1 引言 廣東南方制堿有限公司是由廣州市國(guó)有控股大中型化工企業(yè),是長(zhǎng)江以南唯一一家年產(chǎn)超20萬(wàn)噸的大中型純堿生產(chǎn)企業(yè),生產(chǎn)規(guī)模位列全國(guó)十大純堿生產(chǎn)企業(yè)之一,亦是全國(guó)唯一一家鹽堿合一的生產(chǎn)企業(yè),由于區(qū)域布局優(yōu)勢(shì)、資源優(yōu)勢(shì)、地緣優(yōu)勢(shì),具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 目前，企業(yè)信息化過(guò)于形式化，企業(yè)信息化的進(jìn)一步深入受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，為了進(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)信息化，筆者提出信息化的出路在于管控一體化。為此，建立了廣東南方制堿有限公司的基于profibus的遠(yuǎn)程監(jiān)控過(guò)程自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并與信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了集成，實(shí)現(xiàn)了管控一體化及生產(chǎn)過(guò)程的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 2 系統(tǒng)要求 廣東南方制堿有限公司控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將廠區(qū)6個(gè)生產(chǎn)車(chē)間共14個(gè)監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)。近2000個(gè)溫度、壓力、流量和液面的模擬量及各種執(zhí)行結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)量及模擬量等測(cè)控點(diǎn)在生產(chǎn)調(diào)度中全集中監(jiān)控;并將監(jiān)測(cè)結(jié)果送中央控制室主計(jì)算機(jī)。 控制站分配如下: 石灰車(chē)間: 石灰站 重堿車(chē)間: 碳化站，蒸吸站 煅燒車(chē)間: 煅燒站 壓縮車(chē)間: 壓縮站，鹽水站 熱電車(chē)間: 1＃鍋爐站，2＃鍋爐站，3＃鍋爐站， 1＃汽機(jī)站，2＃汽機(jī)站 鹽硝車(chē)間: 制鹽站，提硝站，冷凍站 各個(gè)控制站要求采取分布式i/o方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，減少系統(tǒng)的線(xiàn)纜的敷設(shè)，減少系統(tǒng)故障的發(fā)生，易于檢修和維護(hù)。主控制器能夠獨(dú)立監(jiān)測(cè)所屬車(chē)間的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，儀表的實(shí)際參數(shù)值，同時(shí)又可以自動(dòng)獨(dú)立地對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。 在每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制器上聯(lián)機(jī)的工業(yè)計(jì)算機(jī)可以就地顯示所在車(chē)間的生產(chǎn)工藝、儀表參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等工況，還可以由現(xiàn)場(chǎng)操作員進(jìn)行手動(dòng)，自動(dòng)控制，可以進(jìn)行聲光報(bào)警。 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 根據(jù)上述要求在選擇控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)時(shí)，著重研究了目前流行的dcs和fcs的優(yōu)、缺點(diǎn)，從實(shí)現(xiàn)的可能性、性能價(jià)格比、維護(hù)的方便程度、系統(tǒng)擴(kuò)容性等眾多方面考查，最后選定fcs，以profibus為基礎(chǔ)，用siemens的s7-300系列組成分布式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。 3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 在各車(chē)間的控制點(diǎn)設(shè)置控制網(wǎng)絡(luò)的從工作站，分別配置工控機(jī)，s7-300系列plc的cpu315-2dp，及i/o接口模塊。用profibus總線(xiàn)連接各從站到控制中心，在控制中心設(shè)置監(jiān)控服務(wù)器作為控制網(wǎng)絡(luò)的主工作站。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 3.2 系統(tǒng)組成 （1） 企業(yè)局域網(wǎng) 應(yīng)用web技術(shù)，建造廣東南方制堿有限公司www主頁(yè)（www.nfsoda.com），實(shí)現(xiàn): a） 信息發(fā)布。通過(guò)web服務(wù)器向外界發(fā)布信息; b） 內(nèi)部信息交流。內(nèi)部文件、通知、電話(huà)簿、通信錄和新聞等; c） 工作流處理平臺(tái)。日程安排、資源預(yù)定和協(xié)同工作; d） 電子郵件; e） bbs技術(shù)論壇; f） 電子商務(wù)。 廣東南方制堿有限公司網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足c/s應(yīng)用、基于web的b/s應(yīng)用。該局域網(wǎng)應(yīng)該是一個(gè)intranet. 連接監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)局域網(wǎng)服務(wù)器可帶124個(gè)終端，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與世界的連接。 （2） 數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)廣東南方制堿有限公司數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，擬采用西門(mén)子公司的全集成自動(dòng)化產(chǎn)品構(gòu)成。