小型计算机系统在贵冶生产及管理中的应用

1、铜 业 工 程 2006 4 收稿日期:2006-10-12文章编号:1009-3842(2006 04-0052-03小型计算机系统在贵冶生产及管理中的应用刘建群(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂, 江西贵溪 335424摘 要:叙述小型计算机系统在企业生产和管理中的应用, 重点介绍了系统的结构和组成、以及主要应用实例和效果。关键词:过程控制; 工厂网络; 管理信息系统中图分类号:TP393. 1文献标识码:B1 引言江西铜业集团公司贵溪冶炼厂(以下简称贵冶 是我国最大的铜冶炼厂。该厂是国家 六五 计划期间的22个重点引进项目之一, 作为铜冶炼现代化技术的示范工程, 项目选用的主工艺、设备和自动化

2、控制系统, 都代表了当时世界在该领域的先进水平。得益于国家改革开放政策和技术进步, 在集团公司和工厂管理层的支持和促进中, 经过20多年的持续不断的技术改造, 实现了基础过程自动化、信息数字化、传输网络化, 建立起初步的M ES 架构。目前, 贵冶在高端管理系统和重要生产过程控制系统均采用小型计算机系统和高性能、可靠的操作系统。2 闪速炉计算机在线控制系统贵冶的闪速炉系统是全厂产品生产线的龙头, 它的工况直接影响工厂产品的产量和质量。这套生产系统从1985年12月投产就采用计算机在线控制, 经过一期、二期、三期技术改造, 闪速炉的冶炼能力稳定连续的由初期设计产金属铜7. 5万t/a提升到目前的

3、35万t/a, 这与计算机在线控制系统的保证作用是不可分的。2. 1 系统平台1978年闪速炉冶炼计算机过程控制系统引进时, 工艺现场采用日本横河电机公司的EK 系列自动化仪表。控制系统采用PDP11/34AP小型计算机构成的DDC 控制方式, 该系统采用DI 和A /D模件对过程仪表的模拟变量和状态进行数字化处理, 提供给冶金数学模型应用软件进行计算, 计算结果由D /A和DO 模件转换后通过信号电缆输出到现场的EK 系列自动化仪表, 实现对生产过程实时的监控。系统从1985年12月工艺系统投产就实现计算机在线控制。由于备件原因和技术进步的要求, 闪速炉计算机在线控制系统在1994年底完成技

4、改后, 其软硬件系统平台已达到90年代初期的世界先进水平。整个控制系统采用SCC 控制方式, 控制系统结构采用小型计算机服务器与工厂局域网络和DCS 集散控制系统构成。1994年12月投入在线连续运行至今, 功能、稳定性都十分正常。系统架构:见图1。图1 计算机在线控制系统架构图系统配置:小型计算机服务器VAX4000/500A2套, 操作系统Open VM S 7. 0, 实时数据库Onspec , 关系数据库Sybase ;工厂局域网络:FDDI 双环光线网络100M b /s;522006 4刘建群:小型计算机系统在贵冶生产及管理中的应用DCS 集散控制系统:H oney w ellTD

5、C3000。2. 2 控制应用构成计算机控制系统是一个完整的闭环控制系统。该系统通过实时采集DCS 生产数据和化验分析数据, 根据工艺参数变化, 自动启动数学模型计算, 实现在线设定值控制。整个系统控制包括前馈和反馈两部分, 其中前馈部分根据生产计划、原料状况、控制变量的目标值, 求取操作变量的最佳设定值, 并向仪表设定输出; 反馈部分则根据控制变量的实测值, 求取操作变量的修正值, 并对设定值进行修改设定, 使控制变量趋于目标值, 从而使生产处于计算机控制之下。具体为:前馈控制:对工艺过程的外部扰动, 通过冶金数学模型中反应物料平衡、热平衡, 求出调节变量设定基本值, 实现前馈补偿和控制。工

6、艺过程的外部扰动主要有:计划冰铜品位变更; 各配料仓的精矿给料比率变更; 各配料仓设定的精矿名称变更; 目标渣中铁硅比Fe /Si O 2变更; 装入量设定值变更; 装入干矿成份时序列表检查; 目标冰铜品位变更。其中前4项为渣中铁硅比Fe /Si O 2控制的前馈部分工艺过程的外部扰动; 后3项为冰铜品位Cum 及冰铜温度Tm 控制的前馈部分工艺过程的外部扰动。反馈控制:针对各控制变量的实测值与目标值的偏差, 按冶金数学模型反馈系统运算式, 求出调节变量的修正值, 实现反馈修正和控制。反馈内容:渣中铁硅比Fe /Si O 2的反馈控制部分内容为渣成份检查; 冰铜品位Cu m 的反馈控制部分内容

7、为冰铜成份检查; 冰铜温度Tm 的反馈控制部分内容为冰铜温度检查。前馈-反馈控制的综合输出(即调节变量的控制输出 到DCS 控制系统, 通过DCS 实现对现场执行机构的调控, 从而对工艺参量控制。控制流程如图2所示。 图2 在线控制流程图铜闪速熔炼控制变量和调节变量如表1所示。表1 铜闪速熔炼控制变量和调节变量表对象工序控制变量调节变量闪速炉配料渣中铁硅比Fe /Si O 2石英矿比率熔炼冰铜品位闪速炉热风/氧气量冰铜温度闪速炉重油量该控制系统通过DCS 采集实时生产数据; 根据工艺参数变化, 自动启动数学模型计算, 实现在线设定值控制。2. 3 DCS 控制系统现场执行机构由H oney w

