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吉化动力厂生产管理系统 摘要 吉化动力厂是吉化公司一个内部热电厂，向所属各化工厂供应水、电、汽 的能源企业。本论文主要阐述了生产管理系统的设计、实现和所存在的问题。 在生产装置上，我们在工厂心脏锅炉开发了集散控制系统一，形成 了监控网络。而后，在工厂职能处室建立了计算机网络，利用服务器、集线 器、网卡等硬件，把各工作站之间联接起来，形成一个内部局域弼。为了馒 生产、经营和装置运行状况信息，及时传递到有关部门和厂长，我们将d c s 系统与管理局域网连成一体，并通过数据库的建立，可及时拿到实时和历史 的记录，能使工厂的决策更科学、准确、迅速。 自从生产管理信息系统开通后，能迅速作出管理决策，并及时传递、执 行，运行参数可以随机调整，提高了运行操作素质。使装置故障停机频率明 显下降，对降低工厂成本，提高劳动生产率起到了重要作用，取得了较大的 间接和直接经济效益。 关键字：集散控制系统、计算机网络、管理决策、降低成本 吉化动力厂生产管理系统 a b s t r a c t j il i np o w e rp l a n ti si n t e r n a lp o w e rp l a n to fj il i nc h e m i c a li n d u s t r y c o m p a n y i ts u p p l i e sw a t e r , e l e c t r i c ，s t r e a mt oe v e r yc h e m i c a lp l a n t t h i st h e s i s s t a t e dd e s 适f l ，r e a l i z a t i o na n dq u e s t i o no f p r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m t op r o d u c t i o ne q u i p m e n t ，w ed e v e l o p e dd i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m0 no u r p l a n th e a r t - f u e l ，f o r m i n gm o n i t o ri n t e r n e t ，s e q u e n te s t i m a t e d c o m p u t e ri n t e m e ti n d e p a r t m e n to fp l a n t ，t m i t i l i z e d h a r d w a r es e r v e r , h u b ，a n ds oo n 1 i n k i n gi tw i t h e v e r yw o r k s h o p ，f o r m i n gi n t e m a ll a n t om a s t e rp r o d u c t i o n , m a n a g e m e n ta n d e q u i p m e n ts t a t e ，c o m m u n i c a t i n gt or e l a t e dd e p a r t m e n ta n dt h eh e a di m m e d i a t e l y w ec o m b i n ed c ss y s t e mw i t hm a n a g e m e n tl a n ，a n dt h o u g hd a t ab a s e ，w ec a n t a k er e a lt i m ea n dh i s t o r yr e c o r d ，m a k i n go i i ff a c t o r y sd e c i s i o nm o g es c i e n t i f i c ， e x a c t ，p r o m p t s i n c ep r o d u c t i o nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m , w ec a nd om a n a g e m e n t ，a n d e x e c u t e ，r u n n i n gp a r a m e t e rc a nr e j u s b yr a n d o m , i m p r o v e dr u n n i n go p e r a t i o n , a n dd e c r e a s ef r e q u e n c y , i ti se f f o r tt oi m p r o v ep r o d u c t i o nr a t eo f w o r k i n g ，g e t t i n g m a j o ra n dd i r e c tp e r f o m m c e 。 