寧波XX有限公司
構(gòu)建XX生產(chǎn)管控一體化系統(tǒng)設(shè)想
一、XX生產(chǎn)線監(jiān)控現(xiàn)狀
寧波XX有限公司現(xiàn)有6條采用XX技術(shù)的生產(chǎn)線，已投產(chǎn)6年。原設(shè)計(jì)以現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制、操作間遙控為主，關(guān)鍵信號(hào)通過常規(guī)數(shù)字顯示儀表在操作間顯示。在上世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)XX生產(chǎn)線未形成規(guī)模，也無成熟的生產(chǎn)工藝，當(dāng)時(shí)采用手動(dòng)控制合符生產(chǎn)裝置的條件、而且是經(jīng)濟(jì)的方法。
近幾年通過XX公司技術(shù)人員的攻關(guān)，XX生產(chǎn)線日趨穩(wěn)定和成熟，XX公司已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)最大的XX生產(chǎn)企業(yè)。而原有的控制水平已與高科技的生產(chǎn)裝置不相適應(yīng)，主要有以下幾個(gè)方面：
1、生產(chǎn)裝置已具備挖潛、優(yōu)化的條件，開展這項(xiàng)工作需要采集研究大量數(shù)據(jù)，現(xiàn)在依靠人工抄錄數(shù)據(jù)的方法，無法滿足要求。
2、手動(dòng)操作決定了產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量與操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)水平、責(zé)任性有關(guān)，具有隨機(jī)性與不確定性，容易引起質(zhì)量和產(chǎn)量的波動(dòng)。
3、管理人員無法了解操作人員的操作過程、生產(chǎn)過程的歷史記錄，不利于操作經(jīng)驗(yàn)累積、對(duì)操作人員的操作紀(jì)律管理。
4、手動(dòng)控制方式需要更多的操作人員。
5、如今的控制技術(shù)已經(jīng)突飛猛進(jìn)，手動(dòng)操作和常規(guī)儀表的監(jiān)控屬于落后的生產(chǎn)方式，與公司的高科技形象很不相稱。
二、國(guó)內(nèi)外同類生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平
XX生產(chǎn)線從自控角度上看，具有流程短、裝置相對(duì)獨(dú)立、控制邏輯比較簡(jiǎn)練的特點(diǎn)，與注塑機(jī)、印刷、印染、透平空氣壓縮機(jī)等屬于同一類型。對(duì)于這種類型的生產(chǎn)線，一些著名的國(guó)內(nèi)外企業(yè)，目前普遍采用了PLC或?qū)Ｓ弥悄芑刂圃O(shè)備，人機(jī)界面友好，一般位于設(shè)備旁，大多采用彩色顯示器和觸摸屏，操作盤上的數(shù)字式、指針式儀表基本被淘汰。
彩色顯示器和觸摸屏，與傳統(tǒng)的按鈕、旋鈕操作方式相比，更能直觀的反應(yīng)設(shè)備生產(chǎn)情況，操作面板更簡(jiǎn)潔，操作更方便，操作人員能操作的設(shè)備更多。
以下是應(yīng)用在某一設(shè)備的就地控制盤情況：
三、管控一體化的理念
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多先進(jìn)的企業(yè)在管理方面，以企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）系統(tǒng)為代表的管理信息系統(tǒng)得到了應(yīng)用，提高了管理效率；在生產(chǎn)過程自動(dòng)化方面，普遍投運(yùn)了DCS、PLC、FCS等控制的自動(dòng)化裝備，大大提高了生產(chǎn)過程控制水平和產(chǎn)品質(zhì)量。
為了將生產(chǎn)過程控制層與管理層之間的信息能完整的傳遞、資源整合與共享，在經(jīng)營(yíng)管理層和過程控制層之間，建立能夠進(jìn)行雙向信息流交互、對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行直接管理的信息系統(tǒng)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)與管理水平，這就是“管控一體化”的理念。
管控一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下目標(biāo)：
1、企業(yè)的上層管理者能夠及時(shí)、直觀地了解生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況；
2、徹底實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享；
3、改變多個(gè)控制系統(tǒng)各自獨(dú)立、無法進(jìn)行綜合分析、無法進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和利用全局資源的局面；
4、對(duì)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的數(shù)據(jù)挖掘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本身的價(jià)值，減少信息的浪費(fèi)。
