管控一體化方案在鋁熔鑄車間的運(yùn)用

年4月19日管控一體化方案在鋁熔鑄車間的運(yùn)用文檔僅供參考管控一體化方案在鋁熔鑄車間的應(yīng)用熔鑄廠陳生國(guó)摘要:管控一體化在熔鑄車間的應(yīng)用能夠達(dá)到生產(chǎn)的高度透明化、開放化,從而大大減少整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的工作量,降低車間操作人員和調(diào)度人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,生產(chǎn)工藝指標(biāo)的控制更易實(shí)現(xiàn),提高企業(yè)現(xiàn)代化管理的水平,確保熔鑄車間安全高效的生產(chǎn)。以分散控制、集中管理、綜合監(jiān)控的模式,實(shí)現(xiàn)熔鑄車間管理自動(dòng)化、合理化。本文提出了一種實(shí)現(xiàn)管控一體化的方案。關(guān)鍵詞:管控一體化;熔鑄;AbstractTheApplicationoftheIntegrityProposalofManagementandControlintheRemeltingandCastingWorkshopmayleadtotheapparentandopening-upoftheproduction,thusreducetheworkingloadofthedatastatisticofthewholesystem,decreasethelabordutyoftheoperatorsandschedulingstaffintheworkshop,easethefulfillmentofthecontroloftheproductionprocessindexes,improvethescientificmanagementleveloftheenterprise,andensuretheproductiontobeachievedsafelyandhighefficiently.TorealizetheatomizationandreasonablizationofthemanagementintheRemeltingandCastingWorkshopbyadoptingthemodeofscatteringcontrol,concentrationmanagementandcomprehensivemonitor.ThethesisprovidesaProposaltorealizetheIntegrityofManagementandControl.Keyword:IntegrityofManagementandControl;RemeltingandCasting1、引言管理控制一體化,是指將企業(yè)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)控制、過程監(jiān)控、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)管理等各層次智能設(shè)備(包括各種智能儀表、I/O模塊、PLC、DCS、組態(tài)軟件和計(jì)算機(jī))互聯(lián)成多層次企業(yè)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)信息交換和數(shù)據(jù)共享。將它合理應(yīng)用于熔鑄車間的生產(chǎn)過程中,經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)集成現(xiàn)場(chǎng)各獨(dú)立的PLC控制站、智能儀表等控制設(shè)備,使各個(gè)工藝過程、工藝環(huán)節(jié)成為一個(gè)有機(jī)的整體,統(tǒng)一傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)解決各子系統(tǒng)獨(dú)立控制、信息相對(duì)獨(dú)立、系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)熔鑄車間安全生產(chǎn)信息化,使最終用戶將其設(shè)備運(yùn)行到一個(gè)更高的水平上。達(dá)到智能、半智能化的生產(chǎn)過程和產(chǎn)品調(diào)配,各級(jí)用戶能夠憑借授權(quán)等級(jí)經(jīng)過上位監(jiān)控機(jī)了解、掌握和實(shí)際操作,達(dá)到生產(chǎn)的高度透明化、開放化,從而大大減少整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的工作量,降低車間操作人員和調(diào)度人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,實(shí)現(xiàn)管控一體化,生產(chǎn)工藝指標(biāo)的控制更易實(shí)現(xiàn),提高企業(yè)管理的水平,確保熔鑄車間安全高效的生產(chǎn)。以分散控制、集中管理、綜合監(jiān)控的模式,實(shí)現(xiàn)熔鑄車間管理自動(dòng)化、合理化。連鋁連鋁科技連城分公司熔鑄車間用電解鋁液生產(chǎn)變形鋁及鋁合金扁鑄錠和圓鑄錠,設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)變形鋁及鋁合金鑄錠25萬(wàn)噸,其中扁鑄錠15萬(wàn)噸;圓鑄錠10萬(wàn)噸。計(jì)劃于投產(chǎn)。