生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)在焦化生產(chǎn)中的應(yīng)用

宋振超

（唐山中潤煤化工有限公司 計控部，河北 唐山 063611）

0 引言

為進(jìn)一步疏通數(shù)據(jù)流程，實現(xiàn)全廠一體化管理，計劃建設(shè)一套生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)（RMIS），將全廠DCS/PLC 控制系統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集到實時數(shù)據(jù)庫中，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、加工，以流程圖、趨勢、報警、報表等方式進(jìn)行展示并做WEB 發(fā)布，使領(lǐng)導(dǎo)在辦公室或外地均可通過瀏覽器訪問RMIS 系統(tǒng)，隨時掌握公司各個分廠的實時生產(chǎn)情況，做好生產(chǎn)統(tǒng)一調(diào)度、管理。

圖1 DCS控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集連接方式Fig.1 DCS Control system data acquisition and connection

圖2 數(shù)據(jù)斷點續(xù)傳示意圖Fig.2 Schematic diagram of data breakpoint resumption

圖3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計圖Fig.3 System network topology design

和利時公司的生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)（RMIS）主要是對控制系統(tǒng)中的生產(chǎn)信息進(jìn)行集成，即：從現(xiàn)場DCS/PLC 控制系統(tǒng)中采集全部或部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄崟r數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行集中存儲和網(wǎng)頁瀏覽。其功能包括兩個方面：一是為生產(chǎn)主管領(lǐng)導(dǎo)提供各控制系統(tǒng)集成的實時信息在線查詢；二是基于實時信息，自動生成各類報表，為管理者提供決策依據(jù)，從而實現(xiàn)生產(chǎn)管理和統(tǒng)計分析的信息化、自動化。

1 生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)（RMIS）設(shè)計

1.1 數(shù)據(jù)采集設(shè)計

1.1.1 DCS數(shù)據(jù)采集方法

自動化控制系統(tǒng)DCS具有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議（OPC），其數(shù)據(jù)采集方式是使用1 臺計算機作為數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)機，通過數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)機實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和控制系統(tǒng)的連接，具體連接方式如圖1 所示。

1.1.2 斷點續(xù)傳

當(dāng)由于網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器故障等原因?qū)е聼o法及時將實時數(shù)據(jù)寫入實時庫中，則數(shù)據(jù)采集程序會將未寫入實時庫的數(shù)據(jù)暫存在網(wǎng)關(guān)上。當(dāng)故障恢復(fù)后，采集程序自動向?qū)崟r庫中追加暫存的實時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在網(wǎng)關(guān)機上保存的時間取決于網(wǎng)關(guān)機硬盤容量，自動上傳期限為1 周，超過一周需將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，手動進(jìn)行上傳[1]。斷點續(xù)傳如圖2 所示。

1.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3 所示。

1.3 功能設(shè)計

根據(jù)項目方案設(shè)計的要求，功能架構(gòu)主要包括：與底層系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、流程監(jiān)控、報警、趨勢查詢、實時報表及WEB 發(fā)布等，系統(tǒng)功能設(shè)計如圖4 所示。

圖4 系統(tǒng)功能設(shè)計Fig.4 System function design

實現(xiàn)以上功能的核心產(chǎn)品是利用和利時實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)RMIS。

1.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

1.4.1 實時數(shù)據(jù)庫設(shè)計

Bridge 實時數(shù)據(jù)庫的主要功能包括實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、存貯、管理與查詢。目前，單套實時數(shù)據(jù)庫可以管理多達(dá)200000 點的實時數(shù)據(jù)，配合先進(jìn)的歷史數(shù)據(jù)壓縮算法可以保存達(dá)10 年以上的歷史數(shù)據(jù)（保持時間與點數(shù)和數(shù)據(jù)存放空間有關(guān)），提供統(tǒng)一的配置管理。系統(tǒng)調(diào)試、安裝好后，可以通過管理工具在單臺機器上維護(hù)整個系統(tǒng)，支持開關(guān)量、模擬量、日期時間型、字符串、二進(jìn)制等11 種點類型。采集器支持網(wǎng)絡(luò)隔離裝置，數(shù)據(jù)單向傳輸，保證控制系統(tǒng)的安全。趨勢分析功能提供實時和歷史趨勢查看功能，并能對多點或單點多時間段的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。實時流程圖提供實時流程圖查看功能，圖形方式查看，數(shù)據(jù)與生產(chǎn)現(xiàn)場同步變化，坐在辦公室里就能隨時了解生產(chǎn)狀況。數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能可以按照用戶的定義，把部分歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，輕松實現(xiàn)生產(chǎn)報表。豐富的、可擴展的設(shè)備接口，如OPC 協(xié)議、Modbus 協(xié)議、CDT 協(xié)議等，有效集成多種異構(gòu)的協(xié)議與控制設(shè)備。通過實時庫接口API，可以很容易地針對特定系統(tǒng)接口進(jìn)行定制開發(fā)。提供計算采集器，可以對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將計算結(jié)果作為新的點值寫回到實時庫中。開放的二次開發(fā)接口能根據(jù)用戶需要定制新的應(yīng)用[2]，實時數(shù)據(jù)庫架構(gòu)如圖5 所示。

1.4.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計

關(guān)系數(shù)據(jù)庫采用微軟的SQL SERVER 數(shù)據(jù)庫，它是當(dāng)前應(yīng)用最廣、技術(shù)最成熟的一種數(shù)據(jù)庫，也是目前各類數(shù)據(jù)庫中最重要、最流行的數(shù)據(jù)庫。在RMIS 系統(tǒng)中，關(guān)系數(shù)據(jù)庫的主要功能是：

