Inplant工厂自动化解决方案

Inplant工厂自动化解决方案中控集团万以华目录2工业现场控制技术概述Inplant工厂自动化解决方案工业控制技术现状与展望过程控制系统DCS目录工业：无处不在的自动化工业现场控制技术流程工业自动化装备自动化公用工程信息化流程工业的特点流程工业泛指炼油、石化、化工、冶金、造纸、制药、酿造、建材、电力等原材料加工和能源、建材、电力等原料加工和能源工业行业特点是对生产原料的连续加工过程，化学、物理、相变等物性变化的过程。流程工业在国民经济中的主导地位全球500强企业中流程企业年产值占全国企业年总产值66%流程工业的发展状况直接影响国家的经济基础流程工业的特点原材料按照一定的工业流程连续不断通过一系列设备和装置，被加工处理成产品，炼钢、化工、炼油、造纸、制药是流程生产过程的典型。特点：生产过程连续、生产批量大、加工能力强、物料和能量的供给连续、及时、可靠；生产工艺复杂，涉及多种化学变化和物理变化，生产控制技术要求高、信息量大、故障诊断和处理比较复杂；生产环境苛刻；产品结构复杂，产品种类繁多；产品存储要求较高；公用工程供应要求高；基础自动化水平高、依赖性强；生产以安全、稳定、长周期、满负荷、优质、均衡、高产、低耗和减少污染为主要目标，通过计划调度、优化操作、先进控制等手段使过程实现优化生产，获得最大的经济效益。流程工业自动化公用工程信息化装备自动化流程工业自动化的组成决策优化工厂信息执行流程工业自动化的三层结构采用BPS/MES/PCS三层结构的CIPS将流程工业综合自动化系统分为：以设备综合控制为核心的过程控制系统（PCS）；以优化管理、优化运行为核心的制造执行系统（MES）；以财物分析/决策为核心的经营计划系统（BPS）。企业资源系统过程控制系统生产执行系统BPSMESPCS/DCSPCS/DCSPCS/DCS级聚焦于生产过程的设备，监控生产设备的运行状况，控制整个生产过程。一般包括基础自动化系统和过程自动化系统。利用基础自动化装置与系统，如：PLC、DCS或现场总线控制系统，对生产设备实现自动控制，对生产过程进行实时监控；采用先进的控制技术，如：多变量预测控制、鲁棒PID控制、智能解耦控制等以稳定生产为目标的生产过程控制；以生产过程优化为目标，基于过程模型实现对过程控制系统的优化设定，实现生产过程的优化控制。MESMES级别作为CIPS的中心环节，在整个CIPS中起到承上启下的作用。MES将生产过程控制、生产过程管理和经营管理活动中产生的诸多信息进行转换、加工、传递，是生产过程控制与管理信息集成的重要桥梁和纽带。MES要完成生产计划的调度与统计、生产过程成本控制、产品质量控制与管理、物流控制与管理、设备安全控制与管理、生产数据采集与处理等功能，右图是国际MES协会（MESAInternational）提出的MES功能模型及其与其它系统的关系。MES功能图（MESA）流程工业MES系统的特点负责生产管理和调度执行通过控制所有工厂资源来提高制造竞争力，提供统一平台系统集成如质量控制、文档管理、生产调度等功能。面向库存生产转为面向订单生产的改变；将生产目标及生产规范自动转换为过程设定值；对从PCS层采集的数据进行对比分析，提供闭环质量控制。流程工业MES系统的特点与离散制造系统的区别：流程工业生产环境苛刻，包含复杂的物理、化学过程以及各种突变和不确定因素。不仅集成信息流和物料流，还包括能源供应流。决策具有混杂性，不仅包括连续过程变量，而且包含离散过程变量。MES特有的应用软件和集成技术：实时监控平台、流程模拟软件、数据校正软件、质量监控软件、优化调度和计划排产软件、故障诊断及安全管理软件、静态实施优化软件BPS/ERPERP级以产品的生产和销售为处理对象，聚焦于定货、交货期、成本、和顾客的关系等，是企业资源计划ERP的延伸，对内是以财务为核心的ERP，对外连接供应链管理（SCM）和销售客户服务管理，最终通过电子商务与原料供应商和用户连接起来。