管控一体化系统

管控一体化系统技术方案目录1. 前言 (3)2. 项目内容 (3)2.技术方案 (4)2.1系统设计原则 (4)2.2系统架构 (4)2.3网络总体设计 (7)2.3.1网络建设目标 (7)2.3.2网络设计原则 (7)3. 系统内容 (8)4.1生产控制和能源计量数据的采集 (8)4.2生产过程实时监控系统 (9)4.3质量检查系统 (10)4.4化验系统 (10)4.5生产计划系统 (11)4.6检斤管理系统 (11)4.7生产调度管理系统 (12)4.8计量和能源管理系统 (12)4.9物料平衡监控系统（氧化铝厂） (13)4.10煤管管理系统（热电厂） (13)4.11设备运行保障系统 (13)4.12生产统计系统 (14)4.13安全环保管理系统 (14)4.14技术管理系统 (14)4.15生产门户 (15)4.16调度大屏幕显示系统 (15)4.17网络视频监视系统和电视墙 (15)1.前言氧化铝生产工艺复杂，生产流程长，经过原料进厂、破碎、原料磨制、溶出、沉降分解、蒸发、过滤到焙烧等一套连续的化工性质的生产流程生产出成品氧化铝。

氧化铝生产过程中各工序的技术指标、生产数据等相互影响，彼此之间相互制约。

与氧化铝生产配套的还有热电、煤气、水厂等相关辅助生产设施，这些配套设施对氧化铝生产也有至关重要的作用。

管控一体化系统就是在全厂范围内，通过建立管控一体化系统网络平台，开发与控制系统、综合自动化系统、计量仪表（水、电、风、汽）、化验分析仪表等设备的接口，实现控制系统、综合自动化系统、化验系统以及计量站点的集成，实现生产信息的共享，协助管理人员进行科学动态地调度生产资源，及时优化和组织生产，确保生产流程畅通、工艺过程稳定、生产过程的物料平衡，提高产能，降低成本，实现企业生产管理信息化、信息资源化、传输网络化、办公自动化、管理科学化的现代企业目标。

2.项目内容管控平台将采用先进的、开放的、可靠的体系结构，结构按二级设置：企业生产管理级、管控级。

企业生产管理级负责日常的生产管理业务，主要分布在公司级、分厂级办公机构、调度台、车间等处，可通过防火墙与国际互联网连接，用于企业与外部环境的信息沟通、业务联络、资料查询、信息发布等等，又可以通过防火墙访问管控级的生产实时信息、计量信息等。

管控级平台主要包括实时数据库服务器、接口机等设备，为了保证控制系统的安全性，在控制系统、综合自动化系统、计量仪表和管控系统之间建立独立的接口网络并设立防火墙。

在可靠、高速、高性能的网络之上建立数字化的视频系统，实现重要场合的视频监控。

管控一体化系统的建设内容：➢生产控制和能源计量数据的采集➢生产过程实时监控系统的建立➢质量检查系统的建立➢化验系统的建立➢生产计划系统的建立➢检斤管理系统的建立➢生产调度系统的建立➢计量和能源管理系统的建立➢物料平衡监控系统的建立（氧化铝）➢煤管管理系统的建立（热电）➢设备运行保障系统的建立➢生产统计系统的建立➢安全环保管理系统的建立➢技术管理系统的建立➢生产门户的建立➢调度大屏幕显示系统的建立➢网络视频监控系统和电视墙的建立3.技术方案3.1系统设计原则●系统的先进性：采用先进的系统架构体系、软硬件和通讯技术设备，做到配置和技术应用的先进。

●系统的可靠性：在系统设计和设备选型时，充分考虑设备选型、系统软件、网络系统和应用软件等各方面的可靠性。

系统可靠，功能完善，系统具有相对的独立性，局部问题不会影响系统的正常进行。

●系统的开放性和可扩展性：软硬件符合行业标准和国际标准，遵循国际的信息化三层结构，对上的ERP层提供数据资源和接口，对下的PCS层可以灵活扩展接入，并且系统的设备选型和设计容量完全满足整个企业发展对系统扩展的需要。

●系统的安全性和保密性：系统在网络安全、及时修复等方面具有可靠的保障措施，确保系统数据的安全性和系统运行的安全性。

●可用性：保证7*24小时不间断连续运行，防止系统崩溃。

3.2系统架构按照企业信息化建设遵循ERP/MES/PCS三层体系结构的原则，管控一体化位于信息化管理三层体系结构中的MES层。

根据企业生产管理结构，并结合各节点机构的地域分布和控制系统安全，又将管控一体化系统划分成数据采集层、数据集中层和数据应用层。

数据应用层挂接服务器和应用站点，数据集中层实现对数据的处理、分析、保存和发布。

数据采集层采用具有协议转换、安全隔离和数据缓存的控制通讯接口机连接各控制系统，进行生产过程的实时数据采集。

系统层次结构示意图：●数据采集层数据采集层可以实现对生产现场各种数据（化验、计量、控制系统、检斤）的自动收集和协议转换，是进行物料跟踪、计量管理、生产计划、产品历史记录维护以及其它生产管理的基础。

