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一、概述
纯碱是基本化学工业中产量最大的产品,是用途十分广泛的工业原料,在国民经济中占有非常重要的地位。随着我国国民经济的飞速发展,对纯碱的需求量不断增大,为了满足市场需求,除了扩大生产规模外,还必须进一步发掘生产潜力。
山东潍坊纯碱厂是一个新建厂,设备先进,但纯碱生产大部分还是人工操作,落后的操作方法已不能适应生产发展的需要。为了解决先进设备与落后操作的矛盾,稳定生产,提高原料利用率,降低能耗,增加产量,碱厂从美国霍尼韦尔公司引进具有先进水平的TDC-3000集散型控制系统,并用于制碱生产的心脏工序——重碱碳化工段,以实现工业生产的全局控制。
工业生产的全局控制包含着两层意义,一是指生产过程的自动化,二是指企业管理的自动化。生产过程的自动化指的是生产过程采用计算机控制,用计算机自动调节各生产要素,做到产品的高产、优质与低耗。企业自动化管理指的是调度、经营与决策的自动化,就是把当前生产的全部信息汇总起来,使管理决策者能够对全厂的生产、经营进行整体安排与调度,以期取得全厂各部门生产活动的协调进行,达到整体效益的最佳工业过程。全局控制系统可分为以下4级:
1.直接控制级过程控制计算机直接与现场各类装置(如变送器、执行器、记录仪表等)相连,对所连接的装置实施监测、控制,同时它还向上与第二级的计算机相连,接收上层的过程管理信息,并向上传送装置的特性数据和采集的实时数据;
2.过程管理级过程管理计算机(主要有监控计算机、操作站、工程师站等)综合监视过程各站的所有信息,集中显示操作,控制回路组态和参数修改,优化过程处理等;
3.生产管理级管理计算机根据生产过程的特点与需要,协调各单元级的参数设定,是生产过程的总体协调员和控制器;
4.经营管理级与办公室自动化连接起来,担负起全厂的总体协调管理,包括各类经营活动、人事管理等。
上位机系统在整个控制系统中属于第三级(生产管理级),它既可以方便地与过程管理计算机相互交换信息,又可以同厂内现有的计算机网络连接,形成计算机一体化生产系统,实现工厂的信息管理一体化。
二、系统目标
由于纯碱生产是人工操作,生产数据全部由手工记录,数据错综复杂,误差较大,给管理人员协调各部门生产、优化控制过程造成很大困难。为了使碱厂在运行工况、设备状态、故障处理等方面都处在合理、优化的状态,合理的生产运行和经营管理已越来越显得重要,而现有的管理水平离一个现代化企业所要求的目标还相差很远。针对这种状况,确定了本系统的目标为:
1.利用TDC-3000系统提供的计算机网络接口(CG),上位机可以通过网络服务器实时采集现场数据;也可以读取存贮在TDC-3000系统历史模件上的历史数据。上位机将采集到的数据进行加工、处理、分类后,再把它们存放到上位机的碳化塔生产历史数据库中。此数据库可以保存一年以上的生产数据。管理人员可以通过上位机提供的查询手段,调出所需要的历史数据。上位机自动生成碳化塔生产的班报表、日报表等,避免因手工记录出现的数据误差较大的现象,大大提高碳化塔生产的科学管理水平。
2.本系统局域网采用的是五用户以太网,即系统可以同时连接5台上位机,而每台上位机都可以对历史数据库中的数据进行操作,实现数据共享。另一方面本网络系统可以与厂内现有管理信息系统相连,从而将全厂的科学化管理提高到一个新水平。
三、PCNM网络系统
PCNM是一个将LCN网(局部控制网)和相关过程信息送到用户的个人计算机的软硬件系统。PCNM使用了最新的LAN(局域网)操作系统、关系数据库技术和图形用户界面,使用户可以在自己的计算机上很容易地得到所需的数据(见图1)。图中虚线内为本系统配置。图1PCNM结构图AM——应用模件US——万能工作站PCNM系统由TDC-3000的计算机接口(CG)和PCNM服务器组成。通过HDLCLAPB高速数据通讯板,LCN网的数据可以从CG传送到PCNM服务器,这些数据包括实时瞬时值或存贮在历史模件(HM)上的历史数据。
PCNM服务器是一台基于网络和数据库服务器的高性能计算机。它使用了最新的MSLANManager网络操作系统,可以广泛地连接多种类型计算机和LAN网络服务器,其中包括DOS和OS/2个人计算机工作站。
SQL服务器是一个工业标准数据库工具,用于存贮PCNM服务器的实时数据和系统配置数据,SQL服务器为共享LCN网和子系统的数据提供了一个既灵活又安全的平台。
对于LAN工作站,PCNM支持图形显示接口(GDI)和高级语言应用程序接口(HLLAPI)子程序库。GDI是一个允许用户编制自己流程图的图形软件包,流程图中可以显示PCNM服务器和LCN网上的数据。HLLAPI子程序库,可以使用户的应用程序存取PCNM服务器的数据库和LCN网中的历史数据。