四、XX生產(chǎn)管控一體化系統(tǒng)設(shè)想
根據(jù)管控一體化系統(tǒng)的理念，結(jié)合XX生產(chǎn)線的特點(diǎn)，考慮到自動(dòng)化控制系統(tǒng)改造的分步實(shí)施、易于擴(kuò)展、每條生產(chǎn)線相對(duì)獨(dú)立的特點(diǎn)，系統(tǒng)配置如下圖：
系統(tǒng)配置圖
1、監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性
監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性牽涉到生產(chǎn)的穩(wěn)定，一套控制系統(tǒng)在保證系統(tǒng)高度可靠的同時(shí)，設(shè)計(jì)中還應(yīng)該考慮系統(tǒng)中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全，將損失控制在最低的限度。
為提高系統(tǒng)的可靠性，配置的系統(tǒng)達(dá)到以下的要求：如果某一個(gè)就地監(jiān)控站發(fā)生故障，只影響到對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)線；如果監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)或監(jiān)控服務(wù)器發(fā)生故障，只影響到中央操作室的操作與顯示。
系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)現(xiàn)了操作集中、分散控制、危險(xiǎn)分散的目的。
2、就地監(jiān)控站
XX生產(chǎn)線設(shè)備最近位置，設(shè)置1套PLC控制系統(tǒng)構(gòu)建的就地監(jiān)控站，配置帶主處理器的PLC和12英寸彩色觸摸屏1臺(tái)，替代目前的控制機(jī)柜，實(shí)現(xiàn)以下功能：
（1） 對(duì)X氣總管壓力、每條生產(chǎn)線的進(jìn)料/電流/X氣流量/反吹進(jìn)行自動(dòng)控制；
（2） 實(shí)現(xiàn)溫度、流量、壓力等參數(shù)的顯示、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)與報(bào)表顯示；
（3） 由PLC觸摸屏實(shí)現(xiàn)目前控制機(jī)柜上的操作按鈕與開關(guān)功能，便于操作記錄與跟蹤管理；
（4） 與主操作室的計(jì)算機(jī)通訊，向管理層發(fā)送所有的過程數(shù)據(jù)，并接受上位計(jì)算機(jī)的監(jiān)控。
3、中央操作室
在中央操作室實(shí)現(xiàn)對(duì)所有XX生產(chǎn)線集中操作，配置監(jiān)控服務(wù)器1臺(tái)、操作站2臺(tái)、大屏幕顯示系統(tǒng)1套。
下面的圖片是某一中型控制系統(tǒng)中央操作室的布置情況。
（1） 監(jiān)控服務(wù)器
監(jiān)控服務(wù)器用于采集各就地控制站的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、報(bào)表處理等功能，并利用OPC功能將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳到公司管理層的信息服務(wù)器里。
監(jiān)控服務(wù)器也用于系統(tǒng)的維護(hù)與管理，具備操作站的一切功能。
監(jiān)控服務(wù)器安裝了WEB版組態(tài)軟件，用來構(gòu)建圖形化操作畫面，提供可靠的數(shù)據(jù)歸檔。可以配置包括各種滿足工業(yè)要求的功能，如事件信號(hào)、測(cè)量值的歸檔、所有組態(tài)數(shù)據(jù)和過程量的登錄，還可設(shè)置多級(jí)用戶權(quán)限等。
用組態(tài)軟件平臺(tái)上開發(fā)出的人機(jī)操作界面，圖形形象逼真，操作界面友善，故障診斷可靠，具有如下特點(diǎn)：
開放特性：兼容各種通用設(shè)備，易于編程組態(tài)和建立數(shù)據(jù)庫(kù)，豐富的圖庫(kù)，并能接受多種通用式樣的圖形和文件。
圖形功能：工藝圖、工藝區(qū)域圖、工藝控制圖、單元控制圖。
控制功能：在控制圖形上通過鼠標(biāo)和鍵盤對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行修改，對(duì)工藝過程和控制設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。
報(bào)警功能：在設(shè)備及工藝過程中發(fā)生故障時(shí)發(fā)出警報(bào)，顯示故障點(diǎn)和故障狀態(tài)，按照?qǐng)?bào)警等級(jí)作出相關(guān)反應(yīng)，記錄故障的信息。
安全操作：設(shè)立不同的安全操作等級(jí)，針對(duì)不同的操作者設(shè)置相應(yīng)的加密等級(jí)，記錄操作員及其操作信息。
動(dòng)態(tài)顯示：對(duì)全部工藝過程、工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等通過顏色變化、百分比、色標(biāo)填充等手段進(jìn)行顯示。
