DCS/MES集成系統(tǒng)在生產(chǎn)企業(yè)的研究與應(yīng)用分析

蘭天靈

摘 要：本文通過分析DCS/MES集成系統(tǒng)在生產(chǎn)企業(yè)的研究與應(yīng)用，以期為集成系統(tǒng)更好的應(yīng)用提供理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：DCS/MES集成系統(tǒng)；生產(chǎn)企業(yè)；研究；應(yīng)用

中圖分類號：TP273 文獻標(biāo)識碼：A

為了使企業(yè)在未來的生產(chǎn)經(jīng)營中可以獲取更高經(jīng)濟效益，對DCS/MES集成系統(tǒng)在生產(chǎn)企業(yè)的應(yīng)用進行研究分析顯得尤為重要。

一、建立DCS/MES集成系統(tǒng)目的和方案

為了解決企業(yè)由于長期缺乏統(tǒng)一規(guī)劃而產(chǎn)生的施工工藝不同、物流采集系統(tǒng)各自為政、系統(tǒng)內(nèi)品牌不統(tǒng)一，以及企業(yè)內(nèi)各系統(tǒng)信息無法整合、無法兼容等現(xiàn)象，使企業(yè)亟待研究出一套可以有效集成全廠生產(chǎn)信息、消除不同系統(tǒng)間信息隔離現(xiàn)象、降低信息核算統(tǒng)計時間、提高工作效率的全廠型生產(chǎn)管理信息網(wǎng)絡(luò)即DCS/MES集成系統(tǒng)，促使企業(yè)可以實現(xiàn)生產(chǎn)管理信息化、自動化，提高企業(yè)經(jīng)營管理效率的同時，也可為企業(yè)創(chuàng)造更高經(jīng)濟收益。

DCS/MES集成系統(tǒng)構(gòu)建方案為：經(jīng)由企業(yè)IT專業(yè)人員赴工廠實際勘察，結(jié)合生產(chǎn)需求與企業(yè)發(fā)展規(guī)劃進行軟件開發(fā)，而硬件方面則現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)合以及設(shè)備基礎(chǔ)上，根據(jù)工程需求進行合理采購，并預(yù)期在系統(tǒng)落成后，可通過DCS/MES集成系統(tǒng)每日及時、準(zhǔn)確、自動的搜集各個生產(chǎn)部門的信息數(shù)據(jù)，并在分析整合后繪制成報表，促使為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營提供準(zhǔn)備的分析管理資料，為企業(yè)的科學(xué)決策、穩(wěn)定發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

二、現(xiàn)場生產(chǎn)控制系統(tǒng)介紹

在現(xiàn)場生產(chǎn)控制系統(tǒng)內(nèi)為了使DCS/MES集成系統(tǒng)構(gòu)建更加科學(xué)全面，生產(chǎn)企業(yè)啟用了有自備電廠（汽電部）、提供全廠動力及能源單位（公用部）、生產(chǎn)PET的化工生產(chǎn)線（瓶片部）以及負(fù)責(zé)后期物料運輸?shù)膬\部。然而，在現(xiàn)場生產(chǎn)控制系統(tǒng)研究過程中，由于各個承包商、工程設(shè)計單位以及施工單位，均使用不同的生產(chǎn)工藝，導(dǎo)致在現(xiàn)場生產(chǎn)控制系統(tǒng)無法統(tǒng)一，因此需要通過搜集、整理并分析不同數(shù)據(jù)采集通信接口特性，從而編制出一個具有科學(xué)性以及合理性的采集器，對各自控制系統(tǒng)、操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行獨立采集分析，促使現(xiàn)場生產(chǎn)控制系統(tǒng)可安全、高效、穩(wěn)定的運行。

