計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在制堿工業(yè)中的應(yīng)用

【摘　要】目前,一些大型化工企業(yè),生產(chǎn)過程采用計(jì)算機(jī)控制,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動(dòng)化,但是往往忽視了企業(yè)的自動(dòng)化管理。本文所介紹的個(gè)人計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理(PCNM)系統(tǒng),既可以方便地與過程控制計(jì)算機(jī)相互交換信息,又可以同企業(yè)內(nèi)部原有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接,形成計(jì)算機(jī)一體化的生產(chǎn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了工廠的計(jì)算機(jī)控制與信息管理一體化。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)應(yīng)用　工業(yè)過程控制　網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

一、概述

純堿是基本化學(xué)工業(yè)中產(chǎn)量最大的產(chǎn)品,是用途十分廣泛的工業(yè)原料,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,對(duì)純堿的需求量不斷增大,為了滿足市場(chǎng)需求,除了擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模外,還必須進(jìn)一步發(fā)掘生產(chǎn)潛力。

山東濰坊純堿廠是一個(gè)新建廠,設(shè)備先進(jìn),但純堿生產(chǎn)大部分還是人工操作,落后的操作方法已不能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要。為了解決先進(jìn)設(shè)備與落后操作的矛盾,穩(wěn)定生產(chǎn),提高原料利用率,降低能耗,增加產(chǎn)量,堿廠從美國(guó)霍尼韋爾公司引進(jìn)具有先進(jìn)水平的TDC-3000集散型控制系統(tǒng),并用于制堿生產(chǎn)的心臟工序——重堿碳化工段,以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的全局控制。

工業(yè)生產(chǎn)的全局控制包含著兩層意義,一是指生產(chǎn)過程的自動(dòng)化,二是指企業(yè)管理的自動(dòng)化。生產(chǎn)過程的自動(dòng)化指的是生產(chǎn)過程采用計(jì)算機(jī)控制,用計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)各生產(chǎn)要素,做到產(chǎn)品的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)與低耗。企業(yè)自動(dòng)化管理指的是調(diào)度、經(jīng)營(yíng)與決策的自動(dòng)化,就是把當(dāng)前生產(chǎn)的全部信息匯總起來(lái),使管理決策者能夠?qū)θ珡S的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)進(jìn)行整體安排與調(diào)度,以期取得全廠各部門生產(chǎn)活動(dòng)的協(xié)調(diào)進(jìn)行,達(dá)到整體效益的最佳工業(yè)過程。全局控制系統(tǒng)可分為以下4級(jí):

1.直接控制級(jí)過程控制計(jì)算機(jī)直接與現(xiàn)場(chǎng)各類裝置(如變送器、執(zhí)行器、記錄儀表等)相連,對(duì)所連接的裝置實(shí)施監(jiān)測(cè)、控制,同時(shí)它還向上與第二級(jí)的計(jì)算機(jī)相連,接收上層的過程管理信息,并向上傳送裝置的特性數(shù)據(jù)和采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);

2.過程管理級(jí)過程管理計(jì)算機(jī)(主要有監(jiān)控計(jì)算機(jī)、操作站、工程師站等)綜合監(jiān)視過程各站的所有信息,集中顯示操作,控制回路組態(tài)和參數(shù)修改,優(yōu)化過程處理等;

3.生產(chǎn)管理級(jí)管理計(jì)算機(jī)根據(jù)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)與需要,協(xié)調(diào)各單元級(jí)的參數(shù)設(shè)定,是生產(chǎn)過程的總體協(xié)調(diào)員和控制器;

4.經(jīng)營(yíng)管理級(jí)與辦公室自動(dòng)化連接起來(lái),擔(dān)負(fù)起全廠的總體協(xié)調(diào)管理,包括各類經(jīng)營(yíng)活動(dòng)、人事管理等。

上位機(jī)系統(tǒng)在整個(gè)控制系統(tǒng)中屬于第三級(jí)(生產(chǎn)管理級(jí)),它既可以方便地與過程管理計(jì)算機(jī)相互交換信息,又可以同廠內(nèi)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接,形成計(jì)算機(jī)一體化生產(chǎn)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)工廠的信息管理一體化。

二、系統(tǒng)目標(biāo)

由于純堿生產(chǎn)是人工操作,生產(chǎn)數(shù)據(jù)全部由手工記錄,數(shù)據(jù)錯(cuò)綜復(fù)雜,誤差較大,給管理人員協(xié)調(diào)各部門生產(chǎn)、優(yōu)化控制過程造成很大困難。為了使堿廠在運(yùn)行工況、設(shè)備狀態(tài)、故障處理等方面都處在合理、優(yōu)化的狀態(tài),合理的生產(chǎn)運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)管理已越來(lái)越顯得重要,而現(xiàn)有的管理水平離一個(gè)現(xiàn)代化企業(yè)所要求的目標(biāo)還相差很遠(yuǎn)。針對(duì)這種狀況,確定了本系統(tǒng)的目標(biāo)為:

1.利用TDC-3000系統(tǒng)提供的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口(CG),上位機(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù);也可以讀取存貯在TDC-3000系統(tǒng)歷史模件上的歷史數(shù)據(jù)。上位機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、處理、分類后,再把它們存放到上位機(jī)的碳化塔生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。此數(shù)據(jù)庫(kù)可以保存一年以上的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。管理人員可以通過上位機(jī)提供的查詢手段,調(diào)出所需要的歷史數(shù)據(jù)。上位機(jī)自動(dòng)生成碳化塔生產(chǎn)的班報(bào)表、日?qǐng)?bào)表等,避免因手工記錄出現(xiàn)的數(shù)據(jù)誤差較大的現(xiàn)象,大大提高碳化塔生產(chǎn)的科學(xué)管理水平。

