基于信息總線的煤化工MES平臺

圖5 焦化MES信息集成系統(tǒng)報警提示及處理
通用數(shù)據(jù)采集處理及參數(shù)配置工具：焦化MES的通用數(shù)據(jù)采集處理及參數(shù)配置工具是符合美國MES學會制定的ISA S95 企業(yè)控制系統(tǒng)集成標準，符合OPC的通用規(guī)范，基于.NET架構開發(fā)的。用戶只需在相應的MES模塊上安裝這個工具，即可與信息集成平臺之間建立對應的數(shù)據(jù)通道，完成信息的實時交互。如圖6所示。

圖6 通用數(shù)據(jù)采集處理及參數(shù)配置工具
　　該工具為用戶提供了方便友好的界面，根據(jù)配置表按指定時間采集實時數(shù)據(jù)，將采集數(shù)據(jù)按需進行運算處理（如數(shù)據(jù)積分、數(shù)據(jù)平滑和數(shù)據(jù)濾波等），將采集數(shù)據(jù)按需進行單位換算，按工廠特型進行建模處理，將預處理的數(shù)據(jù)轉儲至關系數(shù)據(jù)庫保證了數(shù)據(jù)及時從現(xiàn)場設備采集，并及時傳輸?shù)叫畔⒓善脚_上。
數(shù)據(jù)校正：由于儀表、管道泄漏和測量誤差等因素的影響，會引起過程測量數(shù)據(jù)的不協(xié)調性和不正確性。數(shù)據(jù)校正技術正是針對流程工業(yè)的這類問題的解決方法，包括過失誤差的偵破和識別、數(shù)據(jù)的協(xié)調。通過多年來在流程工業(yè)方面的研究和工程的實施，將數(shù)據(jù)校正技術集成到焦化MES平臺中，使信息集成平臺不僅有通用的信息集成功能，而且具有對測量誤差的偵破、識別、過程數(shù)據(jù)的分類和校正功能，通過實時地對采集數(shù)據(jù)進行校正處理，使得各個MES模塊獲得剔除誤差后的協(xié)調數(shù)據(jù)和信息，以確保企業(yè)過程優(yōu)化控制和生產(chǎn)調度等MES功能應用的正確性和有效性。焦化公司的碳一分公司進行了MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)校正技術研究和實施，碳一變換爐反應（CO+H2O—>H2 +CO2）進出流股的校正過程示例如圖7。結果表明，通過數(shù)據(jù)校正技術，可以對測量數(shù)據(jù)進行有效處理，得到準確一致的可靠數(shù)據(jù)。

圖7 焦化MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)校正技術的應用實例
動態(tài)成本控制優(yōu)化：由于物耗、能耗、設備、成本、計劃與調度等生產(chǎn)管理要素與綜合生產(chǎn)指標密切相關，綜合生產(chǎn)指標往往不能連續(xù)在線測量，而且又難以用控制系統(tǒng)的輸入輸出來描述。成品連續(xù)地產(chǎn)出，工藝運行也在不斷的變化之中，產(chǎn)品成本只能按某一時段（通常為月），由各級生產(chǎn)統(tǒng)計人員讀取進出物流的累計值、公用工程的消耗量，有時還需要進行必要的人工處理和工序間的人為攤派，人工完成進出工廠的物料平衡和工程內部各產(chǎn)品的物耗分配，進行能耗計算，這個能耗是該時段產(chǎn)品的實際能耗的平均值。通過MES的信息集成平臺的動態(tài)物耗能耗估算模型，就可以對全部工藝物流、公用工程（水、電、汽）消耗的測量數(shù)據(jù)進行在線校正，動態(tài)獲取折舊費、人工費、修理費、管理費和外購原料等物耗信息，根據(jù)設定的算式和時間間隔，可以自動地給出任意時段（班、日、旬、月等）的各種產(chǎn)品或中間產(chǎn)品的動態(tài)能源消耗狀況。在市場經(jīng)濟環(huán)境下，原材料、能源和產(chǎn)品的價格瞬間萬變，對物耗能耗的動態(tài)計算，對于大型工業(yè)企業(yè)的節(jié)能降耗是有重大意義的。

圖8是通過物耗能耗模型得出的成本消耗比較情況的變化趨勢圖。

圖8 成本消耗比較情況的變化趨勢圖
　　通過不斷的研究和實踐，目前已經(jīng)初步建立了通用物耗能耗建模的框架，根據(jù)流程可以畫出節(jié)點流股的關聯(lián)圖，并對每個節(jié)點元素進行模板的定制，就可以自動生成對應流程的物耗能耗關聯(lián)矩陣，即投入產(chǎn)出理論中的直接消耗矩陣和完全消耗矩陣。通過與相應實時數(shù)據(jù)庫的位號和關系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)連接，可根據(jù)模型中定義的多尺度時間片段，計算出當前物耗能耗的實際數(shù)據(jù)。
　　圖9中，首先將生產(chǎn)數(shù)據(jù)分為大類和子類。例如在化工行業(yè)中，原料、輔料、公用工程等為大類。用戶首先通過鼠標拖動，即可建立生產(chǎn)元素大類和子類的關系，然后按如圖10所示中對各個元素進行模板定制，即可自動生成投入產(chǎn)出的物耗能耗模型。

圖9 物耗能耗模型中的數(shù)據(jù)元素分類配置

圖10 物耗能耗模型中的元素模板的定制
　　企業(yè)的動態(tài)成本控制，是基于MES信息總線，在數(shù)據(jù)準確一致的基礎上，將物耗能耗建模方法用于以節(jié)能降耗為目標的生產(chǎn)優(yōu)化中。從數(shù)據(jù)的采集、集成、共享、數(shù)據(jù)的協(xié)調到實時物耗能耗的計算和優(yōu)化，都是很好地針對流程工業(yè)的生產(chǎn)特點。在技術上，采用.NET基于測量數(shù)據(jù)的校正技術，采用先進的投入產(chǎn)出控制算法為企業(yè)提高設備利用率、提高產(chǎn)量、降低能耗，促進企業(yè)的良性發(fā)展，提高企業(yè)整體信息化水平，提升國民經(jīng)濟競爭實力，從而實現(xiàn)良好的社會效益。

5.結論
　　上海交大和上海焦化有限公司經(jīng)過兩年多來的工作，已經(jīng)自主開發(fā)了針對煤化工的MES體系，建立了基于信息總線的MES平臺，對信息總線的核心技術進行了研發(fā)，包括模型建立及部署、信息共享和信息同步、通用接口、通用數(shù)據(jù)采集處理及參數(shù)配置工具等，實現(xiàn)了對模型的統(tǒng)一命名和部署，實時同步跟蹤和監(jiān)控各種信息，數(shù)據(jù)和關系數(shù)據(jù)的同步和共享。并在信息總線的基礎上完成了相應的MES功能模塊。應用表明，基于信息總線的煤化工MES完全滿足企業(yè)的先進控制和實時管理的需要，是MES理論及應用的典型示范。

(作者朱建寧，潘兆鴻，李光華，李鋒單位系上海焦化有限公司;趙霞，沈飛單位系上海交通大學;謝秋風，吳湘驪單位系上?；坫懽詣踊畔a(chǎn)業(yè)有限公司）