PCNM提供的网络连接选择包括:远程数据存取服务功能,NetWare连接和TCP/IP协议支持。远程数据存取服务功能可以使用户通过一个9600波特率的调制解调器,连接到PCNM服务器上。NetWare连接允许一个DOS工作站访问PCNM服务器和与之相连的其它网络服务器。TCP/IP协议支持,可以使用户的工作站连接到UNIX系统或其它支持TCP/IP协议的系统中。
四、软件开发的环境
现在Windows已得到广泛应用,它具有以下几个特点:
1.具有图形用户界面(GUI),美观、漂亮,所有应用软件其界面基本类似,用户易于掌握,便于使用;
2.支持多任务,各任务之间切换容易,并且可以很方便地交换信息;
3.提供虚拟内存管理,使内存突破640KB的限制,程序运行时不会出现内存资源紧张的情况;
4.目前,除了中文Windows以外,国内相继推出了许多Windows环境下的中文平台(如:中文之星),在中文环境下,可以非常容易地编写中文应用程序。
因此,我们使用MSWindows3.1外挂《中文之星2.0》中文平台,作为软件的开发环境。
选择C语言作为系统的编程语言,有两方面原因。第一,C语言具有数据类型多、控制灵活、代码效率高等优点;第二,PCNM网络所支持的高级语言应用程序接口中,有C、
Fortran和Pascal三种库函数,只有C语言适合编写Windows环境下的应用程序。另外,作为开发工具,MSVC1.5的开发环境比较好,调试工具性能优越,编译速度快。
五、系统功能特点分析及结论
本系统是一个具有先进水平的整体优化系统。系统功能特点概括如下:
1.实用性
·实现了数据采集、管理一体化,不仅完成数据的自动采集,而且具有统计、报表等管理功能。
·历史信息存储功能,可以存储有关参数的历史信息。
·人—机界面友好,采用MSWindows环境下的编程技术,使用户界面与Windows的相同,易于用户掌握,便于使用。
2.扩充性
系统很容易进入厂级信息管理系统的计算机网,将工作状态、生产数据、报表信息直接通过计算机送到有关管理、调度部门。
综上所述,本系统采用了计算机技术、网络技术、信息管理技术,是一种具有先进水平的上位机系统。
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纯碱是基本化学工业中产量最大的产品,是用途十分广泛的工业原料,在国民经济中占有非常重要的地位。随着我国国民经济的飞速发展,对纯碱的需求量不断增大,为了满足市场需求,除了扩大生产规模外,还必须进一步发掘生产潜力。
山东潍坊纯碱厂是一个新建厂,设备先进,但纯碱生产大部分还是人工操作,落后的操作方法已不能适应生产发展的需要。为了解决先进设备与落后操作的矛盾,稳定生产,提高原料利用率,降低能耗,增加产量,碱厂从美国霍尼韦尔公司引进具有先进水平的TDC-3000集散型控制系统,并用于制碱生产的心脏工序——重碱碳化工段,以实现工业生产的全局控制。
工业生产的全局控制包含着两层意义,一是指生产过程的自动化,二是指企业管理的自动化。生产过程的自动化指的是生产过程采用计算机控制,用计算机自动调节各生产要素,做到产品的高产、优质与低耗。企业自动化管理指的是调度、经营与决策的自动化,就是把当前生产的全部信息汇总起来,使管理决策者能够对全厂的生产、经营进行整体安排与调度,以期取得全厂各部门生产活动的协调进行,达到整体效益的最佳工业过程。全局控制系统可分为以下4级:
1.直接控制级过程控制计算机直接与现场各类装置(如变送器、执行器、记录仪表等)相连,对所连接的装置实施监测、控制,同时它还向上与第二级的计算机相连,接收上层的过程管理信息,并向上传送装置的特性数据和采集的实时数据;
2.过程管理级过程管理计算机(主要有监控计算机、操作站、工程师站等)综合监视过程各站的所有信息,集中显示操作,控制回路组态和参数修改,优化过程处理等;
3.生产管理级管理计算机根据生产过程的特点与需要,协调各单元级的参数设定,是生产过程的总体协调员和控制器;
4.经营管理级与办公室自动化连接起来,担负起全厂的总体协调管理,包括各类经营活动、人事管理等。
上位机系统在整个控制系统中属于第三级(生产管理级),它既可以方便地与过程管理计算机相互交换信息,又可以同厂内现有的计算机网络连接,形成计算机一体化生产系统,实现工厂的信息管理一体化。
二、系统目标