系統(tǒng)采用的主要生產(chǎn)工藝設(shè)備有用于鋁及鋁合金熔煉的60T矩形燃?xì)馊垆X爐2臺(tái)、用于60t矩形天然氣熔鋁爐內(nèi)鋁及鋁合金熔體攪拌的電磁攪拌器1臺(tái);用于鋁及鋁合金熔體保溫的60T傾動(dòng)式燃?xì)獗貭t2臺(tái)、用于鋁及鋁合金熔體的在線晶粒細(xì)化、精煉和過濾的爐外精煉設(shè)備1套、用于鑄造鋁及鋁合金扁錠的60T扁錠鑄造機(jī)1臺(tái);用于鋁及鋁合金熔煉的40T矩形燃?xì)馊垆X爐1臺(tái)、用于40t矩形天然氣熔鋁爐內(nèi)鋁及鋁合金熔體攪拌的電磁/永磁攪拌器1臺(tái)、用于鋁及鋁合金熔體保溫的40T傾動(dòng)式燃?xì)獗貭t1臺(tái)、用于鋁及鋁合金熔體的在線晶粒細(xì)化、精煉和過濾的爐外精煉設(shè)備1套、用于鑄造鋁及鋁合金扁錠的40T扁錠鑄造機(jī)1臺(tái);用于鋁及鋁合金熔煉的30T矩形燃?xì)馊垆X爐4臺(tái)、用于30t矩形天然氣熔鋁爐內(nèi)鋁及鋁合金熔體的攪拌電磁/永磁攪拌器2臺(tái)、用于鋁及鋁合金熔體保溫的30T傾動(dòng)式燃?xì)獗貭t4臺(tái)、用于鋁及鋁合金熔體的在線晶粒細(xì)化、精煉和過濾的爐外精煉設(shè)備2套、用于鑄造鋁及鋁合金扁錠的30T圓錠鑄造機(jī)2臺(tái);用于變形鋁及鋁合金扁鑄錠的頭、尾和試樣鋸切的扁錠鋸切機(jī)1臺(tái);用于變形鋁及鋁合金圓鑄錠鋸切的圓錠鋸切機(jī);用于變形鋁及鋁合金圓鑄錠均勻化處理的30噸周期式均熱爐3臺(tái);用于變形鋁及鋁合金圓鑄錠均勻化連續(xù)式均熱爐1臺(tái)等設(shè)備。2、管控一體化方案的必要性根據(jù)生產(chǎn)工藝流程的特點(diǎn)及設(shè)備的配置情況,熔鑄車間自動(dòng)化控制系統(tǒng)是由若干個(gè)子系統(tǒng)集合而成,各子系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)主要完成電氣自動(dòng)化控制和儀表自動(dòng)化控制,實(shí)現(xiàn)各工藝過程的監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)以及對(duì)設(shè)備各個(gè)小子系統(tǒng)的監(jiān)控、I/O信號(hào)(數(shù)字量、模擬量)實(shí)現(xiàn)和電氣控制設(shè)備及一次儀表之間的數(shù)據(jù)傳遞。由于各成套設(shè)備是由不同的單位成套供貨的,設(shè)計(jì)要求各成套設(shè)備的控制系統(tǒng)對(duì)熔鑄車間自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)是開放的,提供統(tǒng)一的通訊接口,但各子系統(tǒng)都是相對(duì)獨(dú)立的,相互之間數(shù)據(jù)信息不能共享,形成”信息孤島”和”子系統(tǒng)孤島”,鋁行業(yè)作為一個(gè)信息密集行業(yè),對(duì)信息的依賴程度越來越高,絕對(duì)不可能獨(dú)立于信息浪潮之外。近年來,隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,測(cè)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制和通信領(lǐng)域的結(jié)合應(yīng)用已非常成熟,熔鑄車間系統(tǒng)集成管理系統(tǒng)利用當(dāng)今先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù),覆蓋整個(gè)熔鑄車間的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng),經(jīng)過對(duì)各類設(shè)備的各工藝數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸并利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)進(jìn)行分析處理,在確保運(yùn)行安全和設(shè)備安全的前提下,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)原材料及成品的優(yōu)化調(diào)度管理,最大程度的發(fā)揮生產(chǎn)線的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。3、管控一體化方案的實(shí)施連城分公司熔鑄車間系統(tǒng)集成控制可分為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層,集中監(jiān)控層,生產(chǎn)管理層,如下圖所示:4.1設(shè)備控制層結(jié)構(gòu)設(shè)備控制層是以每一個(gè)工藝段控制系統(tǒng)為單位,如下圖所示,以PLC為控制核心,經(jīng)過DEVICENET或PROFIBUS工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線組成遠(yuǎn)程分布式控制系統(tǒng),控制本工藝段內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)各種元器件如電機(jī)、光電開關(guān)、接近開關(guān)、電磁閥等。