用西門(mén)子全集成自動(dòng)化產(chǎn)品利用s-300系列的cpu315－2dp及profibus-dp通信模塊、擴(kuò)展i/o 模塊等構(gòu)成數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，通過(guò)profibus總線(xiàn)集成系統(tǒng);通過(guò)win cc的控制中心連接到internet，win cc的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，通過(guò)我們自主開(kāi)發(fā)的信息化系統(tǒng)公共服務(wù)平臺(tái)，以b/s方式傳輸至公司的主頁(yè)上。這樣所有網(wǎng)絡(luò)工作站都可以瀏覽生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 a） 基于win cc的服務(wù)器作為主工作站 在生產(chǎn)調(diào)度控制中心設(shè)置基于win cc的服務(wù)器，將profibus總線(xiàn)與工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)連接，用win cc組態(tài)所有從站的工業(yè)流程，可以監(jiān)控所有車(chē)間的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 基于win cc的服務(wù)器直接連接公司級(jí)的信息資源服務(wù)器，通過(guò)我們自行開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，以b/s方式在信息資源服務(wù)器發(fā)布實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以象調(diào)度中心一樣實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)與監(jiān)控。 中央控制室的主計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的監(jiān)控軟件可以顯示全廠的生產(chǎn)工藝圖，動(dòng)態(tài)顯示所有設(shè)備，儀表的狀態(tài)及參數(shù)等生產(chǎn)流程的監(jiān)控。對(duì)重要參數(shù)的進(jìn)行趨勢(shì)圖跟蹤，系統(tǒng)報(bào)警等。通過(guò)該系統(tǒng)也可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備的控制及對(duì)有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行修改。實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程地集中調(diào)度。 本系統(tǒng)可以對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的壓力、溫度、液位等進(jìn)行模擬顯示、報(bào)警。對(duì)閥門(mén)、風(fēng)機(jī)、泵等實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)顯示及故障報(bào)警，監(jiān)視屏上的流程圖是根據(jù)真實(shí)的生產(chǎn)過(guò)程而設(shè)計(jì)的，給操作人員待來(lái)極大的方便。 b） siemens s7-300 plc作為從工作站 simatic s7-300的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此s7-300具有極高的性能/價(jià)格比。 由于系統(tǒng)檢測(cè)的點(diǎn)數(shù)太多，從站使用工控機(jī)連接s7-300 plc及分布式i/0 et200m組成。工控機(jī)用protool組態(tài)生產(chǎn)過(guò)程控制，操作人員可以實(shí)現(xiàn)就地控制。 c） profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)主、從站的連接 用profibus連接所有的從工作站，總線(xiàn)總長(zhǎng)度為2878m，在兩段較長(zhǎng)的從站之間設(shè)置分別設(shè)置了兩個(gè)總線(xiàn)rs 485中繼器。由于廠區(qū)環(huán)境惡劣（地表嚴(yán)重鹽堿污染），采用架空走線(xiàn)方式，并用復(fù)合pvc管保護(hù)。所有的總線(xiàn)，屏蔽層連接在一起，在一端防雷接地。 （3） 企業(yè)信息化交換平臺(tái) 在信息化企業(yè)中，存在多種數(shù)據(jù)源。如erp數(shù)據(jù)，財(cái)務(wù)、倉(cāng)庫(kù)管理數(shù)據(jù)等，根據(jù)目前我國(guó)的信息技術(shù)與工業(yè)自動(dòng)化的現(xiàn)狀及技術(shù)基礎(chǔ)水平，我們?yōu)樾畔⒒髽I(yè)開(kāi)發(fā)了該平臺(tái)，完成了: 開(kāi)發(fā)出一個(gè)具有自主版權(quán)的、商品化的、面向大規(guī)模數(shù)據(jù)查詢(xún)和處理的內(nèi)嵌式數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在包括dos、windows、unix、linux和內(nèi)嵌式操作系統(tǒng)等多種平臺(tái)下運(yùn)行。該系統(tǒng)應(yīng)具有占用資源少，運(yùn)行效率高，邏輯查詢(xún)速度快等特點(diǎn)。該系統(tǒng)的成功研制可以解決許多“應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)但不是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用”的問(wèn)題，并具有很好的應(yīng)用和商業(yè)前景。