DCS/MES集成系統在生產企業的研究與應用分析

蘭天靈

摘 要：本文通過分析DCS/MES集成系統在生產企業的研究與應用，以期為集成系統更好的應用提供理論參考依據。

關鍵詞：DCS/MES集成系統；生產企業；研究；應用

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

為了使企業在未來的生產經營中可以獲取更高經濟效益，對DCS/MES集成系統在生產企業的應用進行研究分析顯得尤為重要。

一、建立DCS/MES集成系統目的和方案

為了解決企業由于長期缺乏統一規劃而產生的施工工藝不同、物流采集系統各自為政、系統內品牌不統一，以及企業內各系統信息無法整合、無法兼容等現象，使企業亟待研究出一套可以有效集成全廠生產信息、消除不同系統間信息隔離現象、降低信息核算統計時間、提高工作效率的全廠型生產管理信息網絡即DCS/MES集成系統，促使企業可以實現生產管理信息化、自動化，提高企業經營管理效率的同時，也可為企業創造更高經濟收益。

DCS/MES集成系統構建方案為：經由企業IT專業人員赴工廠實際勘察，結合生產需求與企業發展規劃進行軟件開發，而硬件方面則現有網絡結合以及設備基礎上，根據工程需求進行合理采購，并預期在系統落成后，可通過DCS/MES集成系統每日及時、準確、自動的搜集各個生產部門的信息數據，并在分析整合后繪制成報表，促使為企業的生產經營提供準備的分析管理資料，為企業的科學決策、穩定發展奠定基礎。

二、現場生產控制系統介紹

在現場生產控制系統內為了使DCS/MES集成系統構建更加科學全面，生產企業啟用了有自備電廠（汽電部）、提供全廠動力及能源單位（公用部）、生產PET的化工生產線（瓶片部）以及負責后期物料運輸的儲運部。然而，在現場生產控制系統研究過程中，由于各個承包商、工程設計單位以及施工單位，均使用不同的生產工藝，導致在現場生產控制系統無法統一，因此需要通過搜集、整理并分析不同數據采集通信接口特性，從而編制出一個具有科學性以及合理性的采集器，對各自控制系統、操作系統數據進行獨立采集分析，促使現場生產控制系統可安全、高效、穩定的運行。

三、系統拓撲圖介紹

由于需要整合的生產系統存在系統各自獨立、各自分散、各自系統局域網并未對外進行聯網等現象，嚴重影響系統內部資源、數據的整合，因此為了使現有控制系統可以得到有效完善，就需要利用網絡對各自為政的系統進行連接。與此同時，為了使系統控制網絡完全性得到有效保障，應確保對生產控制系統以單獨方式形成網絡體系，加之數據采集器的合理設置，對采集到的數據傳輸至服務器內，并結合企業管理具體需求規劃并設定處理數據的最終形式，例如文檔、報表等。此外，由于生產控制系統與公司主干網絡連接，因此為了確保企業生產控制系統安全穩定，在生產控制系統與公司主干之間設置防火墻顯得尤為必要，促使二者可以互為保護，并共同維護系統安全穩定。

為了使該系統內各個系統較為分先的情況得到有效解決，系統設計者采用在各個系統控制室內鋪設公司網絡的形式，使得各自為政的系統可以在公司網絡形式下得到有效連接，并在網絡線路鋪設過程中預留的六對芯光纖內選出一對，作為控制系統的專網，促使系統連同更加規范完善。為了使各個終端控制系統與控制系統網絡可以得到更好的聯絡，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、服務器（R730）一臺、交換機（S5720）一臺以及防火墻（AF-1120-SI）一臺，使得系統網絡在軟硬件俱佳的情況下，可以更好的運行，確保正常、高效以及穩定運行的同時，可以為企業獲取更高經濟效益。