k e yw o r d s ：d i s t r i b u t ec o n t r o ls y s t e mc o m p u t e ri n t e r n e t m a n a g e m e n td e c i s i o n r e d u c ep r o d u c t io nc o s t 吉化动力j 生产管理系统 第一章概述 1 1 吉化动力厂概况 吉化动力厂是一个为吉化公司各厂提供水、电、汽的内部能源企业，拥 有六台燃油( 煤) 锅炉，三台发电机组及相应独立配套的设备。年供水量8 6 亿多吨，年直供蒸汽和转供蒸汽5 1 0 万吨，年发电量2 亿千瓦d 时，对吉 化公司化工生产起着举足轻重的作用。 吉化动力厂生产车间分为供水车间( 水源地) 、净水车间、化学车间、 锅炉车间、汽机车间、燃油车间( 供油) 、储运车间( 供煤) 等组成，其工 艺流程框图( 如图一1 ) 所示： 图1 ：全厂工艺流程图 供水车问将松花江水泵入净水车间沉淀、过滤，大部分送给各化：1 ：厂， 少量进入化学水车间，经离子交换、树脂处理后的软化水送入锅炉：燃油 吉化动力厂生产管理系统 从炼油厂管输的重( 渣) 油和从煤矿采购的煤，经处理送入锅炉做燃料。锅 炉产生的高压蒸汽经汽包，送入蒸汽汽轮发动机， 方面驱动发电机旋转， 产生电能由电气车间送往电网，一方面抽汽送往管刚，出汽机车间送往各化 工用户：经减温减压器系统产生的蒸汽也送入蒸汽管网外销。 1 2 生产管理网络系统建设的必要性 8 0 年代以来，吉化动力厂进行了扩建和多项技术改造，生产能力和盈利 能力有了较大的提高。但是随着市场经济的发展，要求工厂降低成本，提高 质量，并对装置的安全可靠性和长周期运行提出厂高要求。要实现这样一个 目标，不仅要有先进设备、人员、工艺和指标，还要靠先进的管理。所以， 必须利用现代化的管理思想、方法和手段，提升企业的整体素质和在市场经 济大潮中的生存能力。 信息产业的高速发展，为电厂的改造提供了良好的契机。在全厂建立个 完备的计算机网络系统，使产、供、销，调度和决策、管理和生产监控结合 起来，及时掌握市场和生产的信息，及时决策指挥，信息互通。使所有的职 能处室和厂长都能及时了解实时的和历史的信息，以提高参谋和决策的素质。 如供应处要掌握和提供市场燃料、工厂库存和消耗状况：计划处要掌握和提 供原料进厂和库存，水、电、汽的产量和质量，装置主要控制点的参数；调 度室要掌握和指挥生产运行情况，工艺参数的变化；机动处要掌握和提供装 置检修，设备故障，配件库存的情况：财务处要掌握和提供工厂成本、原材 料消耗、工厂利润等数据。厂长能及时了解市场、经营和生产状况的信息和 各处室的参谋建议，以利于决策的及时、合理与正确，使企业在市场竞争中 立于不败之地。 为此，就需要将生产装置t 的仪表改造成集散控制系统，在职能处室与车 间之f 司建立计算机管理网络系统，把集散控制系统与管理网络结合起来，达 吉化动力厂生产管理系统 到权限范围内的信息资源共享，调整指挥与经营决策的及时、准确。 本论文将阐述集散控制系统的建立，计算机管理网的建立，控制方法与管 理网的联结建立一套生产管理网络系统，实现管理与生产监控的结合即管 控一体化。 1 3 生产管理网络系统建立的可行性 吉化动力厂建立一套生产管理网络系统不但是必要的、迫切的，而且是可 行的。 l 、在技术上，集散控制系统已经在吉化公司各个工厂的化工装置上得到 普遍采用，但且多为国外技术。而在国内很多电厂也采用国内技术，而且国 内的开发能力已经达到了一定的水平，只要选其优与我们实际相结合起来， 改造现行仪表系统已并非难事。 2 、 动力厂在9 8 年自行设计、安装了厂内局域网，相关处室配备了计算 机，虽然网络较为简陋，在应用上还处于初级阶段，但培养了一批安装、使 用、维护的人才。当今，吉化公司的局域网已建立，并在逐渐完善。所以， 厂内的局域网重新建立，是完全可以实现的。 3 、 工厂有电仪车间，有计算机方面的专业人才，再加上与相关院、所的 配合，技术上是不会有问题的。 4 、 设备、材料与配件在国内都可很快的解决。工厂可以从技改资金中分 批拨付。 1 4 项目开发计划 我们将开发工作分二大部分 第一部分：h s 2 0 0 0 分布式集散控制系统安装 3 吉化动力厂生产管理系统 第一阶段：考察、阅读相关资料。 州闻：1 9 9 9 ，32 0 0 0 i 任务：考察与之相关项同，阅读相关资料，为实际开发工作作准备 第二阶段：设计阶段。 时间：2 0 0 0 卜一2 0 0 0 7 任务：这一阶段主要完成系统的硬件平台和软件平台的设计工作，为具体 实现提供总体的设计方案。 第三阶段：安装阶段 时间：2 0 0 0 7 - - 2 0 0 1 ，1 任务：按照设计将现场与i 0 控制站、工程师站、操作员站实现硬件连接， 并将软件下装到各i o 现场控制站和操作站，现场d c s 基本完成。 第二部分：厂内管理网与d c s 连接 第一阶段：调研相关资料 时间：2 0 0 1 1 - 2 0 0 1 ，3 任务：阅读相关资料，为以后联网作准备。 第二阶段：设计阶段 时问：2 0 0 1 32 0 0 1 7 任务：主要完成硬件和软件的设计工作，为具体实现提供设计方案。 第三阶段：安装阶段 时间：2 0 0 1 ，7 2 0 0 1 ii 任务：将线缆铺设完，将软件安装到各微机中。 