同時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的商品化可以彌補(bǔ)我國(guó)系統(tǒng)軟件方面的不足，促成系統(tǒng)軟件國(guó)產(chǎn)化這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 主要研究?jī)?nèi)容包括: · erp、crm、scm的項(xiàng)目與過(guò)程管理系統(tǒng)公共數(shù)據(jù)接口; · cad、cae、capp、cam產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換中間件; ·辦公自動(dòng)化和決策支持系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái); · 企業(yè)間協(xié)同和可視化工具接口; ·知識(shí)庫(kù)模型的續(xù)效分析模型、決策模型、企業(yè)協(xié)同模型、可視化模型、ippr模型、網(wǎng)絡(luò)模型的模型庫(kù)交換件; ·基于c/s計(jì)算模型和并行算法的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，實(shí)現(xiàn)對(duì)超大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(kù)的快速查詢(xún)和處理，尤其是當(dāng)大量用戶(hù)同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)的快速響應(yīng)問(wèn)題; ·高效的命令和結(jié)果cache（緩沖）算法; ·實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言與宿主語(yǔ)言的無(wú)縫耦合; · 提供api函數(shù)庫(kù)，提供調(diào)試和開(kāi)發(fā)環(huán)境; ·多種操作系統(tǒng)下的實(shí)現(xiàn)技術(shù)（linux和內(nèi)嵌式操作系統(tǒng)）; ·實(shí)現(xiàn)基于實(shí)時(shí)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的internet查詢(xún)中間件。 該平臺(tái)解決了企業(yè)數(shù)據(jù)的“孤島”現(xiàn)象，真正實(shí)現(xiàn)了信息化集成。 3.3工業(yè)過(guò)程監(jiān)控 利用win cc及監(jiān)控中心工業(yè)主計(jì)算機(jī)組成生產(chǎn)流程監(jiān)控，可以對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中的壓力、溫度、流量、液位進(jìn)行顯示，報(bào)警。對(duì)閥門(mén)、風(fēng)機(jī)、泵的運(yùn)行顯示及故障報(bào)警。由于監(jiān)視屏上的流程圖是根據(jù)生產(chǎn)流程而畫(huà)出的，可以使操作人員一目了然，給維護(hù)人員也帶來(lái)了方便。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了兩級(jí)監(jiān)控軟件及win cc。win cc軟件適于監(jiān)控級(jí)應(yīng)用，設(shè)置在控制中心。protool用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，設(shè)置在各個(gè)控制站點(diǎn)。 部分操作界面如圖2所示。 （1） 軟件性能 軟件分項(xiàng)目、畫(huà)面、窗口和目標(biāo)四級(jí)管理;項(xiàng)目數(shù)無(wú)限制，每個(gè)項(xiàng)目最多可有1000個(gè)畫(huà)面;每個(gè)畫(huà)面最多可包括:100個(gè)窗口，256個(gè)動(dòng)態(tài)目標(biāo)，256個(gè)可控目標(biāo)，16個(gè)歷史操作圖，16個(gè)當(dāng)前趨勢(shì)圖，16個(gè)報(bào)警窗口; 支持標(biāo)記、處方、面板、符號(hào)等監(jiān)控特性;支持9種報(bào)警類(lèi)型; 自定義軟件掃描周期，我們?cè)O(shè)置最短為50ms。 （2） 系統(tǒng)集成與調(diào)試 在實(shí)驗(yàn)室完成所有站點(diǎn)的組態(tài)后，安裝好控制柜，實(shí)現(xiàn)部分功能的調(diào)試，經(jīng)過(guò)多次修改后，再去現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試。在調(diào)試過(guò)程中也遇到了一些問(wèn)題，主要是對(duì)于每個(gè)cpu最多只能帶2個(gè)et200（理論上可以帶3個(gè)），設(shè)計(jì)時(shí)在幾個(gè)控制點(diǎn)較多的站，都設(shè)置了3個(gè)et200，導(dǎo)致調(diào)試時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)不穩(wěn)定，后來(lái)減少et200的數(shù)量后，系統(tǒng)工作正常。 由于是化工企業(yè)，根據(jù)行業(yè)的特性，要求系統(tǒng)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。在總線(xiàn)結(jié)構(gòu)上我們采用了各個(gè)控制站點(diǎn)之間的隔離，解決了總線(xiàn)的脆弱性，充分保證各個(gè)站點(diǎn)的相互獨(dú)立性，以提高系統(tǒng)的可靠性。 4 結(jié)束語(yǔ) 上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)的站點(diǎn)之多，profibus總線(xiàn)之長(zhǎng)，用于化工企業(yè)（實(shí)現(xiàn)模擬量的監(jiān)控，比其他行業(yè)都要復(fù)雜些），實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控在國(guó)內(nèi)并不多見(jiàn)。本文的主要貢獻(xiàn)在于建設(shè)基于profibus總線(xiàn)的控制網(wǎng)絡(luò)，并與it網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源共享，無(wú)縫鏈接。經(jīng)近一年的使用，效果良好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，大大提高了該企業(yè)的信息化水平和管理水平。 參考文獻(xiàn) [1] 周 明.現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制[m]. 北京:中國(guó)電力出版社，2002. [2] 鄧則名,鄺穗芳,程良倫. 電器與可編程控制器的應(yīng)用技術(shù)[m]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.