2010第四届焦化年会论文集 (77)

2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 326 基于 化产 生产管理 网络 系统 李 影 （ 南京南钢产业发展有限公司 ） 【摘 要 】 本文 主要 以化产 统 数据作为 基础 数据源，简述南钢焦化生产管理 网络 系统数据采集 的开发和应用， 以及系统完善过程中遇见的问题和 解决的方法 。 【 关键词 】 数据采集 网关 中心数据库 南钢炼铁新厂焦化在 2004 年 完成 一期 3#4#焦炉及化产 项目 建设 ， 在 2005 年 完成 140 吨干熄焦项目，2006 年完成 5#焦炉及化产、 75 吨干熄焦项目建设 ，至今 形成 了 年产冶金焦炭 170 万吨、焦油 7 万吨、粗苯 2 万吨、外供煤气 8 亿立方米、蒸汽 90 万吨的生产能力。 随 项目同期 建 设 了 焦化生产管理网络系统 ，该系统是管控一体化的三级网络，具体的说是上位管理级网络、基础 操作级网络和 基础 控制级网络。 上位管理级网络 主要承担现场 生产数据采集 ，提供 办公 自动化、网站信息服务，为其他系统提供网络平台，如网络视频 、四车连锁系统 远程网络监控等； 基础操作级网络、基础控制级网络又分为 和 上位管理级网络与基础操作级网络、基础控制级网络 用网关机 互连 。 由于项目分期建设、生产装置陆续投运， 给生产管理网络的建设、数据的采集、各种生产报表的生成带来 了不少困难。尤其在 生产数据的信息点、信息量 核实分类 方面， 在 新工艺需求方面 发现不少问题。另外，在项目逐步完工、生产逐步稳定后 发现了不少不合理的数据项 ，生产管理人员在使用过程中又逐步提出一些新的数据应用及分析需求。 笔者作为 系统维护 成员之一，有幸参与了该厂生产管理网络系统的 项目 建设及 5 年的 使用完善 工作，本文以 化产 础操作级及控制级网络数据作为 基础 数据源，简述南钢焦化生产管理系统数据采集 的开发和 应用 ，及系统完善过程中遇见的问题 和 解决的方法，这些问题可能有局限性与特殊性，谨以此探讨、并抛砖引玉。 网 络结构 位管理级 网络 上位管理级 网络 的 总体 框架 为 星型拓扑结构，由 一台 中心路由 三层 交换机 ， 下连五台可配置管理的 二层交换机 组成，五台交换机分别位于：焦炉中控室、干熄焦中控室、化产中控室、备煤中控室和翻车机操作室。 中心交换机 可以配置 址，可以用终端和串口进行管理。 另设 服务器 3 台 ，分别提供中心数据库服务、网站服务、报表服务 ，网关机 3 台：分 别位 于 干熄焦中控室 和 化产 中控室， 它是数据采集处理及传递的重要网络节点 。 图 1： 上位管理级 网络结构图。 础操作级及控制级网络 化产 统选用北京和 利时系统工程股份有限公司的 布式控制 系统。基础级网络分为 操作级网络（ 控制网络 (操作级网络主要用于工程师站、操作员站和现场控制站的通讯连接；控制网络存在于各个现场控制站内部，主要用于主控单元和智能 I/O 单元的通讯连接。 两层网络均为冗余高速 工业 以太网链路， 网络中主要的通讯节点有工程师站、操作员站和 现场控制站，采用 P 通讯协议。 为上位管理系统数据采集提供了方便的开放的网络环境 。 图 2： 统网络结构。 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 327 图 1 上位管理级网络结构图 图 2 统网络结构 据采集 和处理 数据 自动 采集 是将现场仪表的数据采集上来，然后进行处理后发送到各个电子报表和焦化局域网站以网页的形式浏览的过程。其中 主要 包括 网关 数据 采集 、数据分析及梳理 和 中心数据库处理 三个 主要 过程 。 关 数据 采集 上位管理级网络对 作站数据的采集主要是通过网关进行的。而 网关 的 集功能主要是由于供了相应的 务， 可以作为 务器使用，而 网关 则 能 够作为 户端 使用 ，通过 务器从 采集数据，进行必要的分析 计算 ，然后发往本地的消息队列，本地数据库服务器适时地从消息队列中取得数据，原始数据发往中心数据库，需本地 务器需要的数据在一定的时间段内刷新一次，一般设置为 5S 刷新一次。 具体 获取 数据的过程 如下： 先由 O/I 驱动器从 I/O 中读入数据 ， 然后扫描、报警和控制程序 (入、 处理 后 把它传给过程数据库 ，组态软件 务器 从数据库中读取数据并把它传递给要取数据的 关程序处理后发往 中心数据库，其他终端 再 从中心数据库调用基础数据 。数据流程如图 3。 图 3 数据流程图 统数据分析及梳理 化产 统的数据量庞大，各种温度、流量、压力、液位等仪表实时检测点数据繁多，共有各种操作画面 30 余幅、 5000 多个实时检测数据。针对管理层 关注数据的侧重点不同， 对这些数据进行 梳理 归类 ，一是分为实施监控的数据，即突出工艺重点、关键点的监控数据， 二是分为需要统计、分析、出报表的数据，如流量等。 通过分析工艺 及 不同层次管理用户的需求， 我们从众多的 据及流程画面中分离、综合出 10 余幅 画面、 600 个 工艺关键监控 数据发布到 上位管理网络上 ，同过焦化网站平台实现 览， 方便了使用。 