吉化动力厂生产管理系统 第二章生产监控网络系统 2 1 动力厂生产概况 由全厂工艺图可以看出，锅炉是我厂的生产工艺过程的心脏，所以 厂决定先在锅炉车间安装d c s ，锅炉工艺简图( 如图一2 1 ) 所示： 两博研籽w 即 图2 i ：锅炉工艺简图 2 2开发d c s 系统的必要性 2 2 i d c s 系统概念 d c s ( d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ) 即分散控制系统，又称集散控制系 统。是为克服以前模拟仪表控制系统和集中计算机控制技术的缺点而发展起 来的。它是4 c 技术( 计算机c o m p u t e r 技术，通讯c o m m u n i c al i o n 技术，拧 制c o n t r o l 技术，c r t 图形技术) 相结合产物。d c s 将大量信息处理和功能拧 制等任务分散给各微处理器完成，并通过数据通讯网络实现监控任务及信息 管理。其思想是控制分散，管理集中。电厂d c s 系统功能包括监控功能辛u 控 i 丽上 黧瓣蕊一 r1ll 一裂骞蓠 吉化动力厂生产管理系统 制功能。监控功能包括数据采集、屏幕显示、扣。印制表等。控制功能包括模 拟量控制、丌关量控制、报警及保护等。d c s 的功能分散、冗余技术檄人提高 ，系统可靠性，避免了单一设备故障造成整个系统瘫痪，达到危险性分散目 的。c r t 显示及操作方便了运行人员进行监控和管理工作。另外很重要一点是， d c s 不仪可以实现常规控制技术，而且它解决了各种先进控制技术应用实现手 段上的困难，为电厂自动化发展开辟了广阔前景。正因为d c s 的种种优点， 目前它已成为大多数电厂机组首选自动化控制设备，实践也证明，d c s 的使用 很大程度上提高了电厂生产的自动化水平。同时，d c s 对计算机技术的大量使 用也为生产数据可以为管理所使用提供了可能性。 2 2 2 开发d c s 系统的必要性 d c s 系统开发有其必要性，因为它与常规仪表相比具有以下优越性： l 、控制功能齐全。可实现常规仪表难以实现的联锁控制等复杂功能，并 可实现联合控芾4 和最优控制。 2 、实现集中控制。便于信息的分析与综合，能够方便地产生各种报表和 数据记录，能够实现各种流程画面，便于集中监视和操作。 3 、使用灵活。对于工艺流程的修改、控制方案的变化，都可通过修改软 件而不影响现场正常运行的情况下来实现。 4 、人机接口好。便于使用。由于用操作站c r t 替代了大量的模拟仪表盘， 改善了人机接口。 5 、可靠性高。由于集散系统采用了大规模集成电路，采用可靠性设计及 故障排除技术，使系统的平均无故障时间大大超过常规仪表。 6 、占地丽积小。便于集中管理。 7 、维护量小。集散系统板级设备数量少，维护较方便。 吉化动力厂生产管理系统 2 3 对d c s 系统的选择 针对一个具体的工业应用系统，用户在选择控制系统时，首先考虑的几 个主要因素： l 、系统的高可靠性。即系统能否长期稳定运行。 2 、系统的实用性。控制系统的各方面指标能否全面满足生产控制的需要。 3 、系统的价格。系统的价格能否在用户可接受的范围内，且是否合理。 4 、系统的操作性。控制系统的人机界面是否便于操作人机的操作，画面 是否直观，针对中国国情，系统是否是中文系统。 5 、系统的维护性。即系统的诊断功能是否完善，故障指示是否明确，系 统的硬件是否维护方便，用户可否直接带电拔插模板而不影响系统的正常运 行。 我们对日本的横河、美国的霍尼维尔，西德的西门子等十几家集散控制系 统调研及大量的事实论证，我们最后拟订为北京华胜六所的h s d c s 2 0 0 0 集散 控制系统。 h s d c s 2 0 0 0 0 集散分布式控制系统完全能够实现以上我们所关心的问题。 该系统可与国外高档系统相媲美，而它的价格却是国外低档系统的价格。全 中文汉化和带电插拔模板在国外系统中是没有的。国外的系统不但售后服务 跟不上，同时备品备件也很少，很昂贵，而且一旦出现故障还锝请厂家来维 修等一系列麻烦事。 2 4d c s 系统的体系结构 2 4 1d c s 结构 d c s 系统结构如下( 图22 ) 所示，系统由一台工程师站( 3 # ) ，两台 吉化动力j 生产管理系统 操作员站( 1 # 、2 # ) 各个站点由高速系统网络s n e i 、连为体，s n e t 是连接 1 5 2 0 0 0 系统中操作员站、i o 站和工程帅站的干网，其特点： l 、由i o 现场控制站向操作员站的数据传输。 2 、各i o 现场控制站间的数据传递，以满足大范圈协调控制的需要。 3 、操作员站和工程师站向现场 o 控制站的组态数据或控制指示传递。 4 、保持各操作员站之间数据一致性。 5 、s n e t 采用双冗余结构，在任何一螽网络失效情况下，都不会影响通信 功能，从而大大提高了通信的可靠性。 