三、系統(tǒng)拓?fù)鋱D介紹

由于需要整合的生產(chǎn)系統(tǒng)存在系統(tǒng)各自獨立、各自分散、各自系統(tǒng)局域網(wǎng)并未對外進行聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響系統(tǒng)內(nèi)部資源、數(shù)據(jù)的整合，因此為了使現(xiàn)有控制系統(tǒng)可以得到有效完善，就需要利用網(wǎng)絡(luò)對各自為政的系統(tǒng)進行連接。與此同時，為了使系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)完全性得到有效保障，應(yīng)確保對生產(chǎn)控制系統(tǒng)以單獨方式形成網(wǎng)絡(luò)體系，加之?dāng)?shù)據(jù)采集器的合理設(shè)置，對采集到的數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器內(nèi)，并結(jié)合企業(yè)管理具體需求規(guī)劃并設(shè)定處理數(shù)據(jù)的最終形式，例如文檔、報表等。此外，由于生產(chǎn)控制系統(tǒng)與公司主干網(wǎng)絡(luò)連接，因此為了確保企業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定，在生產(chǎn)控制系統(tǒng)與公司主干之間設(shè)置防火墻顯得尤為必要，促使二者可以互為保護，并共同維護系統(tǒng)安全穩(wěn)定。

為了使該系統(tǒng)內(nèi)各個系統(tǒng)較為分先的情況得到有效解決，系統(tǒng)設(shè)計者采用在各個系統(tǒng)控制室內(nèi)鋪設(shè)公司網(wǎng)絡(luò)的形式，使得各自為政的系統(tǒng)可以在公司網(wǎng)絡(luò)形式下得到有效連接，并在網(wǎng)絡(luò)線路鋪設(shè)過程中預(yù)留的六對芯光纖內(nèi)選出一對，作為控制系統(tǒng)的專網(wǎng)，促使系統(tǒng)連同更加規(guī)范完善。為了使各個終端控制系統(tǒng)與控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可以得到更好的聯(lián)絡(luò)，還需要配置交換機（DFE-855）6臺、交換機（DFE-852）6臺、配件（SC-SC3單模）12塊、服務(wù)器（R730）一臺、交換機（S5720）一臺以及防火墻（AF-1120-SI）一臺，使得系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在軟硬件俱佳的情況下，可以更好的運行，確保正常、高效以及穩(wěn)定運行的同時，可以為企業(yè)獲取更高經(jīng)濟效益。

四、信息系統(tǒng)介紹

（一）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

為了數(shù)據(jù)平臺搭建的更為科學(xué)合理，首先應(yīng)確保網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)符合企業(yè)發(fā)展實際情況，其次應(yīng)可有效確保系統(tǒng)運行高效、安全、穩(wěn)定，基于以上兩個方面，應(yīng)采取以下網(wǎng)絡(luò)整體性構(gòu)架確保信息系統(tǒng)科學(xué)高效：一是構(gòu)建數(shù)據(jù)采集網(wǎng)、現(xiàn)場控制網(wǎng)3層網(wǎng)絡(luò)以及辦公區(qū)域局域網(wǎng)；二是在數(shù)據(jù)采集網(wǎng)與辦公局域網(wǎng)之間構(gòu)建防火墻；三是采用獨立網(wǎng)絡(luò)路由構(gòu)建生產(chǎn)局域網(wǎng)；四是為了減少數(shù)據(jù)采集對控制系統(tǒng)自身的影響，可采用控制系統(tǒng)上位機上安裝雙網(wǎng)卡的方式對該問題進行有效解決；五是利用數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)來采集控制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)，并同時作為隔離控制網(wǎng)、網(wǎng)關(guān)隔離以及數(shù)據(jù)采集網(wǎng)；六是選用服務(wù)器組為構(gòu)建系統(tǒng)服務(wù)器的基本形式；七是采用雙機熱備冗余設(shè)置系統(tǒng)關(guān)鍵服務(wù)器，促使系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定。