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 328 中国人使用报表的习惯是结构复杂的、纵横数据属性交叉的模式，这给报表开发提出了高要求。为此，需要对 化产大部分的数据 进行 分析、处理 、综合 ，然后反应在 电子 报表中。 心数据库处理 中心 数据 库的数据类型按采集方式 分为 自动采集和人工录入 两种。 其中 由网关采集分析后自动发往数据库的 数据 和由其他系统发来的数据 ，包括平均值、瞬时值、累积值等， 一天发送三次， 每个班只发送一次，班结束后 电子 报表直接调用此类数据 。 人工录入的 数据主要是实验室的各种化验数据，产量、消耗等离 散数据。这些数据通过化产中控室的录入界面录入到中心数据库中， 数据的时间周期是随机的。 子报表系统 上位管理级网络的主要服务功能就是为管理层面的远程网络用户提供完善的电子报表系统，而这些报表又是根据新需求不断完善的。 电子报表系统是利用 005 并结合 言 工具 开发 的 。 在用户计算机上看到的就是一张 式的 表格。 这个界面的最大好处 是用户面对的就是实实在在的表格，非常直观，可以预览、打印，容易上手。但正是如此，会经常发生一些让系统维护人员措手不及的问题。 表格式及控件的误操作 由于报表程序是由专业人员进行编程 开发的，我们 的 电子 报表是在报表程序已经嵌入的条件下制作的，每个单元格对应 着 一个控件，报表制作完成投入使用后，不能再随意删除和更改。 但 在报表使用初期，中控室的班报表经常出现错误，需要重新装原始的班报表。经过跟踪发现，大 都是操作人员在使用过程中执行了误操作：如删除单元格、删除行列等，致使报表不能正常读取 。 通过培训、加强管理 ，此种问题就逐渐 消失了。系统管理人员也加强 了 维护，注意在本地计算机中做好原报 表的备份，一旦发生问题时，做到及时恢复。 据的篡改 由于一些数据是要进行考核的，经常会发生 误 篡改 或删除 的现象。在报表开发中逐渐加入了权限与安全策略的应用 。 根据使用区域不同，分别开发了生产区级报表和作业区级报表。生产区级报表具有完全的读写权限，且每个生产作业区只对本作业区的报表具有写权限，对于需要人工填写的部分，由生产作业区指派专人负责填写；作业区级报表只具有读取权限，不能填写或更改报表内容，是作业 区管理人员及其他需要生产数据的人员用于查看和浏览生产数据使用的。 通过区级管理，杜绝了数据篡改的问题。 据新需求增加新功能 从 2006 年以后的几年中 ，又 有一些技术改造项目 建成 ，如化产的尾气回收洗涤、鼓风机循环管的优化调节 、 水处理的活性炭装置和 废水事故槽 等项目。 这些新项目产生了数百个数据需求，需要对原有的报表作补充，并且针对需求新增数据报表。 化网站的建立及流程画面的浏览 原设计的生产管理网络监控画面是独立的，我们在 项目实施初期，就发挥计算机网络的优势，最大化的利用网络信息共享技术 ， 引进网站的应用 与管理，并在数据采集系统之前投入运行。由于采用了网站平台，使 焦化生产管理级网络的信息化技术应用上提高了一大步，这在同行业中是不多见的。 生产管理网络系统的数据和监控画面内嵌在焦化局域网网站中， 方便 了远程浏览， 向 全厂范围内管理用户提供了数据实时查询及工艺流程 画面 远程监控功能。 为维护人员快速判断现场设备运行情况，开发了实时数据列表，使得故障判断及日常数据维护方便快捷。 如图四 ：化产 回收 报表； 如图五 ：网络远程浏览画面（粗苯蒸馏流程画面） 。 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 329 公自动化服务 件及 论坛发布 利用网站 平台，为用户提供了丰富多彩的信息交互服务。提供 邮件服务 ，论坛发布服务，最大发挥了信息化应用功能。 务 用以搭建文件传输平台 ,方便用户下载上传办公 文件 ,按区域设置 不同 共享区 ,各共享区的 可有条件的跨区域访问 ,实现局部网络安全 。 图 4 化产回收报表 图 5 粗苯蒸馏流程画面 在的问题及 潜在风险 据 应用问题 该系统在使用过程中有时会出现数据库数据错误记录，数据丢失，网关机 务中断等，该类故障产生的原因有使用上的，也有网络上的原因，这只有通过加强数据维护，加强日常巡检加以解决。 络风险 笔者认为，企业工业以太网存在最大的也是最难管理的风险就是网络安全与病毒防治。 广域互联网中的 一个小问题可能就造成工厂局域 网络 的瘫痪，给生产造成损失。这正是信息开放、共享带来的 弊端 。 为防止这种风险，该厂上位生产管理级网络采取了严格的网络管理。如：及时升级杀毒软件，数据异地备份，数据存储硬件冗余配置等 。 另外 ，对 外网接 入进行 严格的 身份认定。但是，现在无线 移动网络的盛行及普及，此种方法就 显不足了 。 据安全 与防窃 在网络物理层上管理级与基础级网络是通的，这就存在数据安全问题。该厂采取的是 计算机 的策略，但是没有解决根本问题 。 网络化、信息化高速发展的今天，工业以太网的发展已日趋成熟。 企业的 生产 正 愈来愈依赖于 计算机网络 系统的电子数据 ；企业的