实时高效的操作站监控软件： 霾 藿囊签套显示 蓁錾巽霍保护 图2 2 ：d c s 体系结构圈 为提高系统的可靠性，h s 2 0 0 0 系统最突出的特点是i o 站内采用了目i 讨 国际工控界较为先进的体系结构即各个i o 组件之闻及各组件内部的各模扳 之问的数据联系采用了网络通信，而不是传统并行总线，其特点是：各i o 示 示印 显 显打 程 及和 营墨卫不理理录四羹报报揉 吉化动力厂生产管理系统 模板之间相互独立，功能进一步分散，其中某块模块出现故障不会影响其它 模块，而在过去的并行总线结构中，如果某块模块出现故障，特剖是总线接 口部分出现故障，则故障很难隔离，经常导敏整个系统瘫痪。 采用网络技术连接各模板，有利于提高系统配置的灵活性。网络连接很容 易将各i 0 组件分散到现场，从而提高系统的i o 处理能力并缩短信号电缆 的长度。 2 4 2 d c s 硬件平台 l 、两台操作员站功能相同，配置一样。它是用户和系统接口，是揲作员 列生产过程进行监控窗口。h s 2 0 0 0 系统操作员站用于完成诸如总貌显示、i ： 艺画面显示、控制分组调节、趋势曲线显示、报警观察处理、运行状态及故 障显示等功能。操作员通过专用薄膜键盘及轨迹球，可方便地进行这些操作。 操作员站由5 8 6 微机1 3 3 h z 主频，1 6 m b 内存，l g 硬盘，2 0 ”工业彩色豁 视器，专用薄膜操作键盘，轨迹球，双冗余网络控制板组成。 2 、h s 2 0 0 0 系统的工程师站通过人机交互方式完成应用系统的组态，可 将实时控制和管理所需数据、图形和报表，通过系统网络下装到操作员站和i o 站。 工程师站上内装w i n i ) o w s 3 2 和h s 2 0 0 0 专用软件，包括工位数据库组态、 图形纽态、历史数据及趋势组态、控制及算法组态、报表组态、事故追忆绢 态等功能，为用户提供一个灵活、方便、全而的工程平台，以实现用户的各 种控制策略。工程师站由5 8 6 微机，1 3 3 主频，1 6 m b 内存，串并口，l g 硬捣。， 3 5 ”软盘驱动器，1 4 ”彩色显示器，彩色汉字打印机，标准键盘，网络控制扳 组成。 3 、h s 2 0 0 0 系统中各种i o 信号( a i 、a o 、d i 、d o 、p i 等) 的输入、输 9 吉化动力厂生产管理系统 出，信号的转换处理，回路控制算法和逻辑算法实现等功能，均是通过j 0 现场控制站实现的。 i o 现场控制站内由一个卡件机笼及笼内的各种卡件模板，还有现场电 源，接线端子，风扇等设备组成。 一个卡件机笼加上插在笼中的各种模板台起来称为一个t 0 组件( i o u n i t ) 插在机笼内的各个部件( 包括电源、c p u 卡件板和各种i o 功能 件板) 称为模板( m o d u l e ) h s 2 0 0 0 系统的i o 组件分为两种：主控组件和辅助组件，二者唯一区别 是：主控组件内包括c p u 丰控制器模板，而辅助组件内只包括i 0 功能模板， 不包括c p u 主控制器模板，一般而言，个i o 站由一个主控组件带o 1 个 辅助组件组成。 主控组件 i o 组件中插有c p u 主控器模板，主控组件的组成( 如图2 3 ) 所示。构成 一个主控组件的基本要素是机笼，底板和电源，机笼和底板为固定结构，每 个底板上有8 组插槽，每组插槽上插一种功能模板，各插槽可插入模板种类 如f ： o 埘面槽只能插入电源模板。 1 # 、2 # 插槽内插入c p u 模板，构成c p u 主控器双冗余结构3 7 # 捅槽内只 能插入i o 信道模板，其中任意两个相邻插槽可以插入同一配置的i o 模板， 构成冗余结构，各i o 模板上挂背相应信号的调理模板，调理模板也不占用 插槽。 组件内的c p u 通过c n e t ( 印在底板上) 与各i o 模板相连接并进行通信， 一个i o 站内可以装一个主控组件加上o - 1 个辅助组件。主控组件和辅助纠 件之问也通过c n e r l 通信。 吉化动力厂生产管理系统 每块c p u 板上背一个系统网络s n e t 控制器模板用来向其它i 0 站，操作 员站及工程师站进行通信，该s n e t 控制器模板小r 专用插槽位置。 每块i 0 信道模板上也背一块信号转换和调理模板，用来实现输入信号的 隔离、滤波和放大，并通过陔信号转换和调理模板连接至各种端子连接板， 信号转换和调理模板也不占用插槽位置。 图2 3 ：主控组件 辅助组件 辅助组件和主控组件区别是：辅助组件祝笼内不插入c p u 主控制器模板， l 7 # 插槽内全部插入i 0 模板，其它完全同主控组件。 一般而言，辅助组件是作为主控组件的i 0 扩充而存在的，二者共同组 成一个i 0 现场控制站主要部分。 2 5 d o s 系统功能 2 5 ，1 基本功能 吉化动力j 生产管理系统 l 、数据显示功能：采用测点数据一览表的格式对所采集3 0 参数均能显示 出即时值、累积值、平均值。数据格式( 如图2 4 ) 所示： 图2 4 ：3 # 炉控制画面 2 、流程图显示功能：根据全厂的生产工艺，共绘制了6 张工艺流程图， 流程图的物料用不同的颜色绘制，且流程图上的对应测点处有仪表位号与实 时运行数据显示。( 如图2 5 ) 所示： 吉化动力j 生产管理系统 图2 5 ：锅炉系统总貌 3 、历史趋势图功能：历史趋势图能够提供6 0 天的历史数据显示，用鼠 标点击趋势图上的箭头即可浏览不同时间的趋势曲线。 