1）為系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源。

2）保證數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。

3）為重要數(shù)據(jù)的后續(xù)應(yīng)用提供保障。

圖5 實時數(shù)據(jù)庫架構(gòu)圖Fig.5 Real-time database architecture diagram

2 生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)（RMIS）功能介紹

2.1 數(shù)據(jù)采集

通過標(biāo)準(zhǔn)接口，集成多套控制系統(tǒng)，采集底層控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，將其保存到實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，為數(shù)據(jù)展現(xiàn)或其它高級應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源，實現(xiàn)全廠能生產(chǎn)的統(tǒng)一調(diào)度、規(guī)劃。

2.2 實時流程圖監(jiān)測

利用過程可視化組態(tài)工具提供的監(jiān)控手段，按照生產(chǎn)的實際需要，整理、加工和計算過程數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)，以系統(tǒng)模擬圖的方式顯示有用的數(shù)據(jù)結(jié)果，反映出生產(chǎn)現(xiàn)場系統(tǒng)運行的實際情況。生產(chǎn)管理人員通過系統(tǒng)模擬圖就能夠?qū)崟r觀測到生產(chǎn)現(xiàn)場的各項指標(biāo)，從而獲得充分的生產(chǎn)信息，監(jiān)視生產(chǎn)進(jìn)行狀態(tài)，了解實時生產(chǎn)情況。管理人員通過系統(tǒng)模擬圖能清楚地在同一畫面看到不同分廠、車間、工段DCS 的信息，從而消除管控過程中的信息孤島，對不同DCS、PLC、SCADA、智能儀表的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度[3]。

2.3 流程圖回放

通過流程圖回放功能，綜合分析某一生產(chǎn)數(shù)據(jù)或某些生產(chǎn)數(shù)據(jù)對其它數(shù)據(jù)的影響。

2.4 實時趨勢與歷史趨勢

查看某項指標(biāo)的變化趨勢，便于相關(guān)人員對分布于不同PLC 和DCS 系統(tǒng)的關(guān)鍵歷史數(shù)據(jù)對比分析，對關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)做出科學(xué)、合理地調(diào)整，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品的競爭能力。

歷史趨勢：客戶可以選擇任意歷史時間段、采集周期，進(jìn)行歷史趨勢查看。

2.5 實時報警

對關(guān)鍵數(shù)據(jù)超限報警或組合條件報警，主要功能包括：報警分組、報警主頁、報警記錄和報警查詢。

2.6 統(tǒng)計報表

圖6 權(quán)限管理、WEB發(fā)布Fig.6 Rights management and WEB publishing

生產(chǎn)統(tǒng)計是企業(yè)生產(chǎn)過程中進(jìn)行調(diào)度指揮的重要內(nèi)容。通過系統(tǒng)自動及時地對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析（無法自動采集的數(shù)據(jù)提供手工錄入接口），可以大大提高企業(yè)管理人員的工作效率，同時保證了統(tǒng)計數(shù)據(jù)的客觀準(zhǔn)確性，為企業(yè)生產(chǎn)管理者提供實時準(zhǔn)確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為管理者快速決策提供依據(jù)，有利于提高企業(yè)經(jīng)營效益。本項目報表主要包括以下類型：

1）裝置運行報表

系統(tǒng)利用實時歷史數(shù)據(jù)庫現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和存儲功能，對裝置運行中重要參數(shù)定時進(jìn)行抓取并生成報表。

2）生產(chǎn)報表

對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，形成產(chǎn)、質(zhì)、耗方面的報表，主要包括：生產(chǎn)日報/月報/年報等。

系統(tǒng)提供自定義報表工具，用戶可根據(jù)自己的需要定制報表格式。系統(tǒng)有多種分析和展示工具，如折線圖、柱狀圖等。所有報表都可按條件進(jìn)行查詢，在權(quán)限范圍內(nèi)可對報表進(jìn)行查看、下載、打印。

2.7 安全可靠設(shè)計

和利時RMIS 通過網(wǎng)關(guān)硬件的隔離，數(shù)據(jù)單向傳送功能防止了管理網(wǎng)病毒對生產(chǎn)控制系統(tǒng)的侵害，同時避免了對生產(chǎn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)寫入，從而屏蔽了對底層控制系統(tǒng)的干擾。

2.8 權(quán)限管理及WEB發(fā)布

1）對功能進(jìn)行發(fā)布，供客戶端通過IE 瀏覽器進(jìn)行訪問，并可以通過外網(wǎng)固定IP 地址及路由器等設(shè)備實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)訪問。

2）通過權(quán)限設(shè)置，設(shè)置廠內(nèi)管理人員的角色以及各個角色的實時數(shù)據(jù)訪問權(quán)限，讓不同的人員訪問不同的內(nèi)容，以實現(xiàn)分級管理。

3 結(jié)束語

本文主要圍繞和利時RMIS 系統(tǒng)，利用信息化和自動化搭建起現(xiàn)代化煤化工企業(yè)的數(shù)據(jù)框架和平臺，將分散車間和裝置的實時“生產(chǎn)信息孤島”聯(lián)通虛擬成一個大系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)信息集中管控、集中協(xié)調(diào)、集中調(diào)配，形成企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)整合，提高企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行能力，規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)管理。