張勝男

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305）

工業(yè)化大生產(chǎn)越來越離不開自動(dòng)化、信息化，設(shè)備信息化管理已經(jīng)成為智能化工廠的重要組成部分[1]。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，越來越多的化工生產(chǎn)企業(yè)開始引入先進(jìn)的信息化系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中的協(xié)同辦公， 但是， 隨著企業(yè)生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)的積累，服務(wù)器保存的數(shù)據(jù)越來越多，很多企業(yè)已經(jīng)無法做到充分利用已有的生產(chǎn)資源， 不能從根本上將現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)資源轉(zhuǎn)變成所需要的信息。但是，企業(yè)信息化系統(tǒng)經(jīng)過多年運(yùn)行積累的大量數(shù)據(jù)資源， 能夠幫助企業(yè)做出準(zhǔn)確的經(jīng)營(yíng)管理決策，具有一定的意義[2]。化工企業(yè)更多的先進(jìn)技術(shù)被引入利用， 來構(gòu)建信息處理模型， 提高化工生產(chǎn)過程中信息處理和生產(chǎn)管理的智能化及自動(dòng)化水平。

1 智能化平臺(tái)應(yīng)用的必要性

自2011 年三友氯堿生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以來，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)統(tǒng)一代碼、 建立了統(tǒng)一的資源標(biāo)準(zhǔn)和信息平臺(tái)， 為公司生產(chǎn)管理的信息集成和信息共享提供了有效的連接途徑。同時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集PI 系統(tǒng)的投用，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)主要數(shù)據(jù)采集和上傳的功能，為公司生產(chǎn)過程狀態(tài)監(jiān)測(cè)、優(yōu)化管理、及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、 解決問題等提供了必要的數(shù)據(jù)平臺(tái)和先進(jìn)控制的基礎(chǔ)。 隨著公司各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目的開發(fā)實(shí)施， 現(xiàn)有生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)信息已不能滿足生產(chǎn)管理需要，因此，三友氯堿通過DCS 與先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)相結(jié)合， 在現(xiàn)有生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容及實(shí)施數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)功能升級(jí)改造。

2 智能化平臺(tái)升級(jí)改造

（1）對(duì)燒堿生產(chǎn)工序、單體工序、樹脂工序和公用工程工序的技術(shù)改造部分在系統(tǒng)中增加新的工藝位號(hào)、控制邏輯、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)畫面、報(bào)表分析、實(shí)時(shí)報(bào)警、產(chǎn)銷平衡和能耗管控等功能。

（2）完成新增DCS 系統(tǒng)、SIS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)上傳到PI 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 對(duì)服務(wù)器、磁盤陣列、硬件隔離器與部分網(wǎng)絡(luò)硬件等設(shè)備進(jìn)行升級(jí)并增加網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)裝置。

（3）在現(xiàn)有PI 數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上增加10 000 點(diǎn)，通過對(duì)PI 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)擴(kuò)容，將公司各生產(chǎn)裝置的重要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集到該數(shù)據(jù)庫(kù)， 構(gòu)成整個(gè)生產(chǎn)集中數(shù)據(jù)平臺(tái)。

（4）智能化平臺(tái)的展示與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)移動(dòng)客戶端的瀏覽功能及關(guān)鍵信息的推送功能。

2.1 系統(tǒng)搭建和信息采集

此次智能化升級(jí)通過新增一臺(tái)服務(wù)器作為web應(yīng)用服務(wù)器，將DCS 系統(tǒng)中的儀表數(shù)據(jù)通過工程師站，再利用公司現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳送到PI 數(shù)據(jù)庫(kù)中，根據(jù)相應(yīng)統(tǒng)計(jì)及計(jì)算規(guī)則生成報(bào)表及各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，在瀏覽器及移動(dòng)端進(jìn)行展示。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所使用的智能結(jié)構(gòu)可在多種系統(tǒng)配置下運(yùn)行。 數(shù)據(jù)采集服務(wù)器提供信息集中采集和系統(tǒng)的維護(hù)。 每個(gè)數(shù)據(jù)采集客戶端都可以同時(shí)與一個(gè)或多個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器相聯(lián)， 為信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化提供了自由度。 PI 實(shí)施數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)全面采用的國(guó)際和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為系統(tǒng)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái)，遵循網(wǎng)絡(luò)通信TCP/IP 協(xié)議，模塊化的程序結(jié)構(gòu)以及三層體系結(jié)構(gòu)、組件技術(shù)，方便系統(tǒng)功能的擴(kuò)充及用戶的二次開發(fā)。 該P(yáng)I 系統(tǒng)采用集群技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)以及數(shù)據(jù)采集接口機(jī)緩存功能等方面共同保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。 同時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)從網(wǎng)絡(luò)安全、訪問權(quán)限和數(shù)據(jù)采集上進(jìn)行配置授權(quán)， 全面保障系統(tǒng)的安全性。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)PI 系統(tǒng)在保存歷史數(shù)據(jù)上采用了先進(jìn)高效的“旋轉(zhuǎn)門”兩級(jí)壓縮技術(shù)，使得歷史數(shù)據(jù)可以保存很長(zhǎng)時(shí)間。這樣一來，不僅可以大大減少網(wǎng)絡(luò)通訊負(fù)荷， 而且保證了數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)和系統(tǒng)磁盤空間的節(jié)省和高效。 系統(tǒng)通過客戶端組態(tài)工具在線生成各種接線圖、流程圖、趨勢(shì)圖和報(bào)警圖等，實(shí)現(xiàn)編輯和顯示的在線切換。 數(shù)據(jù)采集方式見圖1。

