油脂加工廠油罐區(qū)MES系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

吳 剛，徐 琥，葉祥宇，劉 鵬，付 欣

1.無(wú)錫中糧工程科技有限公司 (無(wú)錫 214035)2.中糧佳悅(天津)有限公司 (天津 300452)

油脂加工廠油罐區(qū)MES系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐區(qū)儲(chǔ)油、收發(fā)油業(yè)務(wù)進(jìn)行有效、科學(xué)、安全的管理和控制，消除油罐區(qū)信息死角，使工作人員能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握油罐的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息。該系統(tǒng)采用三層管控架構(gòu)，最底層是PLC控制層，中間層是IFIX系統(tǒng)層，最上層是C#信息化層，層層相扣、緊密聯(lián)系、不可分割，借助信息化手段不僅提高了工作效率，同時(shí)也為更科學(xué)有效的儲(chǔ)油提供保障。

1 油罐區(qū)作業(yè)流程

發(fā)油控制是利用油罐區(qū)發(fā)油棚及發(fā)油控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，首先發(fā)油通過(guò)PLC控制系統(tǒng)的通訊發(fā)出發(fā)油請(qǐng)求信號(hào)，經(jīng)過(guò)操作人員確認(rèn)后啟動(dòng)發(fā)油控制系統(tǒng)完成發(fā)油任務(wù)。發(fā)油控制是采用質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量發(fā)放油流量，以4～20 mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送給PLC，油發(fā)放通過(guò)PLC 內(nèi)部累計(jì)積算，當(dāng)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的積算值時(shí)，PLC給出1個(gè)信號(hào)，關(guān)閉鶴管上的氣動(dòng)切斷閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定值裝車。每個(gè)鶴位裝有1個(gè)控制箱，控制箱帶有裝車開(kāi)停按鈕，質(zhì)量流量計(jì)或齒輪流量計(jì)帶有現(xiàn)場(chǎng)指示儀，現(xiàn)場(chǎng)每20 m安裝1個(gè)蜂鳴器，作為裝車預(yù)報(bào)。

2 MES系統(tǒng)主要配置

2.1 硬件部分

(1)開(kāi)關(guān)量輸入部分，包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)量信號(hào)、中控室上位機(jī)操作等。

(2)模擬量采集部分，這部分指現(xiàn)場(chǎng)的各種測(cè)量數(shù)據(jù)(包括溫度、流量、電壓電流、頻率、液位等)。

(3)核心部分，可編程控制器(PLC 7I cpu)。

(4)顯示監(jiān)控部分，上位機(jī)(包括2臺(tái)操作員、1臺(tái)工程師站)，可在上位機(jī)上操作實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)油等工藝的自動(dòng)控制功能。

2.2 軟件部分

上位機(jī)監(jiān)控后臺(tái)軟件(IFix系統(tǒng))；控制程序，通過(guò)可編程控制器實(shí)現(xiàn)；與上位機(jī)、變頻器、馬保、流量計(jì)，溫度傳感器，液位通訊的通訊程序；能模塊程序，包括馬達(dá)控制功能塊(包括變頻)、閥門控制功能塊、自動(dòng)路徑選擇功能塊、收發(fā)油功能模塊等。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

3.1 用戶權(quán)限功能

針對(duì)不同的操作用戶，制定不同的權(quán)限管理，使每個(gè)操作者只能看見(jiàn)自己所屬的相應(yīng)界面和相應(yīng)的操作權(quán)限。這樣可以更有效的對(duì)操作人員進(jìn)行管理和規(guī)范使用流程。

3.2 油品物料管理

對(duì)油罐區(qū)油品名稱進(jìn)行統(tǒng)一管理，分類管理油罐區(qū)的油品名稱，也方便日后系統(tǒng)調(diào)用油品名稱，此功能是屬于系統(tǒng)基礎(chǔ)維護(hù)功能，為油罐儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)日常管理提供信息化支撐。

3.3 統(tǒng)計(jì)管理

根據(jù)不同油罐區(qū)的不同業(yè)務(wù)管理需求，系統(tǒng)提供了靈活的報(bào)表格式，各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成速度快，簡(jiǎn)單易用，可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果導(dǎo)出功能，可以將統(tǒng)計(jì)結(jié)果導(dǎo)出多種文件格式(如excel、pdf、圖表)等，以及支持在線預(yù)覽及報(bào)表發(fā)送E-Mail功能。

3.4 油罐管理

主要向操作員和管理層展示油罐區(qū)里所有油罐儲(chǔ)油的名稱、高度、密度、重量、油品質(zhì)量指數(shù)、儲(chǔ)運(yùn)油數(shù)據(jù)變化、實(shí)時(shí)溫度。