2.本系統(tǒng)局域網(wǎng)采用的是五用戶以太網(wǎng),即系統(tǒng)可以同時(shí)連接5臺(tái)上位機(jī),而每臺(tái)上位機(jī)都可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。另一方面本網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以與廠內(nèi)現(xiàn)有管理信息系統(tǒng)相連,從而將全廠的科學(xué)化管理提高到一個(gè)新水平。

三、PCNM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

PCNM是一個(gè)將LCN網(wǎng)(局部控制網(wǎng))和相關(guān)過程信息送到用戶的個(gè)人計(jì)算機(jī)的軟硬件系統(tǒng)。PCNM使用了最新的LAN(局域網(wǎng))操作系統(tǒng)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和圖形用戶界面,使用戶可以在自己的計(jì)算機(jī)上很容易地得到所需的數(shù)據(jù)(見圖1)。圖中虛線內(nèi)為本系統(tǒng)配置。圖1PCNM結(jié)構(gòu)圖AM——應(yīng)用模件US——萬(wàn)能工作站PCNM系統(tǒng)由TDC-3000的計(jì)算機(jī)接口(CG)和PCNM服務(wù)器組成。通過HDLCLAPB高速數(shù)據(jù)通訊板,LCN網(wǎng)的數(shù)據(jù)可以從CG傳送到PCNM服務(wù)器,這些數(shù)據(jù)包括實(shí)時(shí)瞬時(shí)值或存貯在歷史模件(HM)上的歷史數(shù)據(jù)。

PCNM服務(wù)器是一臺(tái)基于網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的高性能計(jì)算機(jī)。它使用了最新的MS LAN Manager網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),可以廣泛地連接多種類型計(jì)算機(jī)和LAN網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,其中包括DOS和OS/2個(gè)人計(jì)算機(jī)工作站。

SQL服務(wù)器是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)工具,用于存貯PCNM服務(wù)器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)配置數(shù)據(jù),SQL服務(wù)器為共享LCN網(wǎng)和子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提供了一個(gè)既靈活又安全的平臺(tái)。

對(duì)于LAN工作站,PCNM支持圖形顯示接口(GDI)和高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)用程序接口(HLLAPI)子程序庫(kù)。GDI是一個(gè)允許用戶編制自己流程圖的圖形軟件包,流程圖中可以顯示PCNM服務(wù)器和LCN網(wǎng)上的數(shù)據(jù)。HLLAPI子程序庫(kù),可以使用戶的應(yīng)用程序存取PCNM服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)和LCN網(wǎng)中的歷史數(shù)據(jù)。

PCNM提供的網(wǎng)絡(luò)連接選擇包括:遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存取服務(wù)功能,NetWare連接和TCP/IP協(xié)議支持。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存取服務(wù)功能可以使用戶通過一個(gè)9600波特率的調(diào)制解調(diào)器,連接到PCNM服務(wù)器上。NetWare連接允許一個(gè)DOS工作站訪問PCNM服務(wù)器和與之相連的其它網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。TCP/IP協(xié)議支持,可以使用戶的工作站連接到UNIX系統(tǒng)或其它支持TCP/IP協(xié)議的系統(tǒng)中。

四、軟件開發(fā)的環(huán)境

現(xiàn)在Windows已得到廣泛應(yīng)用,它具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1.具有圖形用戶界面(GUI),美觀、漂亮,所有應(yīng)用軟件其界面基本類似,用戶易于掌握,便于使用;

2.支持多任務(wù),各任務(wù)之間切換容易,并且可以很方便地交換信息;

3.提供虛擬內(nèi)存管理,使內(nèi)存突破640KB的限制,程序運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存資源緊張的情況;

4.目前,除了中文Windows以外,國(guó)內(nèi)相繼推出了許多Windows環(huán)境下的中文平臺(tái)(如:中文之星),在中文環(huán)境下,可以非常容易地編寫中文應(yīng)用程序。

因此,我們使用MS Windows 3.1外掛《中文之星2.0》中文平臺(tái),作為軟件的開發(fā)環(huán)境。

選擇C語(yǔ)言作為系統(tǒng)的編程語(yǔ)言,有兩方面原因。第一,C語(yǔ)言具有數(shù)據(jù)類型多、控制靈活、代碼效率高等優(yōu)點(diǎn);第二,PCNM網(wǎng)絡(luò)所支持的高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)用程序接口中,有C、

Fortran和Pascal三種庫(kù)函數(shù),只有C語(yǔ)言適合編寫Windows環(huán)境下的應(yīng)用程序。另外,作為開發(fā)工具,MSVC 1.5的開發(fā)環(huán)境比較好,調(diào)試工具性能優(yōu)越,編譯速度快。

五、系統(tǒng)功能特點(diǎn)分析及結(jié)論

本系統(tǒng)是一個(gè)具有先進(jìn)水平的整體優(yōu)化系統(tǒng)。系統(tǒng)功能特點(diǎn)概括如下:

1.實(shí)用性

·實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、管理一體化,不僅完成數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集,而且具有統(tǒng)計(jì)、報(bào)表等管理功能。

·歷史信息存儲(chǔ)功能,可以存儲(chǔ)有關(guān)參數(shù)的歷史信息。

·人—機(jī)界面友好,采用MS Windows環(huán)境下的編程技術(shù),使用戶界面與Windows的相同,易于用戶掌握,便于使用。

2.擴(kuò)充性

系統(tǒng)很容易進(jìn)入廠級(jí)信息管理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng),將工作狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報(bào)表信息直接通過計(jì)算機(jī)送到有關(guān)管理、調(diào)度部門。

綜上所述,本系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息管理技術(shù),是一種具有先進(jìn)水平的上位機(jī)系統(tǒng)。