摘要：本文論述了在全球信息化背景下企業(yè)施行管控一體化的必要性及其概念、管控一體化的系統(tǒng)構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，指出OPC通訊技術(shù)在企業(yè)信息集成中發(fā)揮的強(qiáng)大功能、以太網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理層和現(xiàn)場控制層的連接的理想平臺以及組態(tài)監(jiān)控軟件在管控一體化建設(shè)中發(fā)揮的重要作用，文末結(jié)合實(shí)例展示管控一體化在輕烴回收裝置中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 關(guān)鍵詞：管控一體化 OPC通訊 以太網(wǎng) Information Science and Technology School of Beijing University of Chemical Technology Abstract:This paper presents the necessity of the adoption of management-control integration,its concept,system structure and the key technologies in realization.It also illustrates the powerful function of OPC communication technology in system information integration,the ideal network platform by Ethernet in the connection between management and field control layers and the importance of configuration and monitoring software.In the end ,an example is affixed to show the design and realization of management-control integration on light hydrocarbon recycle set. Keywords:management-control integration OPC communication Ethernet 1 引言 當(dāng)今世界信息化浪潮席卷全球，隨著國際市場競爭加劇，全球能源緊缺等問題的出現(xiàn)，采用信息、計(jì)算機(jī)、自動化等高新技術(shù)來改造傳統(tǒng)企業(yè)已是大勢所趨。在安全生產(chǎn)的條件下，企業(yè)必須統(tǒng)一傳統(tǒng)上各自為戰(zhàn)的控制信息孤島，建立完善的管理網(wǎng)絡(luò)，使各方面的資源充分調(diào)配、平衡和控制，最大限度地發(fā)揮企業(yè)競爭力，同時(shí)，必須形成市場、經(jīng)營、開發(fā)和生產(chǎn)之間緊密的協(xié)作鏈，提高市場反應(yīng)的敏捷性和產(chǎn)品轉(zhuǎn)型的靈活性。所以，以優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、低消耗、低成本、少污染以及追求整體效益最大為原則的管控一體化系統(tǒng)成為企業(yè)向管理現(xiàn)代化、生產(chǎn)科學(xué)化發(fā)展，并增強(qiáng)市場競爭力的強(qiáng)有力手段。 2 管控一體化 管控一體化系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、自動控制和接口通信等諸多先進(jìn)技術(shù)，以生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過對企業(yè)生產(chǎn)管理、過程控制等信息的處理、分析、整合、存儲、發(fā)布，運(yùn)用現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)管理模式，建立覆蓋企業(yè)生產(chǎn)管理與基礎(chǔ)自動化的綜合系統(tǒng)。將企業(yè)生產(chǎn)全過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理信息有機(jī)集成并優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息共享和生產(chǎn)經(jīng)營過程的整合。 管控一體化系統(tǒng)是一個(gè)數(shù)字化“大”系統(tǒng)，可以組成雙向的、串行的、數(shù)字的、開放的自動控制系統(tǒng)，它包含了企業(yè)底層生產(chǎn)過程控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、能源檢測與監(jiān)控等大量工業(yè)現(xiàn)場信息，而且覆蓋了企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)管理全過程，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)生產(chǎn)資源的計(jì)劃、調(diào)度和控制，增加產(chǎn)品產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)消耗和生產(chǎn)經(jīng)營成本，提高整個(gè)企業(yè)的運(yùn)營效率和市場競爭能力。 