每一個(gè)工藝段控制系統(tǒng)配置N臺(tái)計(jì)算機(jī)或人機(jī)界面作為操作員終端,以圖形方式實(shí)時(shí)顯示設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行顯示與設(shè)定,同時(shí)在上位監(jiān)控系統(tǒng)授權(quán)的前提下實(shí)現(xiàn)設(shè)備本地操作。為保證數(shù)據(jù)通訊的實(shí)時(shí)性與可靠性,每一個(gè)工藝段控制系統(tǒng)的PLC配置控制層冗余網(wǎng)絡(luò)通訊,一塊專用于計(jì)算機(jī)或人機(jī)界面觸摸屏數(shù)據(jù)通訊。連鋁連鋁科技4.2集中監(jiān)控層結(jié)構(gòu)集中監(jiān)控層主要是由各工藝段PLC、冗余數(shù)據(jù)采集服務(wù)器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、工程師站、冗余通訊網(wǎng)絡(luò)等組成,如下圖所示,經(jīng)過冗余通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,一方面采集每一個(gè)工藝段設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)變化數(shù)據(jù),另一方面下達(dá)各工藝段控制參數(shù)和生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃,各工藝段之間經(jīng)過冗余通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)聯(lián)鎖,監(jiān)控計(jì)算機(jī)在全面監(jiān)控各工藝段設(shè)備及工藝參數(shù)變化的同時(shí),統(tǒng)一操作各工藝段設(shè)備按生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃和工藝要求運(yùn)轉(zhuǎn)。為保證數(shù)據(jù)通訊的實(shí)時(shí)性與可靠性,每一個(gè)工藝段控制系統(tǒng)采用冗余網(wǎng)絡(luò)通訊,主網(wǎng)絡(luò)鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊的同時(shí),備用網(wǎng)絡(luò)鏈路實(shí)時(shí)的處于熱備狀態(tài),主網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)故障時(shí),備用網(wǎng)絡(luò)鏈路自動(dòng)投入數(shù)據(jù)通訊,同時(shí)發(fā)出網(wǎng)絡(luò)鏈路報(bào)警信號(hào)。4.2.1集中監(jiān)控層系統(tǒng)硬件配置●兩臺(tái)工控機(jī)作為冗余數(shù)據(jù)采集服務(wù)器,經(jīng)過冗余網(wǎng)絡(luò)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、下達(dá)工藝參數(shù)?！衿吲_(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)經(jīng)過冗余數(shù)據(jù)采集服務(wù)器對(duì)各工藝段設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)度管理?！駜膳_(tái)工程師站經(jīng)過冗余數(shù)據(jù)采集服務(wù)器進(jìn)行各工藝段控制系統(tǒng)編程及設(shè)備維護(hù)?！窬W(wǎng)絡(luò)打印機(jī)匯總輸出各類報(bào)表及工藝曲線圖。●中央控制室操作臺(tái)工位設(shè)計(jì)為12工位。操作臺(tái)設(shè)置有相應(yīng)的操作面板,在操作面板上可實(shí)現(xiàn)本地/遠(yuǎn)程鑰匙開關(guān)選擇,進(jìn)行急停操作等功能。4.2.2集中監(jiān)控層系統(tǒng)軟件配置●集中監(jiān)控軟件選用WINCC監(jiān)控軟件●MicrosoftSQLServer中文版數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)?！穹?wù)器操作系統(tǒng)軟件選用Windowsserver中文版,監(jiān)控計(jì)算機(jī)站選用WindowsProfessional中文版以保證操作系統(tǒng)平臺(tái)的統(tǒng)一及易維護(hù)?！窦斜O(jiān)控層經(jīng)過OPC,用以太網(wǎng)采集設(shè)備控制層的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息,下達(dá)各種指令、設(shè)定各種參數(shù)。4.2.3集中監(jiān)控層系統(tǒng)功能A、顯示功能各監(jiān)控機(jī)經(jīng)過設(shè)備模擬圖分別顯示各生產(chǎn)段的生產(chǎn)運(yùn)行狀況,顯示實(shí)時(shí)生產(chǎn)參數(shù)。