流程工业现代集成制造系统的体系结构工厂自动化整体解决方案目录18工业现场控制技术概述Inplant工厂自动化解决方案工业控制技术现状与展望过程控制系统DCSInPlant工厂自动化整体解决方案•致力于实现：帮助企业提高产品质量帮助企业提高生产能力帮助企业实现信息化帮助企业提高综合竞争力•覆盖全部流程InPlant的关键技术针对流程工业企业关注的四个方面：安全低成本高效率提高竞争力InPlant的关键技术设备综合控制为核心以财务分析/决策为核心以优化管理、优化运行为核心通过企业内部网络或Internet在每个职能部门监视、分析、调度、管理全部生产过程，并将生产过程信息同企业信息系统紧密集成技术和产品--PIMS生产信息管理系统集成全部过程控制系统决策调度全厂生产过程整合支持管理信息系统软件系列产品先进控制系列软件APC-SuiteMES解决方案MES-Suite实时数据库ESP-iSYS有线/无线测控系统实时数据库ESP-iSYSAPC-Adcon高级多变量鲁棒预测控制软件APC-PFC预测函数控制软件APC-Glide工业过程对象模型辨识软件APC-DataPro数据校正和产率计算软件APC-Watch计量监控与管理软件APC-Blend油品调合软件局部辨识剔除野值APC-Glide工业过程对象模型辨识软件ESP-iSYS实时数据库与过程监控平台先进控制和优化软件ESP-Suite企业增效解决方案带给流程工业企业——最佳的投资回报最大的生产潜力挖掘合理的综合自动化整体设计灵活的先进控制与优化软件选择数据仓库企业资源规划ERP数据挖掘ESP-Miner价值链Value-Chain计划排产ESP-Planning优化调度ESP-SD质量监控APC-Watch故障诊断ESP-Safety流程模拟ESP-SimpPro数据校正APC-DataPro实时优化ESP-RTO设备管理ESP-EMM软测量APC-Sensor模型辨识APC-Glide特定先进控制软件多变量鲁棒预测控制预测函数控制APC-PFC综合集成软件平台实时数据库与监控平台开放式现场控制系统（DCS,PLC,FCS）APC-Adcon油品调合APC-BlendESP-PlantJetESP-iSYS流程工业MES解决方案MES-Suite构筑企业综合自动化建设的中枢系统；为企业提供生产过程透明化管理；提高生产效率、产品质量，降低能耗物耗及生产成本。PIMS生产信息管理系统架构技术和产品--先进控制和优化软件APC-Adcon高级多变量鲁棒预测控制软件APC-PFC预测函数控制软件APC-Glide工业过程对象模型辨识软件APC-DataPro数据校正和产率计算软件局部辨识剔除野值APC-Glide工业过程对象模型辨识软件ESP-iSYS实时数据库与过程监控平台先进控制和优化软件先进控制与优化的系统架构APC在石化行业应用炼油行业常减压生产过程先进控制催化裂化生产过程先进控制加氢裂化生产过程先进控制连续重整生产过程先进控制延迟焦化生产过程先进控制气分生产过程先进控制……石化行业乙烯生产过程先进控制PX联合生产过程先进控制PTA生产过程先进控制芳烃抽提生产过程先进控制苯乙烯生产过程先进控制聚丙烯生产过程先进控制……APC-Suite已在中石化、中石油、中海油等特大型企业集团的炼油、石化和化工主力装置、以及制药、空分等行业众多装置上赢得了110多套应用业绩，仅芳烃系列装置APC近三年直接经济效益1.01亿元。