4 、报警功能：每幅画面底部均有一报警小窗口，一旦有参数越限报警， 报警窗口弹出一行红色的闪烁报警信息，而且多媒体音箱播放报警声音，提 示调度人员有报警信息。 5 、历史数据打印功能：可以打印历史数据报表和报警报表。历史数据报 表的数据有最大值、即时值，而且时间起点 2 5 2i o 站功能 吉化动力厂生产管理系统 i o 站是现场信号输入输出的地方，在1 1 0 站实现信号采集、j 程量转换、 控制运算、控制信号的输出。 】、信号的采集与控制功能 各种现场物理信号，如4 - - - 2 0 m a 、0 - - - i o n l a 、卜一一5 v 、0 - - 一1 0 v 、各种热 偶、热阻、滑线电阻信号、各种交直流开关信号、中断信号、频率信号、电 机转速信号等的采集输入。 线性物理量的工程单位转换 流量信号的温度压力非线形补偿 热偶信号的冷端补偿，热偶、热阻信号的线形化换算 输入信号的报警极限检测 模拟量扫描的基本周期为0 。2 秒，开关量为0 。0 5 秒 可选软件的滤波功能，包括平均滤波、中值滤波、加权滤波。 2 、通讯功能 现场控制站的通讯功能分为两大部分，一是经由系统网络s n e t 与上位操 作站及工程师组态站的通讯，各种采集信息发给操作站，同耐操作站针剥现 场的操作指令由操作站发给控制站；二是现场控制站内部的通讯功能，完成 主c p u 控制器与各过程信道板经由控制网络c n e t 所进行的信息交换。 系统级通讯： 系统级通讯指经由系统网络与上位操作站及工程师站的信息交换，软件功 能如下： 文件和数据的双向传输，一般而言，由控制站向网络上发送数据采取 广播方式，以保证各操作站数据的一致；而操作站向网络上的下位机发送信 息采用点点方式。 支持各现场控制站之间的通讯，以适应大范围的协调控制和联琐的需 要。 4 古化动力厂生产管理系统 支持优先级的数据传输，保证重要的数据不被堵寒。 支持数据发送和接受的软件校验，以及校验失败后的重法功能。 网络定期自诊断及故障报警，以及单条网络失效后向冗余网络的切 换。 最佳发送路径的确定 站内通讯功能 站内通讯指c p u 上控制器与站内各过程信道间的信息交换。h s 2 0 0 0 系统 成功地用现场总线产品c a n 取代了传统的并行总线，也就是说，主控制器与 各信道板都挂在一条现场总线上，这样做，大大降低了由于某一条插件的损 坏对整条总线的影响。软件功能如下： c n e t 的数据发送与接受 c n e t 诊断与总线上各设备的自动识别，包括所挂的各级模板的种类， 各模板所在插槽位置等。 各模板可分配不同的总线抢占优先级，保证高优先级的模板优先数据。 2 6d c s 系统组态实现： h s 2 0 0 0 系统组态可分为工位数据库组态、控制算法组态、历史数据组态、 图形和报表组态。 1 、工位数据库组态：它直接体现了硬件配置的情况。在数据库中存放 与现场每个测点对应的数据记录。它反映了每个测点类型、物理地址、信息 处理和显示方式等信息，并且每个记录的值随着现场测点的变化而实时地改 变。另外数据库组态还包括经过计算和处理后的派生点及系统管理点的组态。 界面：该软件采用标准w i n d o w s 界面，( 如图2 6 ) 所示： 编泽：在位号信息与管理信息输入完成后需编译，以生成系统运行时需要 吉化动力厂生产管理系统 的全局数据库，在编译过程中提供了自动查错功能，发现错误后自动定位和 提示。 图2 6 ：数据库组态图 下装：编译顺利完成后，要下装将生成好的数据库通过网络分别向现场控 制站及操作站发送。 2 、 控制算法组态：包括功能块图组态，阶梯图组态和设计公式组态。 软件采用i e c i 、1 3 1 3 国际可编程控制组态语言标准。它体现了控制系统 一 艺过程的特点。通过对包括p i d 参数及连接关系、顺序控制与连锁逻辑等组 态，实现过程控制的要求。 吉化动力厂生产管理系统 界面：采用标准w i n d o w s 界面，三种编程语言一功能块图、梯形图及结构 文本。 a 功能块图( 如图2 7 ) 。 功能块图主要提供算法，包括输入输出转换控制算法、算法运算、布尔运 算、触发器等几十种算法，可满足绝大多数过程控制组态算法。 图2 7 ：功能块组态图 i o 站流量补偿计算组态 主汽流量补偿公式为： k z q - f z q s q r t ( s z q t + 2 7 3 1 5 ) ( s z q p + i ，0 1 3 ) * g z q 其中k z q 一主蒸汽 吉化动力厂生产管理系统 补偿系数；f z q 一主汽量程最大值；z q p 一主汽压力；s z q t 一主汽温度设定值： s z q p 一主汽压力设定值：g z q 一主汽差压最大值 给水流量补偿公式： k g q = f g s s q r t ( s g s t + 2 7 3 1 5 ) ( s g s p + i 0 1 3 ) * g g s b g s g = k g s s q r t g g s * ( g s p + i 0 1 3 ) ( 6 s t + 2 7 3 1 5 ) 其中k g s 一给水流量补偿系数：f g s 一给水量程最大值：g s p 一给水压力： s g s t 一给水温度设定值；s g s