2.1 管控一體化系統(tǒng)的特點(diǎn) 1）實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)、信息網(wǎng)絡(luò)的信息集成，建立綜合實(shí)時(shí)信息庫，為企業(yè)優(yōu)化控制、生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃決策提供依據(jù)； 2）建立企業(yè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理功能，保證數(shù)據(jù)一致性、完整性和可操作性； 3）管理者在任何地方都可以通過標(biāo)準(zhǔn)化的、友好的、統(tǒng)一的圖形界面瀏覽了解企業(yè)的各種信息； 4）能夠?qū)崿F(xiàn)對控制網(wǎng)絡(luò)做遠(yuǎn)程監(jiān)視，優(yōu)化調(diào)度，也能實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)等。 2.2 系統(tǒng)組成 一個(gè)典型的管控一體化系統(tǒng)可分為三層：現(xiàn)場控制層、過程監(jiān)控層和企業(yè)管理層。現(xiàn)場控制層是直接控制級，實(shí)現(xiàn)對過程的連續(xù)控制調(diào)節(jié)并進(jìn)行過程數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、診斷等；過程監(jiān)控層用于生產(chǎn)過程的管理，向工藝工程師和自動化工程師提供過程管理、設(shè)計(jì)工藝流程和控制方案的人機(jī)接口；企業(yè)管理層建立在企業(yè)網(wǎng)基礎(chǔ)上，用于經(jīng)營、庫存、財(cái)務(wù)及生產(chǎn)調(diào)度等企業(yè)管理，從而自下而上實(shí)現(xiàn)企業(yè)管控一體化。如圖1 所示。 3 管控一體化中的關(guān)鍵技術(shù) 3.1 OPC技術(shù) 由于企業(yè)現(xiàn)場控制層可能采用來自不同廠商的DCS 、PLC 等控制裝置，如果裝置的接口規(guī)范不統(tǒng)一，系統(tǒng)通訊將會異常復(fù)雜，管控一體化也無從實(shí)現(xiàn)，而OPC 技術(shù)解決了現(xiàn)場控制、過程控制與管理層應(yīng)用程序之間通訊的障礙。 OPC（OLE for Process Control）是以微軟公司的COM 及DCOM 技術(shù)為基礎(chǔ),創(chuàng)建和開發(fā)出的一種應(yīng)用于控制領(lǐng)域的開放式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它的開發(fā)目的, 正是為了在工業(yè)控制設(shè)備與應(yīng)用軟件之間建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存取規(guī)范, 這個(gè)接口規(guī)范不但能夠應(yīng)用于單臺計(jì)算機(jī), 而且可以支持網(wǎng)絡(luò)上各應(yīng)用程序之間的通訊, 以及不同平臺上應(yīng)用程序之間的通訊和數(shù)據(jù)采集。 OPC 的基本思想是:每個(gè)支持OPC接口標(biāo)準(zhǔn)的硬件廠商為其設(shè)備開發(fā)一個(gè)OPC 服務(wù)器, 主要負(fù)責(zé)從硬件設(shè)備得到數(shù)據(jù)并暫存起來;支持OPC接口的應(yīng)用軟件作為OPC 客戶通過與OPC 服務(wù)器之間的交互來讀寫硬件設(shè)備的信息，如圖2 所示。所以通過OPC 服務(wù)器訪問過程數(shù)據(jù), 可以克服異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和接口協(xié)議之間的差異, 上層應(yīng)用可以不關(guān)心底層的硬件特性以及OPC 服務(wù)器與硬件通訊細(xì)節(jié), 就可以得到生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)。 3.2 以太網(wǎng)技術(shù) 在各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，以太網(wǎng)技術(shù)是目前管控一體化最理想的構(gòu)網(wǎng)選擇，它能滿足如下所有要求：高傳輸速率、高可靠性、抗干擾能力、實(shí)時(shí)傳輸確定性、多種傳輸介質(zhì)適應(yīng)分布式要求、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性、標(biāo)準(zhǔn)化、開放性和互操作性、大量應(yīng)用和面向未來的開發(fā)。以太網(wǎng)在企業(yè)管理辦公環(huán)境中已經(jīng)普遍使用，并且提供了許多有用的服務(wù)，如電子郵件和網(wǎng)頁瀏覽，以太網(wǎng)技術(shù)同樣可作為工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸主干,用以連接系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備和現(xiàn)場高級智能設(shè)備并采用TCP/IP 協(xié)議,使得工廠的管理可以直接進(jìn)入控制現(xiàn)場。在工業(yè)現(xiàn)場最為典型的應(yīng)用形式是Ethernet + TCP/ IP ,基于Ethernet + TCP/ IP 的傳感器、變送器可以直接成為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn),其控制參數(shù)和它的狀態(tài)可以直接在企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸和共享,從而避免了DCS 和FCS 因存在多種協(xié)議而難集成的局面。 