由于纯碱生产是人工操作,生产数据全部由手工记录,数据错综复杂,误差较大,给管理人员协调各部门生产、优化控制过程造成很大困难。为了使碱厂在运行工况、设备状态、故障处理等方面都处在合理、优化的状态,合理的生产运行和经营管理已越来越显得重要,而现有的管理水平离一个现代化企业所要求的目标还相差很远。针对这种状况,确定了本系统的目标为:
1.利用TDC-3000系统提供的计算机网络接口(CG),上位机可以通过网络服务器实时采集现场数据;也可以读取存贮在TDC-3000系统历史模件上的历史数据。上位机将采集到的数据进行加工、处理、分类后,再把它们存放到上位机的碳化塔生产历史数据库中。此数据库可以保存一年以上的生产数据。管理人员可以通过上位机提供的查询手段,调出所需要的历史数据。上位机自动生成碳化塔生产的班报表、日报表等,避免因手工记录出现的数据误差较大的现象,大大提高碳化塔生产的科学管理水平。
2.本系统局域网采用的是五用户以太网,即系统可以同时连接5台上位机,而每台上位机都可以对历史数据库中的数据进行操作,实现数据共享。另一方面本网络系统可以与厂内现有管理信息系统相连,从而将全厂的科学化管理提高到一个新水平。
三、PCNM网络系统
PCNM是一个将LCN网(局部控制网)和相关过程信息送到用户的个人计算机的软硬件系统。PCNM使用了最新的LAN(局域网)操作系统、关系数据库技术和图形用户界面,使用户可以在自己的计算机上很容易地得到所需的数据(见图1)。图中虚线内为本系统配置。图1PCNM结构图AM——应用模件US——万能工作站PCNM系统由TDC-3000的计算机接口(CG)和PCNM服务器组成。通过HDLCLAPB高速数据通讯板,LCN网的数据可以从CG传送到PCNM服务器,这些数据包括实时瞬时值或存贮在历史模件(HM)上的历史数据。
PCNM服务器是一台基于网络和数据库服务器的高性能计算机。它使用了最新的MSLANManager网络操作系统,可以广泛地连接多种类型计算机和LAN网络服务器,其中包括DOS和OS/2个人计算机工作站。
SQL服务器是一个工业标准数据库工具,用于存贮PCNM服务器的实时数据和系统配置数据,SQL服务器为共享LCN网和子系统的数据提供了一个既灵活又安全的平台。
对于LAN工作站,PCNM支持图形显示接口(GDI)和高级语言应用程序接口(HLLAPI)子程序库。GDI是一个允许用户编制自己流程图的图形软件包,流程图中可以显示PCNM服务器和LCN网上的数据。HLLAPI子程序库,可以使用户的应用程序存取PCNM服务器的数据库和LCN网中的历史数据。
PCNM提供的网络连接选择包括:远程数据存取服务功能,NetWare连接和TCP/IP协议支持。远程数据存取服务功能可以使用户通过一个9600波特率的调制解调器,连接到PCNM服务器上。NetWare连接允许一个DOS工作站访问PCNM服务器和与之相连的其它网络服务器。TCP/IP协议支持,可以使用户的工作站连接到UNIX系统或其它支持TCP/IP协议的系统中。
四、软件开发的环境
现在Windows已得到广泛应用,它具有以下几个特点:
1.具有图形用户界面(GUI),美观、漂亮,所有应用软件其界面基本类似,用户易于掌握,便于使用;
2.支持多任务,各任务之间切换容易,并且可以很方便地交换信息;
3.提供虚拟内存管理,使内存突破640KB的限制,程序运行时不会出现内存资源紧张的情况;
4.目前,除了中文Windows以外,国内相继推出了许多Windows环境下的中文平台(如:中文之星),在中文环境下,可以非常容易地编写中文应用程序。
因此,我们使用MSWindows3.1外挂《中文之星2.0》中文平台,作为软件的开发环境。
选择C语言作为系统的编程语言,有两方面原因。第一,C语言具有数据类型多、控制灵活、代码效率高等优点;第二,PCNM网络所支持的高级语言应用程序接口中,有C、
Fortran和Pascal三种库函数,只有C语言适合编写Windows环境下的应用程序。另外,作为开发工具,MSVC1.5的开发环境比较好,调试工具性能优越,编译速度快。
五、系统功能特点分析及结论
本系统是一个具有先进水平的整体优化系统。系统功能特点概括如下:
1.实用性
·实现了数据采集、管理一体化,不仅完成数据的自动采集,而且具有统计、报表等管理功能。
·历史信息存储功能,可以存储有关参数的历史信息。
·人—机界面友好,采用MSWindows环境下的编程技术,使用户界面与Windows的相同,易于用户掌握,便于使用。
2.扩充性
系统很容易进入厂级信息管理系统的计算机网,将工作状态、生产数据、报表信息直接通过计算机送到有关管理、调度部门。
综上所述,本系统采用了计算机技术、网络技术、信息管理技术,是一种具有先进水平的上位机系统。