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      紫金橋軟件在石化公司生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

      紫金橋軟件技術(shù)有限公司
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      一、概述
        中國石油大慶石化公司,是中國石油天然氣股份有限公司直屬的地區(qū)分公司,從事煉油、化工、化肥、化纖生產(chǎn)的特大型石油化工聯(lián)合企業(yè)。現(xiàn)有6個生產(chǎn)廠,2個輔助生產(chǎn)廠。公司擁有生產(chǎn)裝置131套,年原油加工能力600萬噸,年產(chǎn)乙烯48萬噸,聚乙烯36萬噸,腈綸纖維6萬噸,合成氨33萬噸,尿素56萬噸,可生產(chǎn)60種151個牌號的石油化工產(chǎn)品。 大慶石化公司的前身大慶石油化工總廠,是我國較早的石油化工企業(yè)之一,也是我國重要的石油化工基地。大慶石化公司在緊抓生產(chǎn)建設(shè)的同時,也非常注重信息化建設(shè)。
        全球信息技術(shù)飛速發(fā)展,尤其是因特網(wǎng)的出現(xiàn)和應(yīng)用的普及,使得信息技術(shù)得以迅速滲透到經(jīng)濟(jì)社會的各個領(lǐng)域,標(biāo)志著人類進(jìn)入了信息化時代。信息資源已成為與材料和能源同等重要的戰(zhàn)略資源;信息技術(shù)正以其廣泛的滲透性和無與倫比的先進(jìn)性與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合;信息產(chǎn)業(yè)已發(fā)展為世界范圍內(nèi)的朝陽產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn);信息化水平已經(jīng)成為現(xiàn)代化企業(yè)水平和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。大慶石化公司經(jīng)過多年的努力,在信息化建設(shè)中已取得了很大進(jìn)步,如辦公自動化,電子商務(wù)。尤其是生產(chǎn)過程自動化,經(jīng)過多年努力,大慶石化公司全面實(shí)現(xiàn)了DCS自動化改造。但是在實(shí)現(xiàn)全廠信息化建設(shè)之前,還存在如下問題:
        1)生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有有效共享,因而對影響生產(chǎn)過程的主要因素缺乏有效的監(jiān)控手段。雖然公司的主要生產(chǎn)裝置都安裝了DCS,但絕大部分裝置的數(shù)據(jù)只能顯示在裝置的操作站上,而沒有采集到公司或分廠的辦公系統(tǒng)中。這樣我們只有到各生產(chǎn)裝置的控制室,才能觀察到生產(chǎn)數(shù)據(jù),在分廠的調(diào)度室,辦公室,或公司領(lǐng)導(dǎo),都無法直接看到現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。如果出差在外,想了解一下生產(chǎn)情況就更是無能為力了。在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)把大千世界聯(lián)在一起的今天,不能不說是一種遺憾!
        2)分散的“信息孤島”無法進(jìn)行集中化管理。由于各裝置信息封閉,即使在同一分廠,由于采用的是不同廠家,或同一廠家不同型號的DCS,彼此間沒有數(shù)據(jù)通訊手段。這致使生產(chǎn)管理的各個環(huán)節(jié)脫節(jié),生產(chǎn)管理部門不能及時、有效地了解生產(chǎn)狀況,指導(dǎo)組織生產(chǎn),造成了一定的浪費(fèi)。
        3)沒有長期的歷史數(shù)據(jù)存儲。隨著存儲介質(zhì)價(jià)格不斷下降,保存海量歷史數(shù)據(jù)不但是必要的,而且是現(xiàn)實(shí)的。而DCS本身的歷史數(shù)據(jù)存儲能力一般都比較有限,而長期的歷史數(shù)據(jù)有助于事故診斷。
        4)質(zhì)量信息反饋滯后,導(dǎo)致加工成本增加。化驗(yàn)數(shù)據(jù)直接反映生產(chǎn)的質(zhì)量情況,對指導(dǎo)生產(chǎn)具有非常重要的意義。先前這些數(shù)據(jù)主要通過手工報(bào)表形式報(bào)送生產(chǎn)管理部門,造成信息遲滯,并且不利于對比分析。因此及時準(zhǔn)確地將質(zhì)量數(shù)據(jù)反饋給裝置操作人員和生產(chǎn)調(diào)度人員,可以保證有效地控制生產(chǎn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。
        5)無法實(shí)現(xiàn)全廠信息瀏覽。如何讓公司領(lǐng)導(dǎo)用統(tǒng)一平臺直觀的看到各分廠的生產(chǎn)報(bào)表,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),對于領(lǐng)導(dǎo)決策非常重要。
        通過上面的分析,我們不難看出,如何將分散的“信息孤島”有效地連接起來,實(shí)行網(wǎng)絡(luò)化、集中化,將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)有機(jī)連接起來;把生產(chǎn)過程信息、原料消耗、過程產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品產(chǎn)量、能源消耗、設(shè)備狀態(tài)等科學(xué)地分類,提供給管理層數(shù)據(jù)庫,從而減少人工操作,提高管理層數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)確性,提高公司的控制力和控制質(zhì)量。同時也能夠使企業(yè)的先進(jìn)控制、優(yōu)化計(jì)算,流程模擬等更加方便。
        
