智能工廠自動化解決方案

1、智能工廠自動化解決方案2工業(yè)現(xiàn)場控制技術(shù)概述工廠自動化解決方案目錄過程控制系統(tǒng)DCS工業(yè)控制技術(shù)現(xiàn)狀與展望工業(yè)：無處不在的自動化工業(yè)現(xiàn)場控制技術(shù)流程工業(yè) 自動化裝備 自動化公用工程 信息化流程工業(yè)的特點流程工業(yè)泛指煉油、石化、化工、冶金、造紙、制藥、 釀造、建材、電力等原材料加工和能源、建材、電力 等原料加工和能源工業(yè)行業(yè)特點是對生產(chǎn)原料的連續(xù)加工過程，化學(xué)、物理、相 變等物性變化的過程。流程工業(yè)在國民經(jīng)濟中的主導(dǎo)地位全球500強企業(yè)中流程企業(yè)年產(chǎn)值占全國企業(yè)年總產(chǎn)值66%流程工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r直接影響國家的經(jīng)濟基礎(chǔ)流程工業(yè)的特點原材料按照一定的工業(yè)流程連續(xù)不斷通過一系列設(shè)備和裝置，被加工 處理成

2、產(chǎn)品，煉鋼、化工、煉油、造紙、制藥是流程生產(chǎn)過程的典型。特點：生產(chǎn)過程連續(xù)、生產(chǎn)批量大、加工能力強、物料和能量的供給連續(xù)、及時、可靠；生產(chǎn)工藝復(fù)雜，涉及多種化學(xué)變化和物理變化，生產(chǎn)控制技術(shù)要求高、 信息量大、故障診斷和處理比較復(fù)雜；生產(chǎn)環(huán)境苛刻；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品種類繁多；產(chǎn)品存儲要求較高；公用工程供應(yīng)要求高；基礎(chǔ)自動化水平高、依賴性強；生產(chǎn)以安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)、均衡、高產(chǎn)、低耗和減少 污染為主要目標(biāo)，通過計劃調(diào)度、優(yōu)化操作、先進(jìn)控制等手段使過程實 現(xiàn)優(yōu)化生產(chǎn)，獲得最大的經(jīng)濟效益。流程工業(yè)自動化公用工程信息化裝備自動化流程工業(yè)自動化的組成決策優(yōu)化工廠信息執(zhí)行流程工業(yè)自動化的三層結(jié)

3、構(gòu)采用BPS/MES/PCS 三層結(jié)構(gòu)的CIPS 將流程工業(yè)綜 合自動化系統(tǒng)分為：以設(shè)備綜合控制為核心的過程控制系統(tǒng)（PCS）；以優(yōu)化管理、優(yōu)化運行為核心 的制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）；以財物分析/決策為核心的經(jīng) 營計劃系統(tǒng)（BPS）。企業(yè)資源系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)BPSMESPCS/DCSPCS/DCSPCS/DCS 級聚焦于生產(chǎn)過程的設(shè)備，監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備 的運行狀況，控制整個生產(chǎn)過程。一般包括基礎(chǔ)自動 化系統(tǒng)和過程自動化系統(tǒng)。利用基礎(chǔ)自動化裝置與系統(tǒng)，如：PLC、DCS 或現(xiàn)場 總線控制系統(tǒng)，對生產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)自動控制，對生產(chǎn)過 程進(jìn)行實時監(jiān)控；采用先進(jìn)的控制技術(shù)，如：多變量 預(yù)測控制、魯棒P

4、ID 控制、智能解耦控制等以穩(wěn)定生 產(chǎn)為目標(biāo)的生產(chǎn)過程控制；以生產(chǎn)過程優(yōu)化為目標(biāo)， 基于過程模型實現(xiàn)對過程控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)定，實現(xiàn) 生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制。MESMES 級別作為CIPS 的中心環(huán)節(jié)， 在整個CIPS 中起到承上啟下的作 用。MES 將生產(chǎn)過程控制、生產(chǎn)過程 管理和經(jīng)營管理活動中產(chǎn)生的諸 多信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、加工、傳遞，是生產(chǎn)過程控制與管理信息集成 的重要橋梁和紐帶。MES 要完成 生產(chǎn)計劃的調(diào)度與統(tǒng)計、生產(chǎn)過 程成本控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制與管 理、物流控制與管理、設(shè)備安全控制與管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集與處 理等功能，右圖是國際MES 協(xié)會（MESA International）提出 的MES

