小型計算機系統(tǒng)在貴冶生產(chǎn)及管理中的應用

1、銅 業(yè) 工 程 2006 4 收稿日期:2006-10-12文章編號:1009-3842(2006 04-0052-03小型計算機系統(tǒng)在貴冶生產(chǎn)及管理中的應用劉建群(江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠, 江西貴溪 335424摘 要:敘述小型計算機系統(tǒng)在企業(yè)生產(chǎn)和管理中的應用, 重點介紹了系統(tǒng)的結構和組成、以及主要應用實例和效果。關鍵詞:過程控制; 工廠網(wǎng)絡; 管理信息系統(tǒng)中圖分類號:TP393. 1文獻標識碼:B1 引言江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠(以下簡稱貴冶 是我國最大的銅冶煉廠。該廠是國家 六五 計劃期間的22個重點引進項目之一, 作為銅冶煉現(xiàn)代化技術的示范工程, 項目選用的主工藝、設備和自動化

2、控制系統(tǒng), 都代表了當時世界在該領域的先進水平。得益于國家改革開放政策和技術進步, 在集團公司和工廠管理層的支持和促進中, 經(jīng)過20多年的持續(xù)不斷的技術改造, 實現(xiàn)了基礎過程自動化、信息數(shù)字化、傳輸網(wǎng)絡化, 建立起初步的M ES 架構。目前, 貴冶在高端管理系統(tǒng)和重要生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)均采用小型計算機系統(tǒng)和高性能、可靠的操作系統(tǒng)。2 閃速爐計算機在線控制系統(tǒng)貴冶的閃速爐系統(tǒng)是全廠產(chǎn)品生產(chǎn)線的龍頭, 它的工況直接影響工廠產(chǎn)品的產(chǎn)量和質量。這套生產(chǎn)系統(tǒng)從1985年12月投產(chǎn)就采用計算機在線控制, 經(jīng)過一期、二期、三期技術改造, 閃速爐的冶煉能力穩(wěn)定連續(xù)的由初期設計產(chǎn)金屬銅7. 5萬t/a提升到目前的

3、35萬t/a, 這與計算機在線控制系統(tǒng)的保證作用是不可分的。2. 1 系統(tǒng)平臺1978年閃速爐冶煉計算機過程控制系統(tǒng)引進時, 工藝現(xiàn)場采用日本橫河電機公司的EK 系列自動化儀表?？刂葡到y(tǒng)采用PDP11/34AP小型計算機構成的DDC 控制方式, 該系統(tǒng)采用DI 和A /D模件對過程儀表的模擬變量和狀態(tài)進行數(shù)字化處理, 提供給冶金數(shù)學模型應用軟件進行計算, 計算結果由D /A和DO 模件轉換后通過信號電纜輸出到現(xiàn)場的EK 系列自動化儀表, 實現(xiàn)對生產(chǎn)過程實時的監(jiān)控。系統(tǒng)從1985年12月工藝系統(tǒng)投產(chǎn)就實現(xiàn)計算機在線控制。由于備件原因和技術進步的要求, 閃速爐計算機在線控制系統(tǒng)在1994年底完成技

4、改后, 其軟硬件系統(tǒng)平臺已達到90年代初期的世界先進水平。整個控制系統(tǒng)采用SCC 控制方式, 控制系統(tǒng)結構采用小型計算機服務器與工廠局域網(wǎng)絡和DCS 集散控制系統(tǒng)構成。1994年12月投入在線連續(xù)運行至今, 功能、穩(wěn)定性都十分正常。系統(tǒng)架構:見圖1。圖1 計算機在線控制系統(tǒng)架構圖系統(tǒng)配置:小型計算機服務器VAX4000/500A2套, 操作系統(tǒng)Open VM S 7. 0, 實時數(shù)據(jù)庫Onspec , 關系數(shù)據(jù)庫Sybase ;工廠局域網(wǎng)絡:FDDI 雙環(huán)光線網(wǎng)絡100M b /s;522006 4劉建群:小型計算機系統(tǒng)在貴冶生產(chǎn)及管理中的應用DCS 集散控制系統(tǒng):H oney w ellTD

5、C3000。2. 2 控制應用構成計算機控制系統(tǒng)是一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過實時采集DCS 生產(chǎn)數(shù)據(jù)和化驗分析數(shù)據(jù), 根據(jù)工藝參數(shù)變化, 自動啟動數(shù)學模型計算, 實現(xiàn)在線設定值控制。整個系統(tǒng)控制包括前饋和反饋兩部分, 其中前饋部分根據(jù)生產(chǎn)計劃、原料狀況、控制變量的目標值, 求取操作變量的最佳設定值, 并向儀表設定輸出; 反饋部分則根據(jù)控制變量的實測值, 求取操作變量的修正值, 并對設定值進行修改設定, 使控制變量趨于目標值, 從而使生產(chǎn)處于計算機控制之下。具體為:前饋控制:對工藝過程的外部擾動, 通過冶金數(shù)學模型中反應物料平衡、熱平衡, 求出調(diào)節(jié)變量設定基本值, 實現(xiàn)前饋補償和控制。工