3.3 組態(tài)監(jiān)控軟件 在實(shí)施管控一體化時(shí)，監(jiān)控組態(tài)軟件和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是軟件的核心之一，監(jiān)控組態(tài)軟件可以和所有控制設(shè)備通訊，從中采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并送給實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫。同時(shí)完成生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理、存儲、檢索工具，采用標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如OPC、ActiveX、COM/DCOM、ODBC等，并具有開放式體系結(jié)構(gòu)，很容易與其它系統(tǒng)互聯(lián)。監(jiān)控組態(tài)軟件是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺， 4 輕烴回收裝置的管控一體化 四川某石化公司旗下輕烴回收裝置始建于上個(gè)世紀(jì)八十年代，工藝主要是回收天然氣中輕烴，即原料天然氣從壓縮、冷卻、脫水、制冷、換冷到分餾為液化氣、輕油產(chǎn)品的連續(xù)過程，裝置包括原料氣預(yù)處理，膨脹機(jī)制冷，低溫分離，精餾等部分。該裝置于2002年進(jìn)行控制系統(tǒng)改造，采用Foxboro A2 DCS進(jìn)行生產(chǎn)過程的控制，但人機(jī)界面部分采用Wonderware 的Intouch組態(tài)軟件。 DCS控制提高了裝置的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。但原有DCS控制狀況下，控制的各項(xiàng)信息、裝置的運(yùn)行情況、所加工產(chǎn)品的質(zhì)量、收率等信息只能在車間級掌握，然后通過手工填表等等形式進(jìn)行匯總，信息傳遞不靈活、時(shí)間滯后大，嚴(yán)重影響了企業(yè)信息化進(jìn)程。 項(xiàng)目采用infoplus軟件進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控。管控網(wǎng)絡(luò)基于以太網(wǎng)技術(shù)組建，由于電話線既能保證通信質(zhì)量又能保證經(jīng)濟(jì)實(shí)用，所以現(xiàn)場與公司辦公大樓使用電話線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。該裝置管控一體化實(shí)施的關(guān)鍵是從DCS裝置開發(fā)信息傳遞接口，利用自己開發(fā)的OPC通訊計(jì)算機(jī)，將數(shù)據(jù)通過局域網(wǎng)，全廠范圍內(nèi)分配權(quán)限的用戶均可隨時(shí)查看裝置的情況，了解生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，掌握產(chǎn)品的加工情況。另外，為了使系統(tǒng)能連入因特網(wǎng)，特地用DREAMWEAVER+ASP。NET開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。該輕烴回收裝置的管控一體化結(jié)構(gòu)如圖3所示。 輕烴回收裝置管控一體化項(xiàng)目的成功實(shí)施，使經(jīng)理及各級管理人員能夠在自己辦公室足不出戶、隨時(shí)查看裝置的情況，了解生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，掌握產(chǎn)品的加工情況，各級決策者做到了心中有數(shù)，促進(jìn)了該公司的管理方式向信息化、無紙化、程序化、科學(xué)化、快速化的方向發(fā)展，更新了企業(yè)的管理理念，也提高了管理水平和管理效率。 參考文獻(xiàn) 1 邱錦倫, 曹旻等. Visual C#.NET程序設(shè)計(jì)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006 2 王輝, 羅皇等.中文Dreamweaver8網(wǎng)頁制作[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006 3 梁波,方耿,劉銘等.局域網(wǎng)組建、管理與維護(hù)教程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002 4 胡強(qiáng)，趙英凱.OPC技術(shù)在DCS與工廠管理網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊中的應(yīng)用.工業(yè)儀表與自動化裝置，2002（3）：25-28 作者簡介： 靳其兵，男，1971年生，1998年畢業(yè)于東北大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)，獲博士學(xué)位，教授；研究方向?yàn)橄冗M(jìn)控制及其在工業(yè)中的應(yīng)用，建模方法研究與優(yōu)化、智能控制，企業(yè)信息化、管控一體化。 王巖波，男，1981年生，漢族，北京化工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士研究生，控制理論與控制工程專業(yè)，研究方向?yàn)楣芸匾惑w化。 聯(lián)系地址：北京朝陽區(qū)北三環(huán)東路15號北京化工大學(xué)357信箱 王巖波 收 100029 聯(lián)系電話：13811619853 Email: jetmach5@163.com