計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)在制堿工業(yè)中的應用

【摘　要】目前,一些大型化工企業(yè),生產(chǎn)過程采用計算機控制,實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化,但是往往忽視了企業(yè)的自動化管理。本文所介紹的個人計算機網(wǎng)絡管理(PCNM)系統(tǒng),既可以方便地與過程控制計算機相互交換信息,又可以同企業(yè)內(nèi)部原有的計算機網(wǎng)絡連接,形成計算機一體化的生產(chǎn)系統(tǒng),實現(xiàn)了工廠的計算機控制與信息管理一體化。

【關鍵詞】計算機應用　工業(yè)過程控制　網(wǎng)絡系統(tǒng)

一、概述

純堿是基本化學工業(yè)中產(chǎn)量最大的產(chǎn)品,是用途十分廣泛的工業(yè)原料,在國民經(jīng)濟中占有非常重要的地位。隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,對純堿的需求量不斷增大,為了滿足市場需求,除了擴大生產(chǎn)規(guī)模外,還必須進一步發(fā)掘生產(chǎn)潛力。

山東濰坊純堿廠是一個新建廠,設備先進,但純堿生產(chǎn)大部分還是人工操作,落后的操作方法已不能適應生產(chǎn)發(fā)展的需要。為了解決先進設備與落后操作的矛盾,穩(wěn)定生產(chǎn),提高原料利用率,降低能耗,增加產(chǎn)量,堿廠從美國霍尼韋爾公司引進具有先進水平的TDC-3000集散型控制系統(tǒng),并用于制堿生產(chǎn)的心臟工序——重堿碳化工段,以實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的全局控制。

工業(yè)生產(chǎn)的全局控制包含著兩層意義,一是指生產(chǎn)過程的自動化,二是指企業(yè)管理的自動化。生產(chǎn)過程的自動化指的是生產(chǎn)過程采用計算機控制,用計算機自動調節(jié)各生產(chǎn)要素,做到產(chǎn)品的高產(chǎn)、優(yōu)質與低耗。企業(yè)自動化管理指的是調度、經(jīng)營與決策的自動化,就是把當前生產(chǎn)的全部信息匯總起來,使管理決策者能夠對全廠的生產(chǎn)、經(jīng)營進行整體安排與調度,以期取得全廠各部門生產(chǎn)活動的協(xié)調進行,達到整體效益的最佳工業(yè)過程。全局控制系統(tǒng)可分為以下4級:

1.直接控制級過程控制計算機直接與現(xiàn)場各類裝置(如變送器、執(zhí)行器、記錄儀表等)相連,對所連接的裝置實施監(jiān)測、控制,同時它還向上與第二級的計算機相連,接收上層的過程管理信息,并向上傳送裝置的特性數(shù)據(jù)和采集的實時數(shù)據(jù);

2.過程管理級過程管理計算機(主要有監(jiān)控計算機、操作站、工程師站等)綜合監(jiān)視過程各站的所有信息,集中顯示操作,控制回路組態(tài)和參數(shù)修改,優(yōu)化過程處理等;

3.生產(chǎn)管理級管理計算機根據(jù)生產(chǎn)過程的特點與需要,協(xié)調各單元級的參數(shù)設定,是生產(chǎn)過程的總體協(xié)調員和控制器;

4.經(jīng)營管理級與辦公室自動化連接起來,擔負起全廠的總體協(xié)調管理,包括各類經(jīng)營活動、人事管理等。

上位機系統(tǒng)在整個控制系統(tǒng)中屬于第三級(生產(chǎn)管理級),它既可以方便地與過程管理計算機相互交換信息,又可以同廠內(nèi)現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡連接,形成計算機一體化生產(chǎn)系統(tǒng),實現(xiàn)工廠的信息管理一體化。

二、系統(tǒng)目標

由于純堿生產(chǎn)是人工操作,生產(chǎn)數(shù)據(jù)全部由手工記錄,數(shù)據(jù)錯綜復雜,誤差較大,給管理人員協(xié)調各部門生產(chǎn)、優(yōu)化控制過程造成很大困難。為了使堿廠在運行工況、設備狀態(tài)、故障處理等方面都處在合理、優(yōu)化的狀態(tài),合理的生產(chǎn)運行和經(jīng)營管理已越來越顯得重要,而現(xiàn)有的管理水平離一個現(xiàn)代化企業(yè)所要求的目標還相差很遠。針對這種狀況,確定了本系統(tǒng)的目標為:

1.利用TDC-3000系統(tǒng)提供的計算機網(wǎng)絡接口(CG),上位機可以通過網(wǎng)絡服務器實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù);也可以讀取存貯在TDC-3000系統(tǒng)歷史模件上的歷史數(shù)據(jù)。上位機將采集到的數(shù)據(jù)進行加工、處理、分類后,再把它們存放到上位機的碳化塔生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫中。此數(shù)據(jù)庫可以保存一年以上的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。管理人員可以通過上位機提供的查詢手段,調出所需要的歷史數(shù)據(jù)。上位機自動生成碳化塔生產(chǎn)的班報表、日報表等,避免因手工記錄出現(xiàn)的數(shù)據(jù)誤差較大的現(xiàn)象,大大提高碳化塔生產(chǎn)的科學管理水平。