5、功能模型及其與其它系統(tǒng) 的關(guān)系。MES 功能圖（MESA）流程工業(yè)MES系統(tǒng)的特點負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行通過控制所有工廠資源來提高制造競爭力，提 供統(tǒng)一平臺系統(tǒng)集成如質(zhì)量控制、文檔管理、 生產(chǎn)調(diào)度等功能。面向庫存生產(chǎn)轉(zhuǎn)為面向訂單生產(chǎn)的改變；將生產(chǎn)目標(biāo)及生產(chǎn)規(guī)范自動轉(zhuǎn)換為過程設(shè)定值；對從PCS層采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，提供閉環(huán)質(zhì) 量控制。流程工業(yè)MES系統(tǒng)的特點與離散制造系統(tǒng)的區(qū)別：流程工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境苛刻，包含復(fù)雜的物理、化學(xué)過 程以及各種突變和不確定因素。不僅集成信息流和物料流，還包括能源供應(yīng)流。決策具有混雜性，不僅包括連續(xù)過程變量，而且包 含離散過程變量。MES特有的應(yīng)用軟件和集成技術(shù)：實時監(jiān)

6、控平臺、流程模擬軟件、數(shù)據(jù)校正軟件、質(zhì) 量監(jiān)控軟件、優(yōu)化調(diào)度和計劃排產(chǎn)軟件、故障診斷 及安全管理軟件、靜態(tài)實施優(yōu)化軟件BPS/ERPERP 級以產(chǎn)品的生產(chǎn)和 銷售為處理對象，聚焦 于定貨、交貨期、成本、 和顧客的關(guān)系等，是企 業(yè)資源計劃ERP的延伸， 對內(nèi)是以財務(wù)為核心的 ERP，對外連接供應(yīng)鏈 管理（SCM）和銷售客 戶服務(wù)管理，最終通過 電子商務(wù)與原料供應(yīng)商 和用戶連接起來。流程工業(yè)現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)工廠自動化整體解決方案18工業(yè)現(xiàn)場控制技術(shù)概述Inplant工廠自動化解決方案目錄過程控制系統(tǒng)DCS工業(yè)控制技術(shù)現(xiàn)狀與展望InPlant工廠自動化整體解決方案致力于實現(xiàn)：幫助企業(yè)提高產(chǎn)

7、品質(zhì)量 幫助企業(yè)提高生產(chǎn)能力 幫助企業(yè)實現(xiàn)信息化幫助企業(yè)提高綜合競爭力覆蓋全部流程InPlant的關(guān)鍵技術(shù)針對流程工業(yè)企 業(yè)關(guān)注的四個方 面：安全低成本高效率提高競爭力InPlant的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備綜合控制為核心以財務(wù)分析/決策為核心以優(yōu)化管理、優(yōu)化運行為核心技術(shù)和產(chǎn)品-PIMS生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)集成全部過程控制系統(tǒng)決策調(diào)度全廠生產(chǎn)過程整合支持管理信息系統(tǒng)通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或Internet在每個職能部門監(jiān)視、分析、調(diào)度、管理全部生產(chǎn)過程，并將生產(chǎn) 過程信息同企業(yè)信息系統(tǒng) 緊密集成軟件系列產(chǎn)品uite先進(jìn)控制系列軟件 APC-SMES解決方案 MES-Suite實時數(shù)據(jù)庫 ESP-iSYS有線/無線

8、測控系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫ESP-iSYS剔除野值局部辨識APC-Glide工業(yè)過程對象模型辨識軟件ESP-iSYS實時數(shù)據(jù)庫與過程監(jiān)控平臺先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件APC-Adcon高級多變量魯棒預(yù)測控制軟件APC-PFC預(yù)測函數(shù)控制軟件APC-Glide工業(yè)過程對象模型辨識軟件APC-DataPro數(shù)據(jù)校正和產(chǎn)率計算軟件APC-Watch計量監(jiān)控與管理軟件APC-Blend油品調(diào)合軟件ESP-Suite企業(yè)增效解決方案靈合最最帶活理大佳給的的的的流先綜生投程進(jìn)合產(chǎn)資工控自潛回業(yè)制動力報企與化挖業(yè)優(yōu)整掘化體軟設(shè)件計選擇企業(yè)資源規(guī)劃ERP數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)挖掘ESP-Miner價值鏈Value-Chain計劃排產(chǎn)E

