1 引言 廣東南方制堿有限公司是由廣州市國有控股大中型化工企業(yè),是長江以南唯一一家年產(chǎn)超20萬噸的大中型純堿生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)規(guī)模位列全國十大純堿生產(chǎn)企業(yè)之一,亦是全國唯一一家鹽堿合一的生產(chǎn)企業(yè),由于區(qū)域布局優(yōu)勢、資源優(yōu)勢、地緣優(yōu)勢,具有較強的市場競爭力。 目前，企業(yè)信息化過于形式化，企業(yè)信息化的進一步深入受到嚴重挑戰(zhàn)，為了進一步推動企業(yè)信息化，筆者提出信息化的出路在于管控一體化。為此，建立了廣東南方制堿有限公司的基于profibus的遠程監(jiān)控過程自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并與信息網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了集成，實現(xiàn)了管控一體化及生產(chǎn)過程的遠程監(jiān)控。 2 系統(tǒng)要求 廣東南方制堿有限公司控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將廠區(qū)6個生產(chǎn)車間共14個監(jiān)測控制點進行組網(wǎng)。近2000個溫度、壓力、流量和液面的模擬量及各種執(zhí)行結(jié)構(gòu)的開關(guān)量及模擬量等測控點在生產(chǎn)調(diào)度中全集中監(jiān)控;并將監(jiān)測結(jié)果送中央控制室主計算機。 控制站分配如下: 石灰車間: 石灰站 重堿車間: 碳化站，蒸吸站 煅燒車間: 煅燒站 壓縮車間: 壓縮站，鹽水站 熱電車間: 1＃鍋爐站，2＃鍋爐站，3＃鍋爐站， 1＃汽機站，2＃汽機站 鹽硝車間: 制鹽站，提硝站，冷凍站 各個控制站要求采取分布式i/o方式進行設(shè)計，減少系統(tǒng)的線纜的敷設(shè)，減少系統(tǒng)故障的發(fā)生，易于檢修和維護。主控制器能夠獨立監(jiān)測所屬車間的現(xiàn)場設(shè)備，儀表的實際參數(shù)值，同時又可以自動獨立地對設(shè)備進行控制。 在每個現(xiàn)場控制器上聯(lián)機的工業(yè)計算機可以就地顯示所在車間的生產(chǎn)工藝、儀表參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等工況，還可以由現(xiàn)場操作員進行手動，自動控制，可以進行聲光報警。 3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 根據(jù)上述要求在選擇控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)時，著重研究了目前流行的dcs和fcs的優(yōu)、缺點，從實現(xiàn)的可能性、性能價格比、維護的方便程度、系統(tǒng)擴容性等眾多方面考查，最后選定fcs，以profibus為基礎(chǔ)，用siemens的s7-300系列組成分布式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。 3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 在各車間的控制點設(shè)置控制網(wǎng)絡(luò)的從工作站，分別配置工控機，s7-300系列plc的cpu315-2dp，及i/o接口模塊。用profibus總線連接各從站到控制中心，在控制中心設(shè)置監(jiān)控服務(wù)器作為控制網(wǎng)絡(luò)的主工作站。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 3.2 系統(tǒng)組成 （1） 企業(yè)局域網(wǎng) 應(yīng)用web技術(shù)，建造廣東南方制堿有限公司www主頁（www.nfsoda.com），實現(xiàn): a） 信息發(fā)布。通過web服務(wù)器向外界發(fā)布信息; b） 內(nèi)部信息交流。內(nèi)部文件、通知、電話簿、通信錄和新聞等; c） 工作流處理平臺。日程安排、資源預(yù)定和協(xié)同工作; d） 電子郵件; e） bbs技術(shù)論壇; f） 電子商務(wù)。 廣東南方制堿有限公司網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)滿足c/s應(yīng)用、基于web的b/s應(yīng)用。該局域網(wǎng)應(yīng)該是一個intranet. 連接監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)局域網(wǎng)服務(wù)器可帶124個終端，實現(xiàn)企業(yè)與世界的連接。 （2） 數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)廣東南方制堿有限公司數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的特點，擬采用西門子公司的全集成自動化產(chǎn)品構(gòu)成。用西門子全集成自動化產(chǎn)品利用s-300系列的cpu315－2dp及profibus-dp通信模塊、擴展i/o 模塊等構(gòu)成數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，通過profibus總線集成系統(tǒng);通過win cc的控制中心連接到internet，win cc的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，通過我們自主開發(fā)的信息化系統(tǒng)公共服務(wù)平臺，以b/s方式傳輸至公司的主頁上。這樣所有網(wǎng)絡(luò)工作站都可以瀏覽生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)。 a） 基于win cc的服務(wù)器作為主工作站 在生產(chǎn)調(diào)度控制中心設(shè)置基于win cc的服務(wù)器，將profibus總線與工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)連接，用win cc組態(tài)所有從站的工業(yè)流程，可以監(jiān)控所有車間的實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 基于win cc的服務(wù)器直接連接公司級的信息資源服務(wù)器，通過我們自行開發(fā)的數(shù)據(jù)交換平臺，以b/s方式在信息資源服務(wù)器發(fā)布實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)可以象調(diào)度中心一樣實現(xiàn)遠程訪問與監(jiān)控。 中央控制室的主計算機上運行的監(jiān)控軟件可以顯示全廠的生產(chǎn)工藝圖，動態(tài)顯示所有設(shè)備，儀表的狀態(tài)及參數(shù)等生產(chǎn)流程的監(jiān)控。對重要參數(shù)的進行趨勢圖跟蹤，系統(tǒng)報警等。通過該系統(tǒng)也可以進行現(xiàn)場的設(shè)備的控制及對有關(guān)的參數(shù)進行修改。實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過程地集中調(diào)度。 本系統(tǒng)可以對化工生產(chǎn)過程中的壓力、溫度、液位等進行模擬顯示、報警。對閥門、風(fēng)機、泵等實現(xiàn)運行狀態(tài)顯示及故障報警，監(jiān)視屏上的流程圖是根據(jù)真實的生產(chǎn)過程而設(shè)計的，給操作人員待來極大的方便。 b） siemens s7-300 plc作為從工作站 simatic s7-300的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此s7-300具有極高的性能/價格比。 由于系統(tǒng)檢測的點數(shù)太多，從站使用工控機連接s7-300 plc及分布式i/0 et200m組成。工控機用protool組態(tài)生產(chǎn)過程控制，操作人員可以實現(xiàn)就地控制。 c） profibus現(xiàn)場總線實現(xiàn)主、從站的連接 用profibus連接所有的從工作站，總線總長度為2878m，在兩段較長的從站之間設(shè)置分別設(shè)置了兩個總線rs 485中繼器。由于廠區(qū)環(huán)境惡劣（地表嚴重鹽堿污染），采用架空走線方式，并用復(fù)合pvc管保護。所有的總線，屏蔽層連接在一起，在一端防雷接地。 （3） 企業(yè)信息化交換平臺 在信息化企業(yè)中，存在多種數(shù)據(jù)源。如erp數(shù)據(jù)，財務(wù)、倉庫管理數(shù)據(jù)等，根據(jù)目前我國的信息技術(shù)與工業(yè)自動化的現(xiàn)狀及技術(shù)基礎(chǔ)水平，我們?yōu)樾畔⒒髽I(yè)開發(fā)了該平臺，完成了: 開發(fā)出一個具有自主版權(quán)的、商品化的、面向大規(guī)模數(shù)據(jù)查詢和處理的內(nèi)嵌式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在包括dos、windows、unix、linux和內(nèi)嵌式操作系統(tǒng)等多種平臺下運行。該系統(tǒng)應(yīng)具有占用資源少，運行效率高，邏輯查詢速度快等特點。