四、信息系統介紹

（一）網絡架構

為了數據平臺搭建的更為科學合理，首先應確保網絡架構符合企業發展實際情況，其次應可有效確保系統運行高效、安全、穩定，基于以上兩個方面，應采取以下網絡整體性構架確保信息系統科學高效：一是構建數據采集網、現場控制網3層網絡以及辦公區域局域網；二是在數據采集網與辦公局域網之間構建防火墻；三是采用獨立網絡路由構建生產局域網；四是為了減少數據采集對控制系統自身的影響，可采用控制系統上位機上安裝雙網卡的方式對該問題進行有效解決；五是利用數據采集網關來采集控制系統實時數據，并同時作為隔離控制網、網關隔離以及數據采集網；六是選用服務器組為構建系統服務器的基本形式；七是采用雙機熱備冗余設置系統關鍵服務器，促使系統可以安全穩定。

（二）系統功能

首先，對實施數據集成平臺進行分析。在實施數據集成平臺內可通過3個方面進行分析：一是實時數據庫系統。由于實時數據庫系統是一套較為完善的兼具存儲、監控、數據采集、Web瀏覽等功能的系統，并具有DDE、ODBC、API、OPC等分析多樣性，因此可以在經營管理層、生產層以及成產控制層（DCS/PLC）之間形成良好的數據連接體系；二是數據采集方案。通過在DCS/PLC操作系統內加設一塊網卡的形式，使數據傳輸科學高效，將兩塊網卡配置在數據采集網關內，分別用于連接操作站和進行實施數據庫網絡連接之用，加之在數據采集接口與網絡地址的轉換間形成物理隔離，或通過架設防火墻等形式對數據庫與接口機之間形成再次隔離，從而確保網絡完全；三是生產監控。通過設置生產監控的形式來落實企業的安全生產，其中生產監控包括趨勢圖查詢、實時/歷史數據查詢、分裝置分單元的工藝流程圖監視等方面。其工藝流程圖與DCS流程圖基本相同，均具有單位、實時數據、關鍵點動態曲線、設備號、物流以及裝置等信息顯示。由于生產監控可詳細反映生產單元工藝運行狀態、工序落實情況、系統參數設置合理性以及工藝流程實際情況等方面，促使流程調度員與企業管理者可實時掌控企業生產動態情況，并結合實際運行情況對生產作出實時調整，使得企業生產在動態監管下可獲取更高經濟效益。其次，分析生產報表功能。由于生產報表是站在全廠的角度對信息進行分析的，因此對設備運行、產品質量、裝配能耗以及工序主要控制點等方面分析最為科學合理。

五、實現功能介紹

（一）實時KPI管理

生產運行績效分析管理是依據企業生產指標運用各種手段進行細致分析控制的量化管理模式，可有效提高企業的經濟效益，并以反映裝置運行是否穩定、能耗是否達標、工藝是否符合規范等系統運行方面進行綜合管理評定的管理形式。

（二）物料平衡

物料平衡系統基于企業測量網絡的冗余性分析，消除物流數據中的顯著誤差，采用各種優化算法和數據統計分析方法，進行數據的協調與平衡，為企業開展流程模擬、裝置優化、生產計劃與調度優化等業務流程提供及時、真實、可靠、一致的生產數據信息的功能體系。

（三）能源管理

能源管理主要針對蒸汽、電、原煤等其他生產消耗資源進行統計與計算管理的形式。

（四）儲運管理

以調度部門為起點的儲運管理業務可通過下達調度指令，實現物流移動聯系，灌區依據指令落實收料、付料等灌區內部操作，并在操作以后做好記錄此為儲運管理。

結論

總之，為了使企業可以在信息化、智能化、自動化生產經營管理模式，在信息技術基礎上開展DCS/MES集成系統的研究與應用，不僅可以解決企業當前經營管理中存在的問題，而且可以在集成系統發展創新中為企業帶來更高經濟效益，因此DCS/MES集成系統應得到廣泛應用與推廣。

參考文獻

[1]史浩.基于網絡模型的設備集成系統安全控制方法研究[D].北京交通大學，2016.endprint