9、SP-Planning優(yōu)化調(diào)度ESP-SD質(zhì)量監(jiān)控APC-Watch故障診斷ESP-Safety流程模擬ESP-SimpPro數(shù)據(jù)校正APC-DataPro實時優(yōu)化ESP-RTO設(shè)備管理ESP-EMM軟測量APC-Sensor模型辨識APC-Glide特定先進(jìn)控制軟件預(yù)測函數(shù)控制APC-PFC綜合集成軟件平臺實時數(shù)據(jù)庫與監(jiān)控平臺開放式現(xiàn)場控制系統(tǒng)（DCS, PLC, FCS）多變量魯棒預(yù)測控制APC-Adcon油品調(diào)合APC-BlendESP-PlantJetESP-iSYS流程工業(yè)MES解決方案MES-Suite構(gòu)筑企業(yè)綜合自 動化建設(shè)的中樞 系統(tǒng)；為企業(yè)提供生產(chǎn) 過程透明化管理；提高生產(chǎn)效

10、率、 產(chǎn)品質(zhì)量，降低 能耗物耗及生產(chǎn) 成本。PIMS生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)和產(chǎn)品-先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件制局部辨識剔除野值A(chǔ)PC-Glide工業(yè)過程對象模型辨識軟APC-Glide工業(yè)過程對象模型辨識軟件件APC-DataPro數(shù)據(jù)校正和產(chǎn)率計算軟 件ESP-iSYS實時數(shù)據(jù)庫與過程監(jiān)控平臺先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件APC-Adcon高級多變量魯棒預(yù)測控 軟件APC-PFC預(yù)測函數(shù)控制軟件先進(jìn)控制與優(yōu)化的系統(tǒng)架構(gòu)APC在石化行業(yè)應(yīng)用常減壓生產(chǎn)過程先進(jìn)控制催化裂化生產(chǎn)過程先進(jìn)控制加氫裂化生產(chǎn)過程先進(jìn)控制連續(xù)重整生產(chǎn)過程先進(jìn)控制延遲焦化生產(chǎn)過程先進(jìn)控制氣分生產(chǎn)過程先進(jìn)控制 乙烯生產(chǎn)過程先進(jìn)控制PX聯(lián)合生產(chǎn)過

11、程先進(jìn)控制PTA生產(chǎn)過程先進(jìn)控制芳烴抽提生產(chǎn)過程先進(jìn)控制苯乙烯生產(chǎn)過程先進(jìn)控制聚丙烯生產(chǎn)過程先進(jìn)控制 APC-Suite已在中石化、中石油、中海油等特大型企業(yè)集團的煉油、石化 和化工主力裝置、以及制藥、空分等行業(yè)眾多裝置上贏得了110多套應(yīng)用 業(yè)績，僅芳烴系列裝置APC近三年直接經(jīng)濟效益1.01億元。煉油行業(yè)石化行業(yè)APC在化工行業(yè)應(yīng)用化工行業(yè)合成氨 生產(chǎn)過程先進(jìn)控制純堿 生產(chǎn)過程先進(jìn)控制有機硅 生產(chǎn)過程先進(jìn)控制甲醇 生產(chǎn)過程先進(jìn)控制硫酸、磷酸等 生產(chǎn)過程先進(jìn)控制PVC聚合 生產(chǎn)過程先進(jìn)控制 32工業(yè)現(xiàn)場控制技術(shù)概述Inplant工廠自動化解決方案目錄過程控制系統(tǒng)DCS工業(yè)控制技術(shù)現(xiàn)狀與展望目