該系統(tǒng)的成功研制可以解決許多“應(yīng)用數(shù)據(jù)庫但不是數(shù)據(jù)庫應(yīng)用”的問題，并具有很好的應(yīng)用和商業(yè)前景。同時實時數(shù)據(jù)庫的商品化可以彌補我國系統(tǒng)軟件方面的不足，促成系統(tǒng)軟件國產(chǎn)化這一目標的實現(xiàn)。 主要研究內(nèi)容包括: · erp、crm、scm的項目與過程管理系統(tǒng)公共數(shù)據(jù)接口; · cad、cae、capp、cam產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換中間件; ·辦公自動化和決策支持系統(tǒng)服務(wù)平臺; · 企業(yè)間協(xié)同和可視化工具接口; ·知識庫模型的續(xù)效分析模型、決策模型、企業(yè)協(xié)同模型、可視化模型、ippr模型、網(wǎng)絡(luò)模型的模型庫交換件; ·基于c/s計算模型和并行算法的數(shù)據(jù)庫引擎，實現(xiàn)對超大規(guī)模數(shù)據(jù)庫的快速查詢和處理，尤其是當大量用戶同時進入系統(tǒng)時的快速響應(yīng)問題; ·高效的命令和結(jié)果cache（緩沖）算法; ·實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫語言與宿主語言的無縫耦合; · 提供api函數(shù)庫，提供調(diào)試和開發(fā)環(huán)境; ·多種操作系統(tǒng)下的實現(xiàn)技術(shù)（linux和內(nèi)嵌式操作系統(tǒng)）; ·實現(xiàn)基于實時分布式數(shù)據(jù)庫的internet查詢中間件。 該平臺解決了企業(yè)數(shù)據(jù)的“孤島”現(xiàn)象，真正實現(xiàn)了信息化集成。 3.3工業(yè)過程監(jiān)控 利用win cc及監(jiān)控中心工業(yè)主計算機組成生產(chǎn)流程監(jiān)控，可以對化工生產(chǎn)過程中的壓力、溫度、流量、液位進行顯示，報警。對閥門、風(fēng)機、泵的運行顯示及故障報警。由于監(jiān)視屏上的流程圖是根據(jù)生產(chǎn)流程而畫出的，可以使操作人員一目了然，給維護人員也帶來了方便。 系統(tǒng)設(shè)計中采用了兩級監(jiān)控軟件及win cc。win cc軟件適于監(jiān)控級應(yīng)用，設(shè)置在控制中心。protool用于現(xiàn)場級，設(shè)置在各個控制站點。 部分操作界面如圖2所示。 （1） 軟件性能 軟件分項目、畫面、窗口和目標四級管理;項目數(shù)無限制，每個項目最多可有1000個畫面;每個畫面最多可包括:100個窗口，256個動態(tài)目標，256個可控目標，16個歷史操作圖，16個當前趨勢圖，16個報警窗口; 支持標記、處方、面板、符號等監(jiān)控特性;支持9種報警類型; 自定義軟件掃描周期，我們設(shè)置最短為50ms。 （2） 系統(tǒng)集成與調(diào)試 在實驗室完成所有站點的組態(tài)后，安裝好控制柜，實現(xiàn)部分功能的調(diào)試，經(jīng)過多次修改后，再去現(xiàn)場安裝調(diào)試。在調(diào)試過程中也遇到了一些問題，主要是對于每個cpu最多只能帶2個et200（理論上可以帶3個），設(shè)計時在幾個控制點較多的站，都設(shè)置了3個et200，導(dǎo)致調(diào)試時經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)定，后來減少et200的數(shù)量后，系統(tǒng)工作正常。 由于是化工企業(yè)，根據(jù)行業(yè)的特性，要求系統(tǒng)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。在總線結(jié)構(gòu)上我們采用了各個控制站點之間的隔離，解決了總線的脆弱性，充分保證各個站點的相互獨立性，以提高系統(tǒng)的可靠性。 4 結(jié)束語 上述系統(tǒng)設(shè)計的站點之多，profibus總線之長，用于化工企業(yè)（實現(xiàn)模擬量的監(jiān)控，比其他行業(yè)都要復(fù)雜些），實現(xiàn)實時監(jiān)控在國內(nèi)并不多見。本文的主要貢獻在于建設(shè)基于profibus總線的控制網(wǎng)絡(luò)，并與it網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)資源共享，無縫鏈接。經(jīng)近一年的使用，效果良好，達到了設(shè)計要求，大大提高了該企業(yè)的信息化水平和管理水平。 參考文獻 [1] 周 明.現(xiàn)場總線控制[m]. 北京:中國電力出版社，2002. 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