        二、實(shí)施方案
        公司信息化內(nèi)容很多,如裝置達(dá)標(biāo),LIMS,質(zhì)量統(tǒng)計(jì),價(jià)格管理,成本核算,生產(chǎn)信息化。其中生產(chǎn)信息化是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ),由于篇幅的限制,這里著重對其進(jìn)行介紹。
        實(shí)時數(shù)據(jù)庫是整個信息系統(tǒng)的核心,實(shí)時數(shù)據(jù)庫軟件采用大慶紫金橋公司自己開發(fā)的 “紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫”。該實(shí)時數(shù)據(jù)庫在公司多個分廠有過成功應(yīng)用。關(guān)系庫采用的是SQL Server。整體結(jié)構(gòu)如下圖所示:
        
        



        整體結(jié)構(gòu)圖

        
        由上圖可見,整個結(jié)構(gòu)分為四層,第一層為公司級實(shí)時數(shù)據(jù)庫;第二層為分廠級實(shí)時數(shù)據(jù)庫,每個分廠一臺;第三層為分廠的前端數(shù)采機(jī);底層為過程控制計(jì)算機(jī)。下面對各層計(jì)算機(jī)功能予以說明。
        
        過程控制計(jì)算機(jī):完成控制監(jiān)視功能。大慶石化公司控制計(jì)算機(jī)種類較多,可分為DCS、ESD、PLC、智能表等,但主要是DCS。
        
        前端數(shù)采機(jī):進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,與過程控制計(jì)算機(jī)通信,將數(shù)據(jù)緩存并傳送給分廠級實(shí)時數(shù)據(jù)庫。前端數(shù)采機(jī)將各種類型的過程控制計(jì)算機(jī)的實(shí)時數(shù)據(jù)匯總,通過以太網(wǎng)統(tǒng)一送往分廠級實(shí)時數(shù)據(jù)庫,也可以在上游網(wǎng)絡(luò)故障時,暫存一段時間的歷史數(shù)據(jù),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時,將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到分廠級實(shí)時數(shù)據(jù)庫。
        
        分廠級實(shí)時數(shù)據(jù)庫:用于分廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)緩存、歷史存儲、數(shù)據(jù)計(jì)算等。具體包括:
        1、在這里可以對實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、補(bǔ)償、累計(jì)、統(tǒng)計(jì)等計(jì)算。
        2、可以對各車間數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向比較分析。
        3、也可以在此完成設(shè)備運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì),裝置物料平衡計(jì)算,生成質(zhì)量分析報(bào)告,或其他統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。
        4、分廠內(nèi)的其他計(jì)算機(jī)可以通過該服務(wù)器對裝置的實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查看。
        5、通過該服務(wù)器上的Web服務(wù)器,可以直接通過IE瀏覽器瀏覽各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
        6、與公司級實(shí)時數(shù)據(jù)庫通信。將公司關(guān)心的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳到公司級實(shí)時數(shù)據(jù)庫中。
        7、該服務(wù)器還要作為用戶登錄服務(wù)器。只有有相關(guān)權(quán)限的用戶才能訪問該服務(wù)器中受保護(hù)的數(shù)據(jù)。用戶登錄要在該服務(wù)器上驗(yàn)證。
        
        公司級實(shí)時數(shù)據(jù)庫:分廠重要生產(chǎn)參數(shù)緩存、歷史存儲等。另外還包括如下功能:
        1)分廠數(shù)據(jù)橫向比較、統(tǒng)計(jì)、分析。
        2)作為Web服務(wù)器,該機(jī)器有固定IP,可以在互聯(lián)網(wǎng)上通過IE瀏覽器訪問該服務(wù)器的實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等。
        3)該服務(wù)器可以作為分廠服務(wù)器的代理Web服務(wù)器,通過該服務(wù)器可以在互聯(lián)網(wǎng)上間接訪問分廠數(shù)據(jù)。
        作為登錄服務(wù)器。訪問該服務(wù)器數(shù)據(jù)的用戶要經(jīng)過該登錄服務(wù)器的驗(yàn)證。訪問分廠數(shù)據(jù)還要經(jīng)過分廠級數(shù)據(jù)庫用戶驗(yàn)證。
        三、數(shù)采方案
        1、概述
        數(shù)據(jù)采集是實(shí)時數(shù)據(jù)庫的重要組成部分,它負(fù)責(zé)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時傳送給數(shù)據(jù)庫,將操作數(shù)據(jù)下送到現(xiàn)場,是數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與生產(chǎn)控制系統(tǒng)連接的橋梁。如果沒有穩(wěn)定、高效、豐富的數(shù)采接口,實(shí)時數(shù)據(jù)庫只能是空中樓閣。
        紫金橋軟件具有豐富的I/O接口,能夠與各種DCS,PLC,智能儀表通過多種連接方式,如以太網(wǎng)、串口、撥號等。并支持DDE、OPC、設(shè)備專有通信協(xié)議等。同一數(shù)據(jù)庫可以同時與任意多種驅(qū)動程序進(jìn)行通訊。下圖為數(shù)采結(jié)構(gòu)圖。
        