12、錄控制系統(tǒng)發(fā)展歷程ECS-700網(wǎng)絡(luò)總圖L-BUS本地IO總線E-BUS擴展IO總線SCnet過程控制網(wǎng)SOnet過程信息網(wǎng)CES主工程師站CCR中央控制室 操作域 FCR現(xiàn)場控制室控制域大型高端系統(tǒng)規(guī)模系統(tǒng)節(jié)點域數(shù)量16控制域16操作域控制站數(shù)量60/控制域操作站數(shù)量60/操作域控制網(wǎng)節(jié)點總數(shù)250單站容量單控制站IO容量4000控制域容量單控制域IO總量65000操作域容量單操作域位號總量65000I/O層網(wǎng)絡(luò)擴展能力7個遠(yuǎn)程節(jié)點適合連續(xù)過程控制特點的I/O模塊全部帶有隔離措施全部實現(xiàn)冗余均達(dá)到EMC 3A級標(biāo)準(zhǔn)工程量處理特性 符合CE論證符合G3防腐標(biāo)準(zhǔn)OPC通訊互聯(lián)及總線技術(shù)FFHAR

13、T一體化，SAMSProfibus DPPLC儀表、閥門ModbusSIS軟件互聯(lián)流程圖顯示導(dǎo)航窗體報警窗體儀表面板ECS-700開放性與兼容性開放性融合各種標(biāo)準(zhǔn)化的軟、硬件接口，能方便地接入最 先進(jìn)的現(xiàn)場總線設(shè)備和第三方集 散控制系統(tǒng)、邏輯控制器等兼容性充分考慮系統(tǒng)的先進(jìn)性和保護(hù)用戶原有的設(shè)備投資，使企業(yè)現(xiàn)行的工業(yè)自動化方案和現(xiàn)場總線技術(shù)的實施變得簡單 而可行，實現(xiàn)兩者的平滑過渡實時系統(tǒng)綜合集成能力開放式集成平臺通用數(shù)據(jù)接口綜合集成能力AUTCOL SPGAT UPT UO T UPNI T UPNI UPC40/ 5 CL SS CI NOCI101- CI FMPT? PVT10080A

14、60L/ R4020SV PV 0%?23 Xr o Whpar G567123DH+ 232 S RGORPFLTBATME R RUNYEL D A R B- NELL A B- A多種接入能力FW248協(xié)議轉(zhuǎn)換器I/O通訊驅(qū)動服務(wù)器DDE動態(tài)數(shù)據(jù)連接OPC實時訪問用于與異構(gòu)系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫的綜合集成可擴展的解決方案數(shù)據(jù)訪問機制44工業(yè)現(xiàn)場控制技術(shù)概述Inplant工廠自動化解決方案目錄過程控制系統(tǒng)DCS工業(yè)控制技術(shù)現(xiàn)狀與展望技術(shù)發(fā)展使DCS 市場面臨新的挑戰(zhàn)向下：是指結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展和具有現(xiàn)場 總線通訊功能的現(xiàn)場儀表不斷涌現(xiàn)的趨勢，開發(fā)出針 對各種現(xiàn)場總線通訊協(xié)議的現(xiàn)場接口。D

15、CS 與現(xiàn)場儀表之間不是僅僅測量數(shù)據(jù)的傳輸，而且還要傳輸大量表達(dá)儀表狀態(tài)、參數(shù)、管理等方面的信息，甚至要把簡單的控制功能也“下放”到現(xiàn)場儀表 中去。為此，DCS 要增加大量與現(xiàn)場總線技術(shù)有關(guān)的 通訊軟件和組態(tài)軟件。通過技術(shù)上的拓展，DCS 的應(yīng)用必然要與用戶的工藝、 管理、生產(chǎn)結(jié)合得更加緊密，從而使DCS 市場的內(nèi)涵 發(fā)生深刻的變化。技術(shù)發(fā)展使DCS 市場面臨新的挑戰(zhàn)向上：指對DCS 收集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，利用先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫 技術(shù)、通訊技術(shù)，結(jié)合用戶的工藝實際作進(jìn)一步的深 度加工，從而為用戶提供更大的增值作用。三種途徑：提供針對某些工藝流程的優(yōu)化軟件，可以使用戶提高生產(chǎn)效 率；增加功能，例如增加設(shè)備維