p 一给水压力设定值；g g s 一给水差压最大值；g s j 1 一给水温度 一级减温甲流量补偿公式： k j w = f j w s o r t( s j w t + 2 7 3 1 5 )( s p + i 0 1 3 )* g j w j b y j j w j 6 = k j w * s q r t g j w * ( g s p + i 0 1 3 ) ( g s l t + 2 7 31 5 ) 其中k j w 一减温流量补偿系数：f j w 一减温量程最大值：s j w t 减温温度 设定值：s j w p 一减温压力设定值；g j w 一减温差压最大值；b y j j w j g - - - - 级减 温甲流量补偿值：g s p 一给水压力；g sl t 一给水温度。 ，二级减温控制框图( 如图2 8 ) 如下： ( e j j t y l t ) ( e j j t y 2 r ) e j j t j i t e j j t j 2 t ( e w t j q s d ) j w j t j t z d ：( e j j v v y m c ) e j j w j m c ( j w t j y k d ) 2 0 0 5 8 0 e j t j q s de 口 ( e y t j q s d ) 乙 0 0 p七 吉化动力厂生产管理系统 眨虿卜一 z o g s o 给水 图2 8 ：二级减温控制图 给水调节：给水大旁路调节控制框图( 如图2 9 ) 所示 2 0 m a z d z q g 主汽 z d z q g 主汽 9 f d 0 1 ： i g s t j q s d 。 l ( d p l t j q s d g s t j m c 【d p l t j m c ) g s t j k o k o g j 口p l k d l 一 一掣 、，l-、 登基 甲 吉化动力j 生产管理系统 乜蔓卜一 1 至蛩 图2 9 ：大旁路控制图 流量积算、时间判定、时间驱动以及平均值组态 由于本系统报表组态有以下要求：压力、温度信号的模拟量值求两次平均， 分别在早、中、晚报中显示。经过补偿的主汽、给水流量和不经补偿的逊；f j l 、 回油流量要先通过流量积算模块进行累计，然后在每班结束时由累计值除以 该班小时分别得到早、中、晚班的流量平均值。 b 。梯形图语言 梯形图语言提供了种传统的高性能的连锁与顺控算法组态方法。梯形图 功能组态也是本系统控制功能实现的重要内容，实现所有开关来量的顺控， 关联与互锁及获取系统有关状态。例以l o # 、：0 站梯形图组态为例。( 如图 2 1 0 ) 所示： 吉化动力厂生产管理系统 图2 1 0 ：l o t t 站梯形组态图 c 结构文本语言和前两种基于图形的组态工具不同，它是一种基于字符 的编程语言，适合于那些需要复杂数字公式或流程关系来表达的复杂计算和 处理组态。 h s 2 0 0 0 系统的结构文本编辑界面类似于一个标准文本编辑器，用户只需 按照一定语法要求，在文本编辑窗口中输入算法的运算表达式和流程控制语 句即可。 用户输入的结构文本需经编译才能生成目标算法模块，此外，在编译过程 中会查找可能出现语法错误。通过三种编程组态语言生成的算法，经编译后 生成目标算法库，再经由系统网络分别下装到各算法所存在的过程控制站和 1 古化动力j 生产管删系统 操作站。 3 、 历史数据库及趋势曲线组态：用以记录被控过程的状态和参数变化情 况，通过列历史数据的分柝进行趋势预测，历史数据作为生产管理一部分也 可用来进行显示和报表打印。这些历史数据按一定格式和采样间隔存放在工 程师站内存中，可存放上千点，一个月内的数据。 界面：历史数据库的生成采用标准w i n d o w s 界面( 如图2 1 1 ) 历史数据库 存放的数据因数据类型和采样间隔的不同而分组存放。数据类型可选范用分 为短时、长时、模拟量点、开关量点及计算量点。其中短时点系指保留k 度 由用户指定的点，一般不超过2 0 0 点，而采样间隔在2 s ，长时点系指在内存 中保留个月的历史数据点，采样间隔在5 分钟。整个系统可容纳6 4 组历史 数据点。 历史库的编译：历史库编辑完成后，需进行一次编译过程，一方面牛成 实际运行的目标数据库，一方面进行自动查错，当发现存在非法点名( 工位 名称) ，或点名与数据类型不符等错误时，自动予以错误定位及提示。 所有在历史数据库中予以事先定义的点，在： 程师站均可给出其趋势曲线 来。 吉化动力厂生产管理系统 图2 1 1 ：历史库组态图 历史库组态用以实现数据库定时存盘、报表打印即所要求的历史趋势显示， 例如( 附表一) 按组给出历史点及属性 附表一：各历史点及属性 组名组说明类型定义点名 h i s t o r yl主汽给水排烟氧量长时值z q g ，z q p ，z q t ，g s g ，g s p ， 输油g s l t ，g s 2 t ，j y g ，h y 6 ， y l z ，y l y ，p y j l t ，p y y l t i i i s t o r y 2 屏过温度长时值j p g l t ，j p g 2 t ，j p g 3 t ， y p g l t ，y p g 2 t ，y p g 2 t 4 、图形组态：包括图形显示、报警显示与打印、报表打印、事故追忆等是 系统实现人机交互的重要组成部分。