiàn)無人化操作、精確控制，對生產(chǎn)流程進(jìn)行全自動化控制,達(dá)到生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，高效的目標(biāo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合公司管理層網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，搭建出一套相對完善的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。

2 集成系統(tǒng)的設(shè)計與搭建

網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今工廠自動化的核心，是計算機(jī)集成過程系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而且工廠自動化的每一層都應(yīng)有適用于自己的網(wǎng)絡(luò)。

2.1 工廠級(上層、管理層)：包括工廠信息管理和生產(chǎn)管理，負(fù)責(zé)與工廠管理計算機(jī)的連接，計算機(jī)間的管理數(shù)據(jù)交換通過工廠主干網(wǎng)實現(xiàn)。主干網(wǎng)采用ISO／OSI-MAP／TOP或TCP／IP-Ethernet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。隨著工廠自動化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這一級的功能也越來越強(qiáng)。

2.2 車間級(中層、監(jiān)控層)：包括過程控制和過程管理，用于控制室、現(xiàn)場控制設(shè)備和各現(xiàn)場控制裝置間的連接。通信網(wǎng)采用中速、載帶工業(yè)過程數(shù)據(jù)公路的形式(ProwayC或IEEE802.4)。實時工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，具有高可靠性、高使用性、實時性強(qiáng)、有自診斷功能、有自組態(tài)功能、容易接入新站等特點，同時可以應(yīng)用DP、Modbus等通訊協(xié)議及接口將現(xiàn)場其它系統(tǒng)的PLC等控制系統(tǒng)作為從站鏈接。

2.3 現(xiàn)場級(低層)：用于連接過程控制中的傳感器、執(zhí)行器、智能儀表等。

如上圖所示：項目實施過程中，依據(jù)不同設(shè)備、不同工序的控制需求，采用了多套西門子PLC，和利時DCS系統(tǒng)等過程控制系統(tǒng)對生產(chǎn)管理過程進(jìn)行控制，因此本項目在網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面完全按照智能化工廠進(jìn)行設(shè)計、施工，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的部署足夠支持過程控制系統(tǒng)通信，管理網(wǎng)絡(luò)通信，以及集成化管理的需求。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是調(diào)度生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源。采集系統(tǒng)是在線系統(tǒng)，在保障系統(tǒng)可靠性和安全性的前提下，不影響DCS運行，并能夠充分利用公司現(xiàn)有資源。構(gòu)建的應(yīng)用系統(tǒng)便于維護(hù)，有利管理的開放性、靈活性、可擴(kuò)充性和可升級性。無法進(jìn)入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提供手工錄入界面，通過人工錄入方式定期上傳，統(tǒng)一管理。

3 系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

該系統(tǒng)能達(dá)到公司對外、對內(nèi)、廠際間的監(jiān)控需要，同時能滿足重要計量數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測要求。并且采集點提供了足夠的數(shù)據(jù)冗余性，實時監(jiān)測系統(tǒng)運行狀況，便于查找故障。而且系統(tǒng)可以隨時增加數(shù)據(jù)位號點數(shù)和連接設(shè)備。數(shù)據(jù)庫點數(shù)和客戶端數(shù)量實行完全有權(quán)限管理開放。生產(chǎn)過程中在進(jìn)行控制系統(tǒng)實施時即開始建設(shè)管控一體化應(yīng)用系統(tǒng)，通過OPC服務(wù)器，采用歷史數(shù)據(jù)庫，將分散在各底層控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集上來，徹底解決了多套，多類型工業(yè)控制系統(tǒng)中的信息孤島問題，使得工藝工程師可以通過一個集中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行生產(chǎn)過程工藝分析，以最快速度優(yōu)化生產(chǎn)控制參數(shù)，為實現(xiàn)產(chǎn)品的穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)打下基礎(chǔ)。

同時，該系統(tǒng)的建設(shè)也使得設(shè)備維護(hù)人員可實時監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，有效減少設(shè)備故障對生產(chǎn)的影響；成本核算人員可精確統(tǒng)計投料，設(shè)備運行能耗等數(shù)據(jù)，為成本精確核算提供支持。該系統(tǒng)通過設(shè)在中心調(diào)度室的多口網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，通過網(wǎng)線連接到硬件防火墻并與辦公系統(tǒng)服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)。連接后，建立符合信息化要求的公司信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，在保障信息安全的前提下實現(xiàn)公司生產(chǎn)信息的網(wǎng)上采集、交換、分類、加工、處理和發(fā)布，建立起滿足公司信息化要求的系統(tǒng)平臺，建立起公司生產(chǎn)管理應(yīng)用的網(wǎng)上辦公室，形成網(wǎng)上協(xié)同工作環(huán)境，使公司相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門隨時可以檢測現(xiàn)場重要的工藝數(shù)據(jù)，指導(dǎo)、監(jiān)督工藝生產(chǎn)，從而保證整個生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

4 結(jié)束語

實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)的最終目標(biāo)是用于生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)集成，最終實現(xiàn)公司管控一體化?？紤]公司目前狀況，先對整個生產(chǎn)管理系統(tǒng)計劃分步實施，完成生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的搭建，從各生產(chǎn)裝置的DCS、PLC中將所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、上傳，生成實時數(shù)據(jù)庫，完成實時監(jiān)控功能，完成常規(guī)統(tǒng)計、分析報表功能，為以后生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)一步功能擴(kuò)展奠定基礎(chǔ)，后續(xù)，公司將在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步建設(shè)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。

[1] 胡旦華.OPC技術(shù)在分布式環(huán)境下的實時數(shù)據(jù)通信.華北電力大學(xué).2003.

[2] 袁任光.集散型控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)與實例.北京機(jī)械工業(yè)出版社.

[3] 劉 剛.通用數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).北京郵電大學(xué).

[4] 劉增祥,夏益青.DDE與OPC技術(shù)在工業(yè)自動化系統(tǒng)中的引應(yīng)用.