主要顯示畫面和內(nèi)容如下:●封面:產(chǎn)品信息;●全圖:顯示各個(gè)工藝段設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和主要工藝參數(shù);●設(shè)備模擬圖:經(jīng)過簡(jiǎn)潔、直觀的設(shè)備外形模擬圖反映主要單機(jī)設(shè)備電機(jī)狀態(tài),各檢測(cè)元件狀態(tài),各執(zhí)行器件狀態(tài),主要設(shè)備參數(shù)和工藝參數(shù)等;●直方圖:生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間,如停機(jī)時(shí)間、故障時(shí)間、生產(chǎn)時(shí)間等的顯示,控制回路中設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值的顯示;●趨勢(shì)圖:顯示主要工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)和歷史變化趨勢(shì),如壓力、流量、溫度等,有助于工藝人員及時(shí)掌握工藝參數(shù)變化情況,穩(wěn)定工藝,提高產(chǎn)品質(zhì)量;●故障報(bào)警:以主界面的顏色變化、彈出窗口和表格形式顯示故障信息,包括故障發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、發(fā)生位置、故障內(nèi)容等;●控制器:各個(gè)閉環(huán)控制量的直觀顯示及參數(shù)調(diào)節(jié);●工藝參數(shù)顯示:顯示主要工藝參數(shù)和控制參數(shù)。連連鋁科技●組合操作:實(shí)現(xiàn)全線各工藝段自動(dòng)運(yùn)行和停止,組合啟動(dòng)、停止;●選擇操作:、加料選擇、PID手/自動(dòng)等;●單機(jī)設(shè)備控制:主要單機(jī)設(shè)備如攪拌器等需單獨(dú)啟動(dòng)、停止等操作;C、數(shù)據(jù)采集功能采集熔鑄車間生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)及設(shè)備參數(shù)、能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)等、統(tǒng)一存貯,建立一個(gè)完善的數(shù)據(jù)信息庫(kù)。D、管理功能集控線控管理:”本地/遠(yuǎn)程”控制的自由切換,不影響生產(chǎn)線的自動(dòng)運(yùn)行;系統(tǒng)管理:用戶注冊(cè),注銷,生產(chǎn)開始、結(jié)束等操作;安全權(quán)限管理:統(tǒng)一管理操作工、工藝員、電氣工程師等相關(guān)人員的操作權(quán)限。配方管理:設(shè)計(jì)配方管理模塊,進(jìn)行配方管理,牌號(hào)改變,其工藝參數(shù)、生產(chǎn)參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、工藝路線隨之改變;工藝參數(shù):經(jīng)過手工或由配方管理直接下達(dá)的方式修改或設(shè)定生產(chǎn)工藝參數(shù);生產(chǎn)數(shù)據(jù):班次、產(chǎn)量、、有效作業(yè)率等統(tǒng)計(jì)、查詢。E、在線診斷功能網(wǎng)絡(luò)(總線)故障診斷;電控器件故障診斷;生產(chǎn)設(shè)備故障診斷;生產(chǎn)質(zhì)量事故原因診斷;以及在生產(chǎn)過程中,根據(jù)各工藝點(diǎn)的工藝指標(biāo)完成情況分析產(chǎn)生的異常報(bào)警和提示等;F、數(shù)據(jù)輸出功能生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表打印實(shí)時(shí)趨勢(shì)記錄打印報(bào)警信號(hào)存儲(chǔ)和報(bào)警打印重要參數(shù)報(bào)表定時(shí)打印生產(chǎn)記錄的打印4.2.4系統(tǒng)特點(diǎn)①總體系統(tǒng)A.整個(gè)系統(tǒng)采用全開放分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),三層結(jié)構(gòu):現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層,集中監(jiān)控層,生產(chǎn)管理層。B.網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)采用以太網(wǎng)技術(shù),以各計(jì)算機(jī)及PLC為節(jié)點(diǎn),經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)把所有計(jì)算機(jī)連接起來,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和資源共享。網(wǎng)絡(luò)通信采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議,使網(wǎng)絡(luò)具有互連性、可擴(kuò)性、開放性和可靠性。C.中央控制級(jí)采用WindowsServer操作系統(tǒng)平臺(tái)。該系統(tǒng)可靠性高并具有實(shí)時(shí)多任務(wù)支持功能。