2.2 升級(jí)改造的實(shí)施方案

數(shù)據(jù)采集的升級(jí)改造主要包括歷史數(shù)據(jù)歸檔、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)快照、通用數(shù)據(jù)服務(wù)器核心模塊、性能公式模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、總加器模塊、蒸汽表模塊、重算器模塊、報(bào)警服務(wù)模塊、模型數(shù)據(jù)庫(kù)、自動(dòng)點(diǎn)同步、系統(tǒng)配置與管理模塊、 性能管理監(jiān)控模塊和高級(jí)計(jì)算引擎等。

業(yè)務(wù)功能的升級(jí)改造主要包括產(chǎn)品產(chǎn)量、 產(chǎn)品存量、裝置負(fù)荷、裝置運(yùn)行和生產(chǎn)平衡等生產(chǎn)概況，不同生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)展示及報(bào)警， 公用工程數(shù)據(jù)及水電汽能源消耗數(shù)據(jù)分析， 重大危險(xiǎn)源監(jiān)控和系統(tǒng)平穩(wěn)率、自控率的運(yùn)行評(píng)估等內(nèi)容。具體內(nèi)容見表1。

表1 智能化平臺(tái)升級(jí)改造內(nèi)容

3 升級(jí)改造實(shí)施效果

3.1 生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)率管理功能

目前已基本實(shí)現(xiàn)DCS 自動(dòng)化控制，穩(wěn)態(tài)下DCS自動(dòng)控制時(shí)生產(chǎn)過程比較穩(wěn)定。 但在切換為手動(dòng)控制時(shí)， 操作工在調(diào)節(jié)過程中會(huì)對(duì)生產(chǎn)過程造成較大的擾動(dòng)，最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量或者單耗。平穩(wěn)率管理模塊可以讓企業(yè)管理者實(shí)時(shí)監(jiān)管生產(chǎn)過程的平穩(wěn)率、量化監(jiān)視各生產(chǎn)工段的平穩(wěn)率、并積累了平穩(wěn)率的分析數(shù)據(jù)。通過對(duì)比考核等管理手段，有效增強(qiáng)操作工對(duì)生產(chǎn)的過程控制意識(shí)， 改善生產(chǎn)過程的平穩(wěn)狀態(tài)，保障裝置長(zhǎng)期安全平穩(wěn)運(yùn)行，提升了企業(yè)的運(yùn)營(yíng)管理效率。 具體功能效果見表2。

表2 生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)率管理功能

3.2 工藝參數(shù)報(bào)警管理功能

通過將工藝參數(shù)設(shè)定高低限值， 并將高低限值引進(jìn)PI 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，形成實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)，通過web網(wǎng)頁進(jìn)行展示提醒。 其中報(bào)警系統(tǒng)主要包含系統(tǒng)整體報(bào)警情況、各工序不同參數(shù)報(bào)警次數(shù)、最頻繁報(bào)警指標(biāo)、報(bào)警時(shí)長(zhǎng)和橫班報(bào)警五大模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯總、分析和對(duì)比，并通過圖表進(jìn)行展示發(fā)布，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的評(píng)估。同時(shí)，該系統(tǒng)具備對(duì)間歇性運(yùn)行生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警篩選統(tǒng)計(jì)的功能， 通過設(shè)置不同關(guān)鍵參數(shù)運(yùn)行的標(biāo)志位來判定合理的報(bào)警統(tǒng)計(jì)區(qū)間， 避免無效高頻報(bào)警對(duì)報(bào)警分析系統(tǒng)的干擾，另外，通過手機(jī)移動(dòng)端的推送功能，將特定級(jí)別的報(bào)警， 比如緊急報(bào)警和重要廠控設(shè)備的啟停等報(bào)警信息分級(jí)推送至相關(guān)管理人員和技術(shù)人員，以便相關(guān)人員及時(shí)對(duì)異常情況和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)調(diào)整做出準(zhǔn)確判斷，采取高效措施穩(wěn)定生產(chǎn)。 具體功能效果見表3。