2.本系統(tǒng)局域網(wǎng)采用的是五用戶以太網(wǎng),即系統(tǒng)可以同時連接5臺上位機,而每臺上位機都可以對歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行操作,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。另一方面本網(wǎng)絡系統(tǒng)可以與廠內(nèi)現(xiàn)有管理信息系統(tǒng)相連,從而將全廠的科學化管理提高到一個新水平。

三、PCNM網(wǎng)絡系統(tǒng)

PCNM是一個將LCN網(wǎng)(局部控制網(wǎng))和相關過程信息送到用戶的個人計算機的軟硬件系統(tǒng)。PCNM使用了最新的LAN(局域網(wǎng))操作系統(tǒng)、關系數(shù)據(jù)庫技術和圖形用戶界面,使用戶可以在自己的計算機上很容易地得到所需的數(shù)據(jù)(見圖1)。圖中虛線內(nèi)為本系統(tǒng)配置。圖1PCNM結構圖AM——應用模件US——萬能工作站PCNM系統(tǒng)由TDC-3000的計算機接口(CG)和PCNM服務器組成。通過HDLCLAPB高速數(shù)據(jù)通訊板,LCN網(wǎng)的數(shù)據(jù)可以從CG傳送到PCNM服務器,這些數(shù)據(jù)包括實時瞬時值或存貯在歷史模件(HM)上的歷史數(shù)據(jù)。

PCNM服務器是一臺基于網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫服務器的高性能計算機。它使用了最新的MS LAN Manager網(wǎng)絡操作系統(tǒng),可以廣泛地連接多種類型計算機和LAN網(wǎng)絡服務器,其中包括DOS和OS/2個人計算機工作站。

SQL服務器是一個工業(yè)標準數(shù)據(jù)庫工具,用于存貯PCNM服務器的實時數(shù)據(jù)和系統(tǒng)配置數(shù)據(jù),SQL服務器為共享LCN網(wǎng)和子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提供了一個既靈活又安全的平臺。

對于LAN工作站,PCNM支持圖形顯示接口(GDI)和高級語言應用程序接口(HLLAPI)子程序庫。GDI是一個允許用戶編制自己流程圖的圖形軟件包,流程圖中可以顯示PCNM服務器和LCN網(wǎng)上的數(shù)據(jù)。HLLAPI子程序庫,可以使用戶的應用程序存取PCNM服務器的數(shù)據(jù)庫和LCN網(wǎng)中的歷史數(shù)據(jù)。

PCNM提供的網(wǎng)絡連接選擇包括:遠程數(shù)據(jù)存取服務功能,NetWare連接和TCP/IP協(xié)議支持。遠程數(shù)據(jù)存取服務功能可以使用戶通過一個9600波特率的調制解調器,連接到PCNM服務器上。NetWare連接允許一個DOS工作站訪問PCNM服務器和與之相連的其它網(wǎng)絡服務器。TCP/IP協(xié)議支持,可以使用戶的工作站連接到UNIX系統(tǒng)或其它支持TCP/IP協(xié)議的系統(tǒng)中。

四、軟件開發(fā)的環(huán)境

現(xiàn)在Windows已得到廣泛應用,它具有以下幾個特點:

1.具有圖形用戶界面(GUI),美觀、漂亮,所有應用軟件其界面基本類似,用戶易于掌握,便于使用;

2.支持多任務,各任務之間切換容易,并且可以很方便地交換信息;

3.提供虛擬內(nèi)存管理,使內(nèi)存突破640KB的限制,程序運行時不會出現(xiàn)內(nèi)存資源緊張的情況;

4.目前,除了中文Windows以外,國內(nèi)相繼推出了許多Windows環(huán)境下的中文平臺(如:中文之星),在中文環(huán)境下,可以非常容易地編寫中文應用程序。

因此,我們使用MS Windows 3.1外掛《中文之星2.0》中文平臺,作為軟件的開發(fā)環(huán)境。

選擇C語言作為系統(tǒng)的編程語言,有兩方面原因。第一,C語言具有數(shù)據(jù)類型多、控制靈活、代碼效率高等優(yōu)點;第二,PCNM網(wǎng)絡所支持的高級語言應用程序接口中,有C、

Fortran和Pascal三種庫函數(shù),只有C語言適合編寫Windows環(huán)境下的應用程序。另外,作為開發(fā)工具,MSVC 1.5的開發(fā)環(huán)境比較好,調試工具性能優(yōu)越,編譯速度快。

五、系統(tǒng)功能特點分析及結論

本系統(tǒng)是一個具有先進水平的整體優(yōu)化系統(tǒng)。系統(tǒng)功能特點概括如下:

1.實用性

·實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、管理一體化,不僅完成數(shù)據(jù)的自動采集,而且具有統(tǒng)計、報表等管理功能。

·歷史信息存儲功能,可以存儲有關參數(shù)的歷史信息。

·人—機界面友好,采用MS Windows環(huán)境下的編程技術,使用戶界面與Windows的相同,易于用戶掌握,便于使用。

2.擴充性

系統(tǒng)很容易進入廠級信息管理系統(tǒng)的計算機網(wǎng),將工作狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報表信息直接通過計算機送到有關管理、調度部門。

綜上所述,本系統(tǒng)采用了計算機技術、網(wǎng)絡技術、信息管理技術,是一種具有先進水平的上位機系統(tǒng)。