（二）系統(tǒng)功能

首先，對實施數(shù)據(jù)集成平臺進行分析。在實施數(shù)據(jù)集成平臺內(nèi)可通過3個方面進行分析：一是實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。由于實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一套較為完善的兼具存儲、監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、Web瀏覽等功能的系統(tǒng)，并具有DDE、ODBC、API、OPC等分析多樣性，因此可以在經(jīng)營管理層、生產(chǎn)層以及成產(chǎn)控制層（DCS/PLC）之間形成良好的數(shù)據(jù)連接體系；二是數(shù)據(jù)采集方案。通過在DCS/PLC操作系統(tǒng)內(nèi)加設(shè)一塊網(wǎng)卡的形式，使數(shù)據(jù)傳輸科學(xué)高效，將兩塊網(wǎng)卡配置在數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)內(nèi)，分別用于連接操作站和進行實施數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)連接之用，加之在數(shù)據(jù)采集接口與網(wǎng)絡(luò)地址的轉(zhuǎn)換間形成物理隔離，或通過架設(shè)防火墻等形式對數(shù)據(jù)庫與接口機之間形成再次隔離，從而確保網(wǎng)絡(luò)完全；三是生產(chǎn)監(jiān)控。通過設(shè)置生產(chǎn)監(jiān)控的形式來落實企業(yè)的安全生產(chǎn)，其中生產(chǎn)監(jiān)控包括趨勢圖查詢、實時/歷史數(shù)據(jù)查詢、分裝置分單元的工藝流程圖監(jiān)視等方面。其工藝流程圖與DCS流程圖基本相同，均具有單位、實時數(shù)據(jù)、關(guān)鍵點動態(tài)曲線、設(shè)備號、物流以及裝置等信息顯示。由于生產(chǎn)監(jiān)控可詳細(xì)反映生產(chǎn)單元工藝運行狀態(tài)、工序落實情況、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置合理性以及工藝流程實際情況等方面，促使流程調(diào)度員與企業(yè)管理者可實時掌控企業(yè)生產(chǎn)動態(tài)情況，并結(jié)合實際運行情況對生產(chǎn)作出實時調(diào)整，使得企業(yè)生產(chǎn)在動態(tài)監(jiān)管下可獲取更高經(jīng)濟效益。其次，分析生產(chǎn)報表功能。由于生產(chǎn)報表是站在全廠的角度對信息進行分析的，因此對設(shè)備運行、產(chǎn)品質(zhì)量、裝配能耗以及工序主要控制點等方面分析最為科學(xué)合理。

五、實現(xiàn)功能介紹

（一）實時KPI管理

生產(chǎn)運行績效分析管理是依據(jù)企業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)運用各種手段進行細(xì)致分析控制的量化管理模式，可有效提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，并以反映裝置運行是否穩(wěn)定、能耗是否達(dá)標(biāo)、工藝是否符合規(guī)范等系統(tǒng)運行方面進行綜合管理評定的管理形式。

（二）物料平衡

物料平衡系統(tǒng)基于企業(yè)測量網(wǎng)絡(luò)的冗余性分析，消除物流數(shù)據(jù)中的顯著誤差，采用各種優(yōu)化算法和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法，進行數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)與平衡，為企業(yè)開展流程模擬、裝置優(yōu)化、生產(chǎn)計劃與調(diào)度優(yōu)化等業(yè)務(wù)流程提供及時、真實、可靠、一致的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息的功能體系。

（三）能源管理

能源管理主要針對蒸汽、電、原煤等其他生產(chǎn)消耗資源進行統(tǒng)計與計算管理的形式。

（四）儲運管理

以調(diào)度部門為起點的儲運管理業(yè)務(wù)可通過下達(dá)調(diào)度指令，實現(xiàn)物流移動聯(lián)系，灌區(qū)依據(jù)指令落實收料、付料等灌區(qū)內(nèi)部操作，并在操作以后做好記錄此為儲運管理。

結(jié)論

總之，為了使企業(yè)可以在信息化、智能化、自動化生產(chǎn)經(jīng)營管理模式，在信息技術(shù)基礎(chǔ)上開展DCS/MES集成系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，不僅可以解決企業(yè)當(dāng)前經(jīng)營管理中存在的問題，而且可以在集成系統(tǒng)發(fā)展創(chuàng)新中為企業(yè)帶來更高經(jīng)濟效益，因此DCS/MES集成系統(tǒng)應(yīng)得到廣泛應(yīng)用與推廣。

參考文獻

[1]史浩.基于網(wǎng)絡(luò)模型的設(shè)備集成系統(tǒng)安全控制方法研究[D].北京交通大學(xué)，2016.endprint