8、 e ll 公司的TDC3000进行控制管理。闪速炉工艺系统由I /O点约4200个。通过PLNM 和网络与上位冶金模型计算机通信。DCS 组态应用软件运行在W i n do w s NT 平台。组态应用软件中大量使用了PI 、PI D 回路调节和串级调节回路, 提高了系统调节的稳定性和可靠性。3 企业管理信息系统贵冶厂的企业管理信息系统建设始于1987年。当时选用的是王安电脑VS65B N 小型计算机和P ACE 关系数据库系统, 开发语言是COBLE , 开发完成了4个应用子系统。1993年, 随着工厂计算机应用需求的增加, 上级领导决策依靠自己和国内的技术力量, 淘汰落后的王安电脑系统。

9、采用国际20世纪90年代计算机、数据库管理和计算机网络新技术, 自主开发工厂的生产、管理计算机应用系统。在该阶段, 采用FDDI 技术和光纤缆构建了环工厂区域的网络主干, 使生产工艺现场的DCS 系统数据信息上网; 采用C /S技术和最新数据库管理系统及网络系统实现工厂计算机信息管理、生产控制一体化, 信息、数据传输网络化, 使工厂的计算机应用水准达到90年代国际先进水平; 1998年, 随着工厂二期工程建设的发展, 计算机应用领域也迅速拓宽, 厂区内计算机光缆网已深入到各车间、部门。工厂通过企业局域网络, 初步实现办公自动化和无纸化, 并接入了因特网。建立了一批企业部门级管理子系统, 实现了

10、信息资源的共享。管理信息系统组成:硬件平台:A l p ha Server 40005/400, 2套; 400MH z CPU 4M B cache , 1024M B RAM; 10/100M bps E ther net Card ; RA I D -34. 3G BX5磁盘阵列组。软件平台:操作系统, (DEC UN I X 41. 61; 关系数据库SYBASE 10. 0. 2; 开发工具、语言, POW ER (I . 6153铜 业 工 程 2006 4系统架构:如图3。 图3 管理信息系统架构图根据工厂管理现代化和信息化的要求, 管理信息系统在设计时充分考虑工厂管理水平持续进

11、步的需要, 按照C /S模式开发, 满足了工厂管理的技术要求。并根据当前网络化发展的潮流, 扩展和投入使用基于网络环境的办公自动化系统。开发并投入使用的管理信息系统包含子系统项目如下:(1 劳动工资管理子系统;(2 供销物资管理子系统; (3 备品备件管理子系统; (4 组织人事管理子系统; (5 熔炼车间管理子系统; (6 化验分析数据管理子系统; (7 质量数据管理子系统; (8 档案资料管理子系统; (9 财务数据管理子系统; (10 计划统计数据处理子系统; (11 生产调度系统管理子系统; (12 办公自动化应用子系统; (13 铁路运输管理应用子系统;(14 建设并投入使用了覆盖全

12、厂的计算机网络系统;(15 工厂的生产过程自动控制系统开发研制和应用。4 工厂局域网络根据管理和生产控制的需要, 工厂局域网络建于1994年, 采用当时先进的FDD I 双环光纤网络作为工厂局域网络的主干, 为实现管控一体化和信息共享提供了基础, 并在1999年进行了扩充。2002年, 由于FDD I 网络所需的光纤交换机缺乏备件, 将该网络拓扑解列重构, 采用星型以太网拓扑结构架构控制网络, 将自动化控制系统用以太网协议互联。5 结语小型计算机系统在贵冶厂的主工艺生产过程控制和企业管理信息系统中得到有效、可靠的应用, 得益于其软硬件产品质量、性能、功能的优异和可靠。由于这些应用系统的开发维护

13、工作很规范, 过程控制系统自1994年12月投入生产过程控制后, 硬件、软件平台和应用软件系统一直可靠运行至今已12年, 它的运行率和在线控制率, 始终保持在99. 5%和98. 5%以上, 对企业主工艺稳定可靠运行, 连续不断增产提供了可靠的技术保证。管理信息系统自1998年投入运行以来工作稳定、可靠, 数据处理准确。从系统建设和维护的角度来看, 我们的体会是:(1 小型计算机系统具有独特的体系结构和高可靠性、高稳定性及高性能的操作系统支持, 具有网络环境下的抗攻击、抗计算机 病毒 能力, 在重要和关键应用中, 应考虑首选小型计算机系统。(2 系统选型时充分调研计算机厂商行业排名、产品性能和

14、用户的使用情况; (3 为设备运行提供稳定可靠的场地环境(机房温度湿度, 防雷接地系统, 供电质量, 空气中腐蚀性气体含量等; (4 制定和建立有效的管理制度和应急处理预案、机制, 防止突发故障影响系统安全运行; (5 与工厂定期停产检修同步, 对系统主机硬件解体清洁处理。清扫设备内部板卡上元器件表面和接插件粘附的灰尘, 降低热阻, 排除接触不良的现象, 提高系统的可靠性。上述应用为工厂领导和各职能管理部门工作、决策提供了准确、可靠、及时、有效的信息支持手段。Application ofM inico mputer Syste m s into Production andM anage m ent i n G uixi S m elterL I U Jian -qun(J iangx i Copp er C orporati on Gui x i S m elter , Gu i x i , J iangx i 335424, Ch i naAbstrac t :T h i s artic l e descri bes the app licati on o fm i nico m puter syste m s i n the producti on andm anagement of an ent