16、護(hù)功能，更加細(xì)致地分析設(shè)備的 熱應(yīng)力，機械故障狀態(tài)，通過監(jiān)測設(shè)備的運行狀態(tài)來判斷設(shè) 備是否需要維護(hù)，減少意外停車，提高設(shè)備的利用率；與用戶的管理結(jié)合起來，參與用戶的全廠信息系統(tǒng)。例如提 供CIS（實時信息監(jiān)控系統(tǒng)）、ERP 等軟件，幫助用戶提高 管理水平。自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀硬件方面：DCS國內(nèi)產(chǎn)品已有近半壁江山二次儀表國內(nèi)有較強的競爭力重要變送器和執(zhí)行機構(gòu)以進(jìn)口為主軟件方面：APC、RTO、APS等產(chǎn)業(yè)化程度不夠RTDB、MIS、ERP雖已重視但效益不明顯數(shù)據(jù)挖掘、流程模擬等應(yīng)用明顯不足流程工業(yè)的問題“兩高兩低”能耗高、成本高、勞動生產(chǎn)率低、資源利用率低中國發(fā)達(dá)國家能耗130100%勞動生產(chǎn)

17、率20%30100%生產(chǎn)成本高出國外12倍1石化企業(yè)應(yīng)用先進(jìn)控制不到20美國60在線優(yōu)化增加收益不到1美國3%5有色金屬采選業(yè)資源利用率不到35%60以上硫利用率(污染)不到5095以上流程工業(yè)自動化的重要性差距：產(chǎn)品、工藝和技術(shù)創(chuàng)新能力流程工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)控制、優(yōu)化、調(diào)度、計劃、生 產(chǎn)經(jīng)營等生產(chǎn)運行技術(shù)方面的落后迫切需要通過應(yīng)用工業(yè)自動化技術(shù)，優(yōu)化生產(chǎn) 和管理，大幅度提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)消耗， 提高產(chǎn)品質(zhì)量，這是提高我國流程工業(yè)國際競 爭力的最重要的環(huán)節(jié)。競爭壓力越來越大能耗大產(chǎn)品質(zhì)量差生產(chǎn)過程工藝落后自動化水平低管理水平低信息集成度低綜合競爭力弱市場 競爭 壓力 越來 越大增 長 速 度

18、慢經(jīng)濟 持續(xù) 穩(wěn)定 發(fā)展限制中國加入WTO怎么辦？綜合自動化整體解決方案！提高產(chǎn)品質(zhì)量和價值改變經(jīng)營手段提高市場反應(yīng)能力全面增強企業(yè)競爭力流程工業(yè) 綜合自動化自動化技術(shù)計算機技術(shù)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)管理技術(shù)信息技術(shù)提高管理水平流程工業(yè)自動化發(fā)展的方向以信息化帶動工業(yè)化核心是自動化技術(shù)激烈的市場競爭質(zhì)量、產(chǎn)量、效益的競爭勞動力成本的逐步提高自動化水平的提高原材料與能源成本提高整體解決方案DCS產(chǎn)品的同質(zhì)化趨勢明顯無論國內(nèi)還是國外的DCS，硬件性能、功能趨 于接近；產(chǎn)品成熟，硬件故障率大幅降低；與硬件相比，軟件和操作站由于大量采用IT技術(shù)，其故障率明顯增加；產(chǎn)品同質(zhì)化也促進(jìn)廠家向綜合解決方案供應(yīng)商角色

19、轉(zhuǎn)變，追求差異化。DCS產(chǎn)品的同質(zhì)化趨勢明顯國內(nèi)DCS產(chǎn)品的良好表現(xiàn)使國外控制系統(tǒng)價格連續(xù)下降。國產(chǎn)DCS近幾年連續(xù)突破以前被國外系統(tǒng)壟斷的大型關(guān)鍵主裝置。國電智深等成功突破600MW火電大機組；浙大中控成功突破500萬噸/年煉油裝置、先進(jìn)煤氣化主裝置、PVC聚合裝置、大型燒結(jié)機、大型空分等。產(chǎn)品向大型化、高端化發(fā)展國產(chǎn)DCS在中小規(guī)模市場已經(jīng)呈壟斷局面；國產(chǎn)DCS供應(yīng)商都在研究高性能、大型DCS， 目的是與進(jìn)口DCS爭奪高端市場。DCS發(fā)展主要趨勢在中國的DCS市場，隨著本土DCS廠商的崛起，產(chǎn)品 研發(fā)投入不斷提高。成熟的市場也促使本土的廠商迕 入高端系統(tǒng)的競爭領(lǐng)域。隨著市場競爭的激烈，導(dǎo)致只關(guān)注大型項目已不能滿 足業(yè)