APC在化工行业应用合成氨生产过程先进控制纯碱生产过程先进控制有机硅生产过程先进控制甲醇生产过程先进控制硫酸、磷酸等生产过程先进控制PVC聚合生产过程先进控制……化工行业目录32工业现场控制技术概述Inplant工厂自动化解决方案工业控制技术现状与展望过程控制系统DCS目录控制系统发展历程ECS-700网络总图L-BUS本地IO总线E-BUS扩展IO总线SCnet过程控制网SOnet过程信息网CES主工程师站CCR中央控制室操作域FCR现场控制室控制域大型高端系统规模系统节点域数量16控制域16操作域控制站数量60/控制域操作站数量60/操作域控制网节点总数250单站容量单控制站IO容量4000控制域容量单控制域IO总量65000操作域容量单操作域位号总量65000I/O层网络——扩展能力7个远程节点适合连续过程控制特点的I/O模块全部带有隔离措施均达到EMC3A级标准工程量处理特性全部实现冗余符合CE论证符合G3防腐标准OPC通讯互联及总线技术HARTProfibusDPModbusFF一体化，SAMSPLC仪表、阀门SIS软件互联流程图显示导航窗体报警窗体仪表面板ECS-700开放性与兼容性开放性——融合各种标准化的软、硬件接口，能方便地接入最先进的现场总线设备和第三方集散控制系统、逻辑控制器等兼容性——充分考虑系统的先进性和保护用户原有的设备投资，使企业现行的工业自动化方案和现场总线技术的实施变得简单而可行，实现两者的平滑过渡实时系统综合集成能力可扩展的解决方案开放式集成平台通用数据接口综合集成能力LOCSPAUTPV100806040200GraphWorX32AR/LTAGFIC-101?????TPM?????%PVSVICONICSPOWERA-BALLEN-BRADLEYINPUT10234567SLC5/04CPURUNFLTBATFORCDH+RS232RUNREMPROGINPUT10234567OUTPUT10234567BatchStart/Stop?多种接入能力FW248协议转换器I/O通讯驱动服务器DDE动态数据连接OPC实时访问用于与异构系统、实时数据库的综合集成数据访问机制目录44工业现场控制技术概述Inplant工厂自动化解决方案工业控制技术现状与展望过程控制系统DCS技术发展使DCS市场面临新的挑战向下：是指结合当前现场总线技术的发展和具有现场总线通讯功能的现场仪表不断涌现的趋势，开发出针对各种现场总线通讯协议的现场接口。DCS与现场仪表之间不是仅仅测量数据的传输，而且还要传输大量表达仪表状态、参数、管理等方面的信息，甚至要把简单的控制功能也“下放”到现场仪表中去。为此，DCS要增加大量与现场总线技术有关的通讯软件和组态软件。通过技术上的拓展，DCS的应用必然要与用户的工艺、管理、生产结合得更加紧密，从而使DCS市场的内涵发生深刻的变化。技术发展使DCS市场面临新的挑战向上：指对DCS收集的现场数据，利用先进的数据库技术、通讯技术，结合用户的工艺实际作进一步的深度加工，从而为用户提供更大的增值作用。三种途径：提供针对某些工艺流程的优化软件，可以使用户提高生产效率；增加功能，例如增加设备维护功能，更加细致地分析设备的热应力，机械故障状态，通过监测设备的运行状态来判断设备是否需要维护，减少意外停车，提高设备的利用率；与用户的管理结合起来，参与用户的全厂信息系统。例如提供CIS（实时信息监控系统）、ERP等软件，帮助用户提高管理水平。自动化技术的应用现状硬件方面：DCS国内产品已有近半壁江山二次仪表国内有较强的竞争力重要变送器和执行机构以进口为主软件方面：APC、RTO、APS等产业化程度不够RTDB、MIS、ERP虽已重视但效益不明显数据挖掘、流程模拟等应用明显不足流程工业的问题——“两高两低”能耗高、成本高、劳动生产率低、资源利用率低中国发达国家能耗130％100%劳动生产率20%～30％100%生产成本高出国外1～2倍1石化企业应用先进控制不到20％美国60％在线优化增加收益不到1％美国3%～5％有色金属采选业资源利用率不到35%60％以上硫利用率(污染)不到50％95％以上流程工业自动化的重要性差距：产品、工艺和技术创新能力流程工业企业在生产控制、优化、调度、计划、生产经营