②后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)1)統(tǒng)一的操作系統(tǒng)平臺(tái)采用Windows操作系統(tǒng)平臺(tái),充分利用Windows平臺(tái)諸多的性能特點(diǎn):多任務(wù)、多線程機(jī)制,易學(xué)易用的統(tǒng)一圖形界面、良好的網(wǎng)絡(luò)支持特別是對(duì)TCP/IP協(xié)議的支持,具備強(qiáng)大的容錯(cuò)能力及系統(tǒng)安全性,同時(shí)提供撥號(hào)等方式的遠(yuǎn)程訪問服務(wù)的支持。2)基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)用戶對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性以及數(shù)據(jù)的安全性和一致性的要求,系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式,在服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ),客戶端著重人機(jī)界面部分。該結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):A.為企業(yè)減少或降低實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的費(fèi)用;B.客戶機(jī)/服務(wù)器能夠綜合多個(gè)系統(tǒng),使資源更豐富;C.客戶機(jī)/服務(wù)器能夠適應(yīng)技術(shù)的變化;D.客戶機(jī)/服務(wù)器非常容易使用,人機(jī)接口簡(jiǎn)單、直觀,能夠透明地訪問信息系統(tǒng)。3)性能卓越的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)服務(wù)器端運(yùn)行大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)MicrosoftSQLServer,使系統(tǒng)能高效、安全、快速地處理大容量的數(shù)據(jù),提供了基于SQL(結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言)標(biāo)準(zhǔn)的開放性數(shù)據(jù)訪問接口,便于進(jìn)行二次開發(fā)。而且具備如下特性:Internet集成SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)引擎提供完整的XML支持。它還具有構(gòu)成最大的Web站點(diǎn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組件所需的可伸縮性、可用性和安全功能。SQLServer程序設(shè)計(jì)模型與WindowsDNA構(gòu)架集成,用以開發(fā)Web應(yīng)用程序,而且SQLServer支持Query和Microsoft搜索服務(wù)等功連鋁連鋁科技可伸縮性和可用性同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎能夠在不同的平臺(tái)上使用,從運(yùn)行MicrosoftWindows?98的便攜式電腦,到運(yùn)行MicrosoftWindows數(shù)據(jù)中心版的大型多處理器服務(wù)器。SQLServer企業(yè)版支持聯(lián)合服務(wù)器、索引視圖和大型內(nèi)存支持等功能,使其得以升級(jí)到所需的性能級(jí)別。企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)功能SQLServer關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)引擎支持當(dāng)今苛刻的數(shù)據(jù)處理環(huán)境所需的功能。數(shù)據(jù)庫(kù)引擎充分保護(hù)數(shù)據(jù)完整性,同時(shí)將管理上千個(gè)并發(fā)修改數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶的開銷減到最小。SQLServer分布式查詢可引用來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù),就仿佛這些數(shù)據(jù)是SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)的一部分,同時(shí)分布式事務(wù)支持充分保護(hù)任何分布式數(shù)據(jù)更新的完整性。復(fù)制同樣使您得以維護(hù)多個(gè)數(shù)據(jù)復(fù)本,同時(shí)確保單獨(dú)的數(shù)據(jù)復(fù)本保持同步?？蓪⒁唤M數(shù)據(jù)復(fù)制到多個(gè)移動(dòng)的脫接用戶,使這些用戶自主地工作,然后將她們所做的修改合并回服務(wù)器。易于安裝、部署和使用SQLServer中包括一系列管理和開發(fā)工具,這些工具可改進(jìn)在多個(gè)站點(diǎn)上安裝、部署、管理和使用SQLServer的過程。SQLServer還支持基于標(biāo)準(zhǔn)的、與WindowsDNA集成的程序設(shè)計(jì)模型,使SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的使用成為生成強(qiáng)大的可伸縮系統(tǒng)的無(wú)縫部分。這些功能使客戶只需最少的安裝和管理開銷