人机交互功能让操作和管理人员及时了解 吉化动力，一生产管理系统 制出应用系统所需总貌图、流程图和工况图。对于一个实时控制系统的最示 图形而言还应包括图形卜的动态显示部分。h s 2 0 0 0 系统图形组态软件可灵活 地生成多种动态显示方式。 界面：h s 2 0 0 0 系统的图形组态软件采用了类似于w i n d o w sp a i n 、b r u s h 风 格的绘图方法。( 如图2 1 2 ) 它包括静态图形一将所需部位部件用图形方式表 示出 图2 1 2 ：图形组态图 动态数据显示一以形象化的图符表示各种动态数据显示方式。 屏幕会话一形象化地表示系统提供的各种屏幕会话功能，包括数值输入、 开关状态输入、控制调节仪表、开窗口功能等。 5 、 报表组念：h s 2 0 0 0 系统提供了个图形化的报表生成工具软件，我 2 4 吉化动力厂生产管理系统 开关状态输入、控制调节仪表、开窗口功能等。 5 、报表组态：h s 2 0 0 0 系统提供了一个图形化的报表生成工具软件，我 厂主要有日报、月报，它组态过程采用“所见即所得”方式，由用户在报表编 辑窗口内任意绘出所需报表格式，再定义出在报表上需实时打印的动态点，即 完成了一幅报表组态。 界面：为h s 2 0 0 0 报表组态界面，采用w i n d o w s 风格，软件编制报表幅面 为8 0 行，1 8 0 列。报表中需实时打印的报表数据称动态数据，软件中提供多种 类型动态数据，如实时模拟量值，实时时间值，历史时间值等，最后定义各种 报表驱动方式。 以3 # 炉早、中、晚运行的班报表，以及日报表，如( 附表二) 如下。 附表二：3 # 炉报表 报表文件名说明定点打印时间 z a o b b3 # 锅炉运行早班报l ：0 0 z h b b3 # 锅炉运行中班报8 ：0 0 驿a n b b3 # 锅炉运行晚班报1 7 ：0 0 r b b3 # 锅炉运行日报表0 ：0 0 y u e b3 # 锅炉运行月报表 0 ：0 0 6 、事故追忆组态：这种功能可在现场发生事故瞬间，将事故发生前后若 干分钟内的某些关键数据以极短的采样间隔( 1 - 2 s ) 保留下来，作为事故分 析的依据。当事故点因故障而发生跳变对，系统将与之相关部分追忆点在前后 若干分钟的状态或数值记录并打印下来。( 见附表三) h s 2 0 0 0 将数据库组态和 控制算法组态所生成的数据统一管理，都看成一个“数据记录”。组态过程中 定义的所有的数据记录形成一个有机的数据集合称为“系统库”。每个数据记 录中的变化的数据和状态的集合称为“实时库” 在h s 2 0 0 0 实时运行时，操作员站拥有整个系统库，因此员站修改的数据 吉化动力厂生产管理系统 也及时送到别的操作员站和现场控制站。通过这种方式，每个站都拥有系统中 最新本地数据。 若现场控制站要使用其它的现场控制站或操作员站的数据就必须在引用组 态中说明。在引用组态中说明过的数据记录，系统将及时地传送到该现场控制 站。不同的操作员站之间可以互为容余备份，现场控制都只拥有系统库中与本 站有关的数据现场控制站的实时库。 附表三：追忆库各点 组名事故点追忆点项名追忆长度 g s g z q g事故前一分 z q p钟，事故后 lq b s 耵l g s p一分钟 g s t j k d g s d p l k d a s d q s m q 7 k d q s m q 7 g d q g s 5 k d q g s s g z q p z q g d q z z q k事故前一分 2z q p d q z z q g a s钟，事故后 j y g 一分钟 h y g 吉化动力厂生产管理系统 “g h y g事故前一分 z q g a s钟，事故后 3z q g z q p 一分钟 q b s w j l g s p j s f j k y s f j k j s f j g y s f j g 2 7 吉化动力厂生产管理系统 第三章信息管理网络系统 3 1 动力厂信息管理网络系统概况 吉化动力厂于2 0 0 1 年开始建设自己的管理信息系统，他们将现场采集来 的数据通过连线传递给i o 现场控制站内各功能模块，而各功能模块相互连 接形成一个控制网络( c n e t ) ，可互相传递数据，再通过系统网络( s n e t ) 传 递给操作员站、工程师站，将生产数据( 如数据类型、实时、历史等) ，分类 通过管理网络服务器传递给管理部门，使管理者、决策者即时得到了第一手 材料，这样即全方位提高生产效率和竞争优势，又提高企业经济效益。 3 2 建立信息管理网络系统的理由和改造目标 3 2 1 建立信息管理网络系统的理由 在1 9 9 8 年建网时，由于受到当时投资环境和当时厂内计算机的形式比较 落后等因素影响，使网络的设计存在一些不足，其中主要的有： 1 、网络的网络服务器的选择的比较小，即7 0 k b ，经过一段时间的使用感 到其寄存量已不适应我厂的应用需要。 2 、网络连接距离只有3 0 0 米，主要跨接厂办公楼和调度楼。上网的工作 站只有8 个。