計算機網(wǎng)絡(luò )系統在制堿工業(yè)中的應用

【摘　要】目前,一些大型化工企業(yè),生產(chǎn)過(guò)程采用計算機控制,實(shí)現了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化,但是往往忽視了企業(yè)的自動(dòng)化管理。本文所介紹的個(gè)人計算機網(wǎng)絡(luò )管理(PCNM)系統,既可以方便地與過(guò)程控制計算機相互交換信息,又可以同企業(yè)內部原有的計算機網(wǎng)絡(luò )連接,形成計算機一體化的生產(chǎn)系統,實(shí)現了工廠(chǎng)的計算機控制與信息管理一體化。

【關(guān)鍵詞】計算機應用　工業(yè)過(guò)程控制　網(wǎng)絡(luò )系統

一、概述

純堿是基本化學(xué)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(zhù)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(mǎn)足市場(chǎng)需求,除了擴大生產(chǎn)規模外,還必須進(jìn)一步發(fā)掘生產(chǎn)潛力。

山東濰坊純堿廠(chǎng)是一個(gè)新建廠(chǎng),設備先進(jìn),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(jìn)設備與落后操作的矛盾,穩定生產(chǎn),提高原料利用率,降低能耗,增加產(chǎn)量,堿廠(chǎng)從美國霍尼韋爾公司引進(jìn)具有先進(jìn)水平的TDC-3000集散型控制系統,并用于制堿生產(chǎn)的心臟工序——重堿碳化工段,以實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)的全局控制。

工業(yè)生產(chǎn)的全局控制包含著(zhù)兩層意義,一是指生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化,二是指企業(yè)管理的自動(dòng)化。生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化指的是生產(chǎn)過(guò)程采用計算機控制,用計算機自動(dòng)調節各生產(chǎn)要素,做到產(chǎn)品的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)與低耗。企業(yè)自動(dòng)化管理指的是調度、經(jīng)營(yíng)與決策的自動(dòng)化,就是把當前生產(chǎn)的全部信息匯總起來(lái),使管理決策者能夠對全廠(chǎng)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)進(jìn)行整體安排與調度,以期取得全廠(chǎng)各部門(mén)生產(chǎn)活動(dòng)的協(xié)調進(jìn)行,達到整體效益的最佳工業(yè)過(guò)程。全局控制系統可分為以下4級:

1.直接控制級過(guò)程控制計算機直接與現場(chǎng)各類(lèi)裝置(如變送器、執行器、記錄儀表等)相連,對所連接的裝置實(shí)施監測、控制,同時(shí)它還向上與第二級的計算機相連,接收上層的過(guò)程管理信息,并向上傳送裝置的特性數據和采集的實(shí)時(shí)數據;

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

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

4.經(jīng)營(yíng)管理級與辦公室自動(dòng)化連接起來(lái),擔負起全廠(chǎng)的總體協(xié)調管理,包括各類(lèi)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)、人事管理等。

上位機系統在整個(gè)控制系統中屬于第三級(生產(chǎn)管理級),它既可以方便地與過(guò)程管理計算機相互交換信息,又可以同廠(chǎng)內現有的計算機網(wǎng)絡(luò )連接,形成計算機一體化生產(chǎn)系統,實(shí)現工廠(chǎng)的信息管理一體化。

二、系統目標

由于純堿生產(chǎn)是人工操作,生產(chǎn)數據全部由手工記錄,數據錯綜復雜,誤差較大,給管理人員協(xié)調各部門(mén)生產(chǎn)、優(yōu)化控制過(guò)程造成很大困難。為了使堿廠(chǎng)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(yíng)管理已越來(lái)越顯得重要,而現有的管理水平離一個(gè)現代化企業(yè)所要求的目標還相差很遠。針對這種狀況,確定了本系統的目標為:

1.利用TDC-3000系統提供的計算機網(wǎng)絡(luò )接口(CG),上位機可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器實(shí)時(shí)采集現場(chǎng)數據;也可以讀取存貯在TDC-3000系統歷史模件上的歷史數據。上位機將采集到的數據進(jìn)行加工、處理、分類(lèi)后,再把它們存放到上位機的碳化塔生產(chǎn)歷史數據庫中。此數據庫可以保存一年以上的生產(chǎn)數據。管理人員可以通過(guò)上位機提供的查詢(xún)手段,調出所需要的歷史數據。上位機自動(dòng)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的數據誤差較大的現象,大大提高碳化塔生產(chǎn)的科學(xué)管理水平。