3.3 單回路自控率管理功能

通過自控投運(yùn)率模塊的運(yùn)用， 提升企業(yè)的運(yùn)營(yíng)管理效率并保障裝置的長(zhǎng)期安全平穩(wěn)運(yùn)行。 以車間為單位進(jìn)行自控投用率計(jì)算、實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)報(bào)表，具備回路屏蔽及篩選功能。 自控投運(yùn)率模塊支持以統(tǒng)計(jì)報(bào)表和圖形形式展示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。 通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的展示， 生產(chǎn)管理者可以實(shí)時(shí)了解裝置的自控投運(yùn)情況。另外，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)刷新周期可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置， 最小的數(shù)據(jù)更新周期可以達(dá)到秒級(jí)。 自控投運(yùn)率模塊支持以統(tǒng)計(jì)報(bào)表和圖形形式展示歷史數(shù)據(jù)。 通過自控投運(yùn)率歷史數(shù)據(jù)的查看，對(duì)同一車間，不同時(shí)間段、不同班組的自控投用率對(duì)比；或者同一時(shí)間段，同一車間自控投運(yùn)率對(duì)比，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制穩(wěn)定性的評(píng)估。

3.4 關(guān)鍵聯(lián)鎖投用率管理功能

以不同生產(chǎn)工序?yàn)閱挝贿M(jìn)行聯(lián)鎖投用率計(jì)算、實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)報(bào)表。 具備聯(lián)鎖篩選、實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。 實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵聯(lián)鎖投用率以統(tǒng)計(jì)報(bào)表和圖形形式來展示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。 通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的展示，生產(chǎn)管理者可以實(shí)時(shí)了解裝置的聯(lián)鎖投用情況。 另外，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)刷新周期可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，最小的數(shù)據(jù)更新周期可以達(dá)到秒級(jí)。 聯(lián)鎖投運(yùn)率模塊支持以統(tǒng)計(jì)報(bào)表和圖形形式展示歷史數(shù)據(jù)。通過對(duì)同一車間， 不同時(shí)間段、不同班組的聯(lián)鎖投用率對(duì)比；對(duì)同一時(shí)間段，同一車間聯(lián)鎖投用率對(duì)比； 不同車間， 不同類別（SIS、A級(jí)）的聯(lián)鎖投用率對(duì)比，對(duì)各工序運(yùn)行穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估預(yù)判。

3.5 產(chǎn)成品品控管理功能

通過將需要的品質(zhì)管理指標(biāo)輸入到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)結(jié)合SPC 直方圖的應(yīng)用，開發(fā)一種產(chǎn)品質(zhì)量管控模塊，針對(duì)燒堿、PVC、PPVC 等產(chǎn)成品品級(jí)率進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)展示， 同時(shí)選擇直接關(guān)聯(lián)產(chǎn)品品質(zhì)的參數(shù)作為質(zhì)量控制參數(shù)，進(jìn)行SPC 分析，通過計(jì)算CPk值進(jìn)行質(zhì)量控制穩(wěn)定性評(píng)估，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)成品質(zhì)量控制由品級(jí)率控制向過程控制轉(zhuǎn)變。

3.6 能源管理中心

（1）完善能源計(jì)量體系，引入主要耗電設(shè)備電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)蒸汽、電力等基礎(chǔ)能源數(shù)據(jù)（一二三級(jí)能源計(jì)量數(shù)據(jù)）的全面采集。

（2）能源數(shù)據(jù)與生產(chǎn)系統(tǒng)負(fù)荷情況關(guān)聯(lián)，生產(chǎn)各種關(guān)鍵能耗指標(biāo)，根據(jù)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行能源管理，發(fā)現(xiàn)能源浪費(fèi)并進(jìn)行有效管控。

（3）構(gòu)建全公司能源管網(wǎng)模型，對(duì)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和實(shí)時(shí)查看， 實(shí)現(xiàn)對(duì)能源數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理以及能源成本分析。

4 結(jié)語

智能化管理平臺(tái)的搭建都是為了讓生活和工作更加便捷、高效，讓生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)更加精準(zhǔn)、安全，智能化發(fā)展將是化工行業(yè)的主攻方向。所以，加大化工生產(chǎn)智能化的研究更加必要。