随着发展，而要求上网和用计算机的用户的不断增加而感到原 来的网络已满足不了现在和今后发展的要求。 3 、一些原来上网的处室已经搬迁而破坏了原来的联结，使网络无法运行。 4 、当今计算机和网络的有很大发展，这为改造现有的网络提供了条件和 技术保障。 2 r 吉化动力厂生产管理系统 综上所述，根据实际情况完善网络是必要的。 3 2 2 信息管理网络改造目标 根据以上几种原因，我们在2 0 0 1 年提出了对已有网络进行了改造，其主 要目标是： 1 、延长原来的网络联接距离，使之覆盖全厂更多的科室和主要车间。 2 、扩大工作站的联接数量，使之满足全厂主要管理科室和车间的现在和 将来上网的要求。 3 、提高网络服务器的容量和速度，进一步加强网络功能。 4 、采用目前先进w i n d o w sn t 4 0 软件系统，为今后的开发和应用提供良 好的系统环境。 3 3 网络管理系统的体系结构 3 3 1 网络管理系统的结构 本网络采用以太网。以太网是当今世界上应用范围最广的一种网络，它在 计算机网络中起着举足轻重的作用，它组建较容易，各设备之间兼容性好。 吉化动力厂分几个处室：技术开发处、安全处、生产调度处、综合计划处、 劳资处、财务处、供销处、机动处，因厂区占地面积大，各处室之间距离较 远，用几台交换机与集线器连接。 整个系统的网络管理图，( 如图3 1 ) 所示： 吉化动力厂生产管理系统 图3 1 ：管理网络图 3 0 匝婚匿器器l r 需睾 旱 吉化动力厂生产管理系统 因动力厂虽在同一厂区，但距离较远，故机动处共6 台微机连接一个h l b ， 供销处3 台微机连接一个h u b ，技术开发处2 台微机连接一个h u b ，与电仪车 间连接的一个交换机。在与主域服务器连接过程中，由于距离太远，连接了3 台h u b ，h u b 可增加网络管理，可阶段扩展，提高带宽的传输。电修、机加、 检修、电气、汽机、锅炉车间，劳资处、财务处各台微机，各连接一个中 继器，综合计划处五台微机，生产调度处每台连接一个中继器，中继器主要 完成信号复制、调整和放大功能，以来延长网络长度。 本管理网采用了星型网络结构，星型网络中所有工作站都直接连接到集线 器或交换机上，当一个工作站要传输数据到另一各工作站时，都要通过中心 结点( h u b 或交换机) 。使用星型结构组网有以下特点： l 、h u b 或交换机可进行级连，但级连不能超过4 级。 2 、工作站接入或退出网络不会影响系统正常工作。 3 、网络一般使用双绞线进行连接，符合现代综合布线标准。 4 、这种网络结构可以满足多种带宽要求。 3 3 2 网络管理系统的硬件平台 1 、吉化动力厂共使用2 台服务器 h pn e t s e r v e rl h 6 0 0 0 用途：主域服务器兼数据库服务器 h pn e t s e r v e re 2 0 0 用途：拨号服务器 2 、厂内共设3 台交换机，编号为1 # 一3 # ，主域与备份服务器各连接一台 交换机，为1 6 口s w i t c h ，它扩展方便，升级方便，进行可靠的交换，电仪车 间连接一台交换机，为1 6 口s w i t c h 。厂内共设7 台集线器，1 7 台中继器。 吉化动力厂生产管理系统 采用超五类双绞线为传输介质。 我们采用的1 # 、2 # 、3 1 1 s w i t c h 是d - l i n l ( 即插即用i o i o o m 自适应交换器 ( 8 口) 它的特点： 8 个自适应i o i o o m 端口 灵活，使用方便 提高服务器速度的理想选择 线速过滤转发速率 具自学功能 前面板上l e d 显示 , v d i il 接口方便设计 小巧的桌面设计 3 、我们采用的l 一7 # 集线器( h u b ) 是用d - l i n k 的i o i o o m 自适应双速集 线器( 1 6 口) ，它的特点： 集多种功能于一身 易于扩展 更简单快捷的网络 。方便组合 适应多种选择 网络管理的选择 极好的性能价比 4 、我厂采用的i - - 1 7 1 1 a 继器( r pr e p e a t ) 它具有按位传递信息、完成 信号的复制、调整和放大功能。 5 、 厂内网络有一个途径访问i n t e r n e t ，通过备份服务器及电话线拨号 上网。 6 、服务器操作系统：m i c r o s o f tw i n d o w sn t4 0s e r v e r 吉化动力厂生产管理系统 客户机操作系统：m i c r o s o f tw i n d o w s9 8 。 3 4 网络信息管理系统功能 管理信息系统通过与d c s 连接，将d c s 中的组态信息，实时数据，以及性 能计算等数据采集过来，提取其中必要的信息，并加工为各部门所需的新信 息资源，为管理和生产提供数据，针对动力厂生产数据，管理网络的主要功 能有： i 、实时信息显示：主要是直观地显示机、炉等实时参数。如使用曲线、 表格，使领导和有关部门在办公室内就可以了解现场的生产状态，从而对生 产进行及时有效的监控。 2 、各主要生产数据采集：如蒸汽产量及机、炉各主要参数，可以使相关 部门了解生产状况，计算生产成本，制定生产计划表等。 3 、数据报表打印：将采集来的实时和历史数据进行分