3.5 作業(yè)管理

系統(tǒng)提供界面輸入相關(guān)儲(chǔ)運(yùn)油的生產(chǎn)計(jì)劃。系統(tǒng)將為生產(chǎn)計(jì)劃人員提供可視化的圖形編輯工具以幫助其進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的錄入與維護(hù)，制訂好的生產(chǎn)計(jì)劃以甘特圖表的方式進(jìn)行展示。同時(shí)，計(jì)劃的完成情況也將實(shí)時(shí)反饋到計(jì)劃管理模塊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)劃的在線跟蹤。

3.6 能耗管理

能耗管理模塊可監(jiān)測(cè)在整個(gè)油罐儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中電能、蒸汽及壓縮空氣的消耗用量情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中設(shè)備所用的能源進(jìn)行有效管理和統(tǒng)一計(jì)算，并通過(guò)能源計(jì)量考核，降低作業(yè)能耗。

3.7 客戶管理

對(duì)油罐區(qū)供銷客戶進(jìn)行統(tǒng)一管理，分類管理油罐區(qū)的客戶信息，也方便日后系統(tǒng)調(diào)用客戶名稱，此功能是屬于系統(tǒng)基礎(chǔ)維護(hù)功能，為油罐儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)日常管理提供信息化支撐。

3.8 質(zhì)量管理

定期對(duì)油品進(jìn)行管控管理和檢驗(yàn)、定期抽檢油罐內(nèi)儲(chǔ)油進(jìn)行質(zhì)檢化驗(yàn)管理，具有化驗(yàn)指標(biāo)錄入、保存、查詢、打印等功能，還具有油品質(zhì)量不合格報(bào)警功能。質(zhì)量追溯管理，全程安全監(jiān)管和采集記錄油品儲(chǔ)運(yùn)信息，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)運(yùn)油的安全追溯。

3.9 ifix系統(tǒng)執(zhí)行功能

Ifix系統(tǒng)主要啟動(dòng)承上啟下的功能，一方面和上層信息化系統(tǒng)進(jìn)行接口對(duì)接和接收生產(chǎn)任務(wù)并且生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)毫無(wú)保留的反饋給上層信息化系統(tǒng)。另一方在接收到生產(chǎn)計(jì)劃的同時(shí)，IFIX系統(tǒng)作業(yè)管理模塊接收來(lái)自于上層的調(diào)度指令，然后轉(zhuǎn)給相關(guān)作業(yè)人員進(jìn)行處理。作業(yè)管理模塊將全過(guò)程記錄作業(yè)的完成情況，包括作業(yè)時(shí)間、作業(yè)人員、作業(yè)事件、作業(yè)進(jìn)度等作業(yè)實(shí)績(jī)。同時(shí)，作業(yè)管理模塊還將提供制訂好的作業(yè)規(guī)范以指導(dǎo)作業(yè)人員進(jìn)行正確的操作。

3.10 MES系統(tǒng)異常檢測(cè)

交互模式。該模式通常用于小規(guī)模數(shù)據(jù)集。該模式下所有的配置和數(shù)據(jù)都需按需提供。API調(diào)用的同時(shí)即可返回結(jié)果。該模式下。模型管理服務(wù)Data Management Service會(huì)存儲(chǔ)和管理模型。

批處理模式。與交互模式不同，批處理模式用于處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)集。API調(diào)用之后，會(huì)異步出發(fā)時(shí)序數(shù)據(jù)Series Service讀取，結(jié)果會(huì)通過(guò)Data Exchange Service數(shù)據(jù)交換服務(wù)返回。該模式支持最多一百萬(wàn)條時(shí)序數(shù)據(jù)集，最長(zhǎng)6 h的任務(wù)處理。

直接交互模式。該模式下，用戶不需提交時(shí)序數(shù)據(jù)集，異常檢測(cè)服務(wù)自動(dòng)從時(shí)序數(shù)據(jù)服務(wù) Time SeriesService讀取數(shù)據(jù)集，進(jìn)行模型訓(xùn)練和檢測(cè)。該模式最多處理20 000條時(shí)序數(shù)據(jù)。模型管理服務(wù)Data Management Service會(huì)存儲(chǔ)和管理模型。

系統(tǒng)異常檢測(cè)API異常檢測(cè)可以完成以下任務(wù)：非監(jiān)督的模型訓(xùn)練；模型應(yīng)用；時(shí)序數(shù)據(jù)異常檢測(cè)；與時(shí)序數(shù)據(jù)服 Time SeriesService交互，讀取特定設(shè)備在特定時(shí)間段的數(shù)據(jù)集。

3.11 報(bào)表功能

報(bào)表是經(jīng)營(yíng)管理的載體和化身。企業(yè)的報(bào)表體系，一方面要符合國(guó)家法律法規(guī)和經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)的要求，另一方面要服務(wù)于企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

油罐區(qū)MES系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)罐區(qū)里油罐的液位高度、重量和油罐內(nèi)溫度，發(fā)油過(guò)程實(shí)現(xiàn)了真正意義上定量發(fā)放，系統(tǒng)每天還能自動(dòng)計(jì)算油罐盤點(diǎn)數(shù)據(jù)，為油脂加工廠的生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的信息數(shù)據(jù)支撐。