2.本系統局域網(wǎng)采用的是五用戶(hù)以太網(wǎng),即系統可以同時(shí)連接5臺上位機,而每臺上位機都可以對歷史數據庫中的數據進(jìn)行操作,實(shí)現數據共享。另一方面本網(wǎng)絡(luò )系統可以與廠(chǎng)內現有管理信息系統相連,從而將全廠(chǎng)的科學(xué)化管理提高到一個(gè)新水平。

三、PCNM網(wǎng)絡(luò )系統

PCNM是一個(gè)將LCN網(wǎng)(局部控制網(wǎng))和相關(guān)過(guò)程信息送到用戶(hù)的個(gè)人計算機的軟硬件系統。PCNM使用了最新的LAN(局域網(wǎng))操作系統、關(guān)系數據庫技術(shù)和圖形用戶(hù)界面,使用戶(hù)可以在自己的計算機上很容易地得到所需的數據(見(jiàn)圖1)。圖中虛線(xiàn)內為本系統配置。圖1PCNM結構圖AM——應用模件US——萬(wàn)能工作站PCNM系統由TDC-3000的計算機接口(CG)和PCNM服務(wù)器組成。通過(guò)HDLCLAPB高速數據通訊板,LCN網(wǎng)的數據可以從CG傳送到PCNM服務(wù)器,這些數據包括實(shí)時(shí)瞬時(shí)值或存貯在歷史模件(HM)上的歷史數據。

PCNM服務(wù)器是一臺基于網(wǎng)絡(luò )和數據庫服務(wù)器的高性能計算機。它使用了最新的MS LAN Manager網(wǎng)絡(luò )操作系統,可以廣泛地連接多種類(lèi)型計算機和LAN網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器,其中包括DOS和OS/2個(gè)人計算機工作站。

SQL服務(wù)器是一個(gè)工業(yè)標準數據庫工具,用于存貯PCNM服務(wù)器的實(shí)時(shí)數據和系統配置數據,SQL服務(wù)器為共享LCN網(wǎng)和子系統的數據提供了一個(gè)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(yǔ)言應用程序接口(HLLAPI)子程序庫。GDI是一個(gè)允許用戶(hù)編制自己流程圖的圖形軟件包,流程圖中可以顯示PCNM服務(wù)器和LCN網(wǎng)上的數據。HLLAPI子程序庫,可以使用戶(hù)的應用程序存取PCNM服務(wù)器的數據庫和LCN網(wǎng)中的歷史數據。

PCNM提供的網(wǎng)絡(luò )連接選擇包括:遠程數據存取服務(wù)功能,NetWare連接和TCP/IP協(xié)議支持。遠程數據存取服務(wù)功能可以使用戶(hù)通過(guò)一個(gè)9600波特率的調制解調器,連接到PCNM服務(wù)器上。NetWare連接允許一個(gè)DOS工作站訪(fǎng)問(wèn)PCNM服務(wù)器和與之相連的其它網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器。TCP/IP協(xié)議支持,可以使用戶(hù)的工作站連接到UNIX系統或其它支持TCP/IP協(xié)議的系統中。

四、軟件開(kāi)發(fā)的環(huán)境

現在Windows已得到廣泛應用,它具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

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

2.支持多任務(wù),各任務(wù)之間切換容易,并且可以很方便地交換信息;

3.提供虛擬內存管理,使內存突破640KB的限制,程序運行時(shí)不會(huì )出現內存資源緊張的情況;

4.目前,除了中文Windows以外,國內相繼推出了許多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(xiě)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(kāi)發(fā)環(huán)境。

選擇C語(yǔ)言作為系統的編程語(yǔ)言,有兩方面原因。第一,C語(yǔ)言具有數據類(lèi)型多、控制靈活、代碼效率高等優(yōu)點(diǎn);第二,PCNM網(wǎng)絡(luò )所支持的高級語(yǔ)言應用程序接口中,有C、

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

五、系統功能特點(diǎn)分析及結論

本系統是一個(gè)具有先進(jìn)水平的整體優(yōu)化系統。系統功能特點(diǎn)概括如下:

1.實(shí)用性

·實(shí)現了數據采集、管理一體化,不僅完成數據的自動(dòng)采集,而且具有統計、報表等管理功能。

·歷史信息存儲功能,可以存儲有關(guān)參數的歷史信息。

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

2.擴充性

系統很容易進(jìn)入廠(chǎng)級信息管理系統的計算機網(wǎng),將工作狀態(tài)、生產(chǎn)數據、報表信息直接通過(guò)計算機送到有關(guān)管理、調度部門(mén)。

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