6、藝過程的外部擾動主要有:計劃冰銅品位變更; 各配料倉的精礦給料比率變更; 各配料倉設定的精礦名稱變更; 目標渣中鐵硅比Fe /Si O 2變更; 裝入量設定值變更; 裝入干礦成份時序列表檢查; 目標冰銅品位變更。其中前4項為渣中鐵硅比Fe /Si O 2控制的前饋部分工藝過程的外部擾動; 后3項為冰銅品位Cum 及冰銅溫度Tm 控制的前饋部分工藝過程的外部擾動。反饋控制:針對各控制變量的實測值與目標值的偏差, 按冶金數(shù)學模型反饋系統(tǒng)運算式, 求出調(diào)節(jié)變量的修正值, 實現(xiàn)反饋修正和控制。反饋內(nèi)容:渣中鐵硅比Fe /Si O 2的反饋控制部分內(nèi)容為渣成份檢查; 冰銅品位Cu m 的反饋控制部分內(nèi)容

7、為冰銅成份檢查; 冰銅溫度Tm 的反饋控制部分內(nèi)容為冰銅溫度檢查。前饋-反饋控制的綜合輸出(即調(diào)節(jié)變量的控制輸出 到DCS 控制系統(tǒng), 通過DCS 實現(xiàn)對現(xiàn)場執(zhí)行機構的調(diào)控, 從而對工藝參量控制。控制流程如圖2所示。 圖2 在線控制流程圖銅閃速熔煉控制變量和調(diào)節(jié)變量如表1所示。表1 銅閃速熔煉控制變量和調(diào)節(jié)變量表對象工序控制變量調(diào)節(jié)變量閃速爐配料渣中鐵硅比Fe /Si O 2石英礦比率熔煉冰銅品位閃速爐熱風/氧氣量冰銅溫度閃速爐重油量該控制系統(tǒng)通過DCS 采集實時生產(chǎn)數(shù)據(jù); 根據(jù)工藝參數(shù)變化, 自動啟動數(shù)學模型計算, 實現(xiàn)在線設定值控制。2. 3 DCS 控制系統(tǒng)現(xiàn)場執(zhí)行機構由H oney w

8、 e ll 公司的TDC3000進行控制管理。閃速爐工藝系統(tǒng)由I /O點約4200個。通過PLNM 和網(wǎng)絡與上位冶金模型計算機通信。DCS 組態(tài)應用軟件運行在W i n do w s NT 平臺。組態(tài)應用軟件中大量使用了PI 、PI D 回路調(diào)節(jié)和串級調(diào)節(jié)回路, 提高了系統(tǒng)調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性和可靠性。3 企業(yè)管理信息系統(tǒng)貴冶廠的企業(yè)管理信息系統(tǒng)建設始于1987年。當時選用的是王安電腦VS65B N 小型計算機和P ACE 關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng), 開發(fā)語言是COBLE , 開發(fā)完成了4個應用子系統(tǒng)。1993年, 隨著工廠計算機應用需求的增加, 上級領導決策依靠自己和國內(nèi)的技術力量, 淘汰落后的王安電腦系統(tǒng)。

9、采用國際20世紀90年代計算機、數(shù)據(jù)庫管理和計算機網(wǎng)絡新技術, 自主開發(fā)工廠的生產(chǎn)、管理計算機應用系統(tǒng)。在該階段, 采用FDDI 技術和光纖纜構建了環(huán)工廠區(qū)域的網(wǎng)絡主干, 使生產(chǎn)工藝現(xiàn)場的DCS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息上網(wǎng); 采用C /S技術和最新數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)工廠計算機信息管理、生產(chǎn)控制一體化, 信息、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡化, 使工廠的計算機應用水準達到90年代國際先進水平; 1998年, 隨著工廠二期工程建設的發(fā)展, 計算機應用領域也迅速拓寬, 廠區(qū)內(nèi)計算機光纜網(wǎng)已深入到各車間、部門。工廠通過企業(yè)局域網(wǎng)絡, 初步實現(xiàn)辦公自動化和無紙化, 并接入了因特網(wǎng)。建立了一批企業(yè)部門級管理子系統(tǒng), 實現(xiàn)了