數(shù)據(jù)管理：記錄并顯示工藝參數(shù)的變化曲線或趨勢(shì)圖，利用歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)建立各種必須的數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送和報(bào)表打印（日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)）。
（2） 操作站
操作站作為控制室人員的操作監(jiān)控界面，具備對(duì)所有的生產(chǎn)線進(jìn)行操作與監(jiān)控功能、具備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站觸媒屏所有的操作功能。
由于組態(tài)軟件采用WEB版技術(shù)，理論上說，可以配置多臺(tái)操作站，根據(jù)控制級(jí)別對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控。
（3） 大屏幕系統(tǒng)
目前大屏幕顯示系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟、普遍、經(jīng)濟(jì)、可靠。大屏幕顯示有利于領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)指揮與決策，有利于提高公司的形象。
4、公司管理層
如果必要，可以在公司管理層配置1臺(tái)操作站，在辦公室里觀察到所有的監(jiān)控信息，操作站設(shè)置成觀察狀態(tài)，即只允許看，不允許操作。
要實(shí)現(xiàn)過程信息的公司層網(wǎng)絡(luò)分享，配置1臺(tái)信息管理系統(tǒng)（MIS系統(tǒng)）服務(wù)器，與中央控制室內(nèi)的監(jiān)控服務(wù)器接口，在公司網(wǎng)絡(luò)上的所有管理層電腦，都可以觀察到生產(chǎn)信息。
通過軟件編制與必要的設(shè)置，公司管理人員可以通過internet互聯(lián)網(wǎng)，觀察相關(guān)的生產(chǎn)信息。
五、管控一體化系統(tǒng)的實(shí)施步驟
根據(jù)目前XX的生產(chǎn)線實(shí)際監(jiān)控狀況，提出了管控一體化系統(tǒng)的實(shí)施步驟：制定目標(biāo)、總體規(guī)劃、局部試點(diǎn)、分步實(shí)施。
1、 制定目標(biāo)
對(duì)XX生產(chǎn)線監(jiān)控，最終目標(biāo)是優(yōu)化控制、集中操作、實(shí)現(xiàn)管控一體化，使XX的生產(chǎn)線在國(guó)內(nèi)處于技術(shù)先進(jìn)、管理一流、產(chǎn)量最高、質(zhì)量最佳的領(lǐng)先地位。
2、 總體規(guī)劃
實(shí)現(xiàn)XX生產(chǎn)線的管控一體化，要從xx公司層面上總體策劃，按照集團(tuán)公司的定位與管理要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定位。
3、 局部試點(diǎn)
構(gòu)建XX生產(chǎn)線的管控一體化系統(tǒng)，最關(guān)鍵、最基本的要求是將目前的過程控制信號(hào)接入自動(dòng)控制系統(tǒng)中。
設(shè)想在現(xiàn)在的1條生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)控制室內(nèi)配置1臺(tái)帶觸摸屏的PLC系統(tǒng)，逐路接入生產(chǎn)線上的關(guān)鍵信號(hào)，先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與常規(guī)分析，然后進(jìn)行自動(dòng)控制試驗(yàn)、監(jiān)控軟件試驗(yàn)，積累改造與控制的經(jīng)驗(yàn)。
4、 分步實(shí)施
在局部試點(diǎn)得到成功的基礎(chǔ)上，開展下列工作：
（1） 編寫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)書；
（2） 將設(shè)計(jì)任務(wù)書發(fā)給3家有實(shí)力的、采用不同型號(hào)PLC的系統(tǒng)集成商，進(jìn)行系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)；
（3） 分別與3家PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)交流、現(xiàn)場(chǎng)踏勘；
（4） 編制PLC控制系統(tǒng)招標(biāo)文件；
（5） 進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)招標(biāo)，確定中標(biāo)單位；
（6） PLC控制系統(tǒng)集成商進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試；
（7） 將1條生產(chǎn)線接入PLC控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)試運(yùn)行；
（8） 擴(kuò)展系統(tǒng)，接入所有的生產(chǎn)線；
（9） 建立MIS系統(tǒng)；
（10） 實(shí)現(xiàn)管控一體化。
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