        



        數(shù)采結(jié)構(gòu)圖

        
        圖中的I/O驅(qū)動就是各種數(shù)采接口。
        本項(xiàng)目的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)各分廠生產(chǎn)裝置的數(shù)據(jù)采集。由于大慶石化公司分廠很多,自控裝置種類繁多,有大量的DCS、PLC、智能表等。通信方式多種多樣。如有的通過OPC,有的通過DDE,有的是廠家專有協(xié)議;網(wǎng)絡(luò)連接方式也很多,如以太網(wǎng)、串口、現(xiàn)場總線等。
        2、關(guān)鍵問題
        辦公網(wǎng)與控制網(wǎng)隔離
        保證自控裝置的安全是致關(guān)重要的。為了保證控制網(wǎng)的獨(dú)立性,辦公網(wǎng)與控制網(wǎng)間是完全隔離的。實(shí)時數(shù)據(jù)庫運(yùn)行在辦公網(wǎng)一側(cè),為了安全的與控制設(shè)備通信,我們采取了多種措施。
        1)在控制網(wǎng)與辦公網(wǎng)分別設(shè)置數(shù)采機(jī),數(shù)采機(jī)間通過串口相連,這樣能夠有效的防止網(wǎng)絡(luò)病毒侵入。
        
        



        串口通訊防病毒

        
        為了提高串口的通信速度可以將兩臺前置數(shù)采機(jī)器放的很近,這樣可以將串口通信速度設(shè)的很高如112K。對于較遠(yuǎn)的可以采用485方式通信。
        2)機(jī)器配置兩塊網(wǎng)卡,一塊網(wǎng)卡與控制網(wǎng)相連,一塊與辦公網(wǎng)相連,而且兩塊網(wǎng)卡處于不同網(wǎng)段。除了數(shù)據(jù)通信用到的端口號,其余通信端口都禁止掉。并且裝好防火墻,保持防病毒軟件及時自動更新。
        
        



        雙網(wǎng)卡通訊防病毒

        
        3)數(shù)據(jù)集中到VAX/ALPHA機(jī),以VAX/ALPHA為橋梁實(shí)現(xiàn)辦公網(wǎng)與控制網(wǎng)相連。VAX/ALPHA運(yùn)行的是VMS操作系統(tǒng),安全性較高。并且很多裝置的上位機(jī)是VAX/ALPHA,所以通過VAX/ALPHA為中轉(zhuǎn),是比較方便的。
        斷線數(shù)據(jù)自動恢復(fù)
        由于大慶石化公司裝置很多,距離較遠(yuǎn),再加上現(xiàn)場干擾多,所以網(wǎng)絡(luò)通信并不是十分可靠,網(wǎng)絡(luò)故障時而發(fā)生。紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫具有斷線后數(shù)據(jù)自動恢復(fù)功能,即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時,前端數(shù)采機(jī)能夠自動將數(shù)據(jù)保存起來,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時將歷史數(shù)據(jù)插入到遠(yuǎn)程實(shí)時數(shù)據(jù)庫。利用該功能,就不必?fù)?dān)心歷史數(shù)據(jù)缺失了。
        手工數(shù)據(jù)錄入
        為化驗(yàn)人員提供化驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算處理和錄入界面,以便將生產(chǎn)化驗(yàn)數(shù)據(jù)收集到實(shí)時數(shù)據(jù)庫。紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫有專門的人工錄入記錄點(diǎn)和操作界面,能夠保證用戶在合理的時間范圍內(nèi)錄入數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)按照填寫的時間插入到歷史數(shù)據(jù)庫中。對于超期沒有錄入的數(shù)據(jù)給出報(bào)警。
        四、生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)帶來的好處
        1)及時了解生產(chǎn)動態(tài)。分廠級管理人員隨時了解生產(chǎn)裝置、公用工程運(yùn)行狀況,包括監(jiān)控點(diǎn)的溫度、壓力、流量等實(shí)時數(shù)據(jù);物料和能源動力消耗數(shù)據(jù)、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量數(shù)據(jù)。各級人員及時準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)動態(tài),對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題及時做出處理,以保證生產(chǎn)安穩(wěn)運(yùn)行。
        2)實(shí)時數(shù)據(jù)庫作為控制系統(tǒng)和上層管理系統(tǒng)的中間層,起到承上啟下的作用。其將各控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集中起來,以統(tǒng)一的形式存放,實(shí)現(xiàn)了有效的數(shù)據(jù)共享。由于實(shí)時數(shù)據(jù)庫支持各種開放接口,如OPC、DDE、OLE等.
       

      狀 態(tài): 離線

      公司簡介
      產(chǎn)品目錄

      公司名稱: 紫金橋軟件技術(shù)有限公司
      聯(lián) 系 人: 李磊
      電  話: 0459-8151391-808
      傳  真: 0459-8151391-804
      地  址: 大慶市高新區(qū)服務(wù)外包產(chǎn)業(yè)園C-1座817室
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