10、信息資源的共享。管理信息系統(tǒng)組成:硬件平臺:A l p ha Server 40005/400, 2套; 400MH z CPU 4M B cache , 1024M B RAM; 10/100M bps E ther net Card ; RA I D -34. 3G BX5磁盤陣列組。軟件平臺:操作系統(tǒng), (DEC UN I X 41. 61; 關系數(shù)據(jù)庫SYBASE 10. 0. 2; 開發(fā)工具、語言, POW ER (I . 6153銅 業(yè) 工 程 2006 4系統(tǒng)架構:如圖3。 圖3 管理信息系統(tǒng)架構圖根據(jù)工廠管理現(xiàn)代化和信息化的要求, 管理信息系統(tǒng)在設計時充分考慮工廠管理水平持續(xù)進

11、步的需要, 按照C /S模式開發(fā), 滿足了工廠管理的技術要求。并根據(jù)當前網(wǎng)絡化發(fā)展的潮流, 擴展和投入使用基于網(wǎng)絡環(huán)境的辦公自動化系統(tǒng)。開發(fā)并投入使用的管理信息系統(tǒng)包含子系統(tǒng)項目如下:(1 勞動工資管理子系統(tǒng);(2 供銷物資管理子系統(tǒng); (3 備品備件管理子系統(tǒng); (4 組織人事管理子系統(tǒng); (5 熔煉車間管理子系統(tǒng); (6 化驗分析數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng); (7 質量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng); (8 檔案資料管理子系統(tǒng); (9 財務數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng); (10 計劃統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng); (11 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)管理子系統(tǒng); (12 辦公自動化應用子系統(tǒng); (13 鐵路運輸管理應用子系統(tǒng);(14 建設并投入使用了覆蓋全

12、廠的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng);(15 工廠的生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)開發(fā)研制和應用。4 工廠局域網(wǎng)絡根據(jù)管理和生產(chǎn)控制的需要, 工廠局域網(wǎng)絡建于1994年, 采用當時先進的FDD I 雙環(huán)光纖網(wǎng)絡作為工廠局域網(wǎng)絡的主干, 為實現(xiàn)管控一體化和信息共享提供了基礎, 并在1999年進行了擴充。2002年, 由于FDD I 網(wǎng)絡所需的光纖交換機缺乏備件, 將該網(wǎng)絡拓撲解列重構, 采用星型以太網(wǎng)拓撲結構架構控制網(wǎng)絡, 將自動化控制系統(tǒng)用以太網(wǎng)協(xié)議互聯(lián)。5 結語小型計算機系統(tǒng)在貴冶廠的主工藝生產(chǎn)過程控制和企業(yè)管理信息系統(tǒng)中得到有效、可靠的應用, 得益于其軟硬件產(chǎn)品質量、性能、功能的優(yōu)異和可靠。由于這些應用系統(tǒng)的開發(fā)維護

13、工作很規(guī)范, 過程控制系統(tǒng)自1994年12月投入生產(chǎn)過程控制后, 硬件、軟件平臺和應用軟件系統(tǒng)一直可靠運行至今已12年, 它的運行率和在線控制率, 始終保持在99. 5%和98. 5%以上, 對企業(yè)主工藝穩(wěn)定可靠運行, 連續(xù)不斷增產(chǎn)提供了可靠的技術保證。管理信息系統(tǒng)自1998年投入運行以來工作穩(wěn)定、可靠, 數(shù)據(jù)處理準確。從系統(tǒng)建設和維護的角度來看, 我們的體會是:(1 小型計算機系統(tǒng)具有獨特的體系結構和高可靠性、高穩(wěn)定性及高性能的操作系統(tǒng)支持, 具有網(wǎng)絡環(huán)境下的抗攻擊、抗計算機 病毒 能力, 在重要和關鍵應用中, 應考慮首選小型計算機系統(tǒng)。(2 系統(tǒng)選型時充分調(diào)研計算機廠商行業(yè)排名、產(chǎn)品性能和

14、用戶的使用情況; (3 為設備運行提供穩(wěn)定可靠的場地環(huán)境(機房溫度濕度, 防雷接地系統(tǒng), 供電質量, 空氣中腐蝕性氣體含量等; (4 制定和建立有效的管理制度和應急處理預案、機制, 防止突發(fā)故障影響系統(tǒng)安全運行; (5 與工廠定期停產(chǎn)檢修同步, 對系統(tǒng)主機硬件解體清潔處理。清掃設備內(nèi)部板卡上元器件表面和接插件粘附的灰塵, 降低熱阻, 排除接觸不良的現(xiàn)象, 提高系統(tǒng)的可靠性。上述應用為工廠領導和各職能管理部門工作、決策提供了準確、可靠、及時、有效的信息支持手段。Application ofM inico mputer Syste m s into Production andM anage m ent i n G uixi S m elterL I U Jian -qun(J iangx i Copp er C orporati on Gui x i S m elter , Gu i x i , J iangx i 335424, Ch i naAbstrac t :T h i s artic l e descri bes the app licati on o fm i nico m puter syste m s i n the producti on andm anagement of an ent