聚酰亞胺纖維制造的管控一體化系統探討

唐行龍 王發陽

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

0 引言

聚酰亞胺纖維是國家“十二五”期間重點鼓勵發展的一種重要的戰略性新材料，可廣泛應用于金屬冶煉、水泥生產、火力發電、垃圾焚燒等高溫除塵領域和消防、化工、冶金、水電、地礦、核工業等特種防護領域。聚酰亞胺纖維生產采用的自主創新研發的高新技術，其生產過程控制非常精細，特別是聚合反應及紡絲、后紡等生產過程控制尤為復雜，同時，由于首套生產線仍然具有一定的研發性質，除對生產過程進行控制外，建立一套完整、有效的數據采集與分析系統顯得尤為重要。鑒于此，公司決定建設聚酰亞胺纖維制造的管控一體化系統。

1 DCS網絡結構的發展

隨著DCS系統的高速發展，其已經具備了開放性網絡結構、支持OPC開放標準和現場總線技術標準、操作和工程技術環境標準化、綜合過程自動化與工廠自動化、高可靠冗余，成熟、有效的高級應用軟件包的特點，完全可以利用DCS向信息管理系統和計算機網絡控制擴展，將過程控制和信息管理系統緊密結合起來，構成計算機集成過程系統以滿足大規模化工企業生產、控制、優化管理的需要。

因此在項目建設規劃中，以國內先進的DCS控制系統為主，在實現無人化操作、精確控制，對生產流程進行全自動化控制,達到生產工藝穩定，高效的目標的基礎上，結合公司管理層網絡規劃，搭建出一套相對完善的數據通訊網絡。

2 集成系統的設計與搭建

網絡是當今工廠自動化的核心，是計算機集成過程系統的基礎，而且工廠自動化的每一層都應有適用于自己的網絡。

2.1 工廠級(上層、管理層)：包括工廠信息管理和生產管理，負責與工廠管理計算機的連接，計算機間的管理數據交換通過工廠主干網實現。主干網采用ISO／OSI-MAP／TOP或TCP／IP-Ethernet網絡協議標準。隨著工廠自動化規模的不斷擴大，這一級的功能也越來越強。

2.2 車間級(中層、監控層)：包括過程控制和過程管理，用于控制室、現場控制設備和各現場控制裝置間的連接。通信網采用中速、載帶工業過程數據公路的形式(ProwayC或IEEE802.4)。實時工業控制網絡，具有高可靠性、高使用性、實時性強、有自診斷功能、有自組態功能、容易接入新站等特點，同時可以應用DP、Modbus等通訊協議及接口將現場其它系統的PLC等控制系統作為從站鏈接。

2.3 現場級(低層)：用于連接過程控制中的傳感器、執行器、智能儀表等。

如上圖所示：項目實施過程中，依據不同設備、不同工序的控制需求，采用了多套西門子PLC，和利時DCS系統等過程控制系統對生產管理過程進行控制，因此本項目在網絡通信基礎設施建設方面完全按照智能化工廠進行設計、施工，基礎網絡的部署足夠支持過程控制系統通信，管理網絡通信，以及集成化管理的需求。實時數據庫系統是調度生產信息管理系統的數據來源。采集系統是在線系統，在保障系統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有資源。構建的應用系統便于維護，有利管理的開放性、靈活性、可擴充性和可升級性。無法進入系統的數據提供手工錄入界面，通過人工錄入方式定期上傳，統一管理。

3 系統的功能實現

該系統能達到公司對外、對內、廠際間的監控需要，同時能滿足重要計量數據的實時監測要求。并且采集點提供了足夠的數據冗余性，實時監測系統運行狀況，便于查找故障。而且系統可以隨時增加數據位號點數和連接設備。數據庫點數和客戶端數量實行完全有權限管理開放。生產過程中在進行控制系統實施時即開始建設管控一體化應用系統，通過OPC服務器，采用歷史數據庫，將分散在各底層控制系統的數據采集上來，徹底解決了多套，多類型工業控制系統中的信息孤島問題，使得工藝工程師可以通過一個集中的生產數據庫進行生產過程工藝分析，以最快速度優化生產控制參數，為實現產品的穩定、優質打下基礎。

同時，該系統的建設也使得設備維護人員可實時監控設備運行狀態，有效減少設備故障對生產的影響；成本核算人員可精確統計投料，設備運行能耗等數據，為成本精確核算提供支持。該系統通過設在中心調度室的多口網絡交換機，通過網線連接到硬件防火墻并與辦公系統服務器聯網。連接后，建立符合信息化要求的公司信息系統體系結構，在保障信息安全的前提下實現公司生產信息的網上采集、交換、分類、加工、處理和發布，建立起滿足公司信息化要求的系統平臺，建立起公司生產管理應用的網上辦公室，形成網上協同工作環境，使公司相關領導和相關部門隨時可以檢測現場重要的工藝數據，指導、監督工藝生產，從而保證整個生產系統的穩產高產。

4 結束語

實時數據庫系統建設的最終目標是用于生產管理信息系統集成，最終實現公司管控一體化。考慮公司目前狀況，先對整個生產管理系統計劃分步實施，完成生產管理信息系統網絡的搭建，從各生產裝置的DCS、PLC中將所需的數據進行采集、上傳，生成實時數據庫，完成實時監控功能，完成常規統計、分析報表功能，為以后生產管理系統進一步功能擴展奠定基礎，后續，公司將在此系統基礎上進一步建設制造執行系統（MES）。

[1] 胡旦華.OPC技術在分布式環境下的實時數據通信.華北電力大學.2003.

[2] 袁任光.集散型控制系統應用技術與實例.北京機械工業出版社.

[3] 劉 剛.通用數據交換系統的研究與實現.北京郵電大學.

[4] 劉增祥,夏益青.DDE與OPC技術在工業自動化系統中的引應用.