●数据集中层数据集中层主要是用来建立一个有效的信息平台，对采集的数据进行加工、处理、分析、存储、发布。

●数据应用层基于数据采集、数据处理的信息，建立与生产管理相关的应用系统，为科学的组织、指挥、跟踪、监督生产过程，提供信息平台。

管控一体化系统的逻辑架构示意图：氧化铝管控一体化网络结构原理示意图：杀毒服务器网站服务器门户服务器域控服务器1 域控服务器2 补丁服务器关系数据库服务器器应用服务器氧化铝实时数据库服务器热电/水厂/天然气/计量实时数据库服务器OA服务器应用站点备份服务器本管控一体化系统主要采集DCS、PLC、计量仪表、磅秤、化验、视频等信号数据,配有关系数据库服务器（双机）、应用服务器（集群）、氧化铝系统实时数据库服务器、热电等辅助系统实时数据库服务器、域控服务器、邮件服务器、备份服务器、补丁发布服务器、门户服务器等。

各应用站点可以查看实时数据、视频图象、生产业务操作数据，对生产过程进行分析和优化组织。

3.3网络总体设计在网络结构的整体设计时采用先进的层次化设计原则，将网络系统按照组织管理模式和地域分布进行垂直分层（按照管理模式划分）和水平分割（按照地域划分），从而将大型网络面临的复杂问题分解到多个层次、相对简单的网络中去解决。

层次化网络设计的主要优点是大大简化了网络的管理，便于对整个网络进行监控和管理；同时，也能够优化各层次网络、应用系统的性能，促进各项业务的协作和流程化发展。

因此，根据企业组织管理结构，并结合各节点机构的地域分布，网络系统在垂直方向按照机构功能划分为核心层、汇接层和接入层三个层次。

3.3.1网络建设目标采用网络集成方法，遵循有关的网络互联标准、规范、选用合适的网络互联技术及产品（包括交换，接入设备等），构筑起一个结构合理、性能优良、安全可靠的网络通信平台，在其基础上可以实现高质量的数据、图形、视频图像等的通信服务，结合高速千兆以太网技术，提供高质量通信服务的目标。

3.3.2网络设计原则●完整性完整性是关于系统的任何资源、数据或文件、进程或应用的完备性、正确性、时效性及源发性的一种特征。

●安全性网络的安全性必须有完备的安全防范措施，能够严格有效地防止外来非法用户入侵，能够避免遭受攻击。

在网络设计中，采用硬件技术（交换机、放火墙）与软件技术相结合的方式，管控一体化系统网络的安全与可靠地运行。

●稳定性网络的稳定性是网络平台可靠性的最终衡量尺度。

●开放性网络系统应遵循一系列建议与标准，并能够提供与其它不同厂家产品互操作性实例，以确保不同厂家的网络设备能够实现互连，使网络系统成为遵循标准的开放系统。

●可扩展性网络设计中要分析现有用户需求并预测未来若干年的业务增长，满足短期内网络对带宽需求和设备处理存储能力的期望，网络的结构要合理利于今后节点扩容和增加。

保护现有建设投资。

●可管理、维护性网络系统管理员能集中配置、监视、控制、诊断整个网络系统，从而控制流量、提高效率、消除隐患，确保网络系统高效、可靠运行。

在网管系统基础上，结合系统管理和应用管理，并通过管理制度的不断完善，保证管理信息系统的不间断、高效率运行。

●先进性与成熟性网络系统设计既要兼顾技术上的成熟性，同时也保证系统的先进性。

设备应从先进性、可靠性、可扩展性、可维护性等各项技术指标综合考虑。

●灵活性局域网支持VLAN功能，根据用户机构或区域等划分资源和地址，设置不同VLAN 间路由的策略机制。

用户可以从一个子网快速转移到另一个子网，并可通过改变用户和用户组来平衡网络流量，通过虚拟网络的冗余链路功能为网络提供流量分配和不间断服务。

●满足应用需求充分考虑到了目前应用软件系统的实际需求和将来的发展。

网络系统主干采用千兆交换设备，为应用软件提供了足够的数据带宽。

4.系统内容4.1生产控制和能源计量数据的采集氧化铝厂、热电厂都配有大量的控制系统、综合自动化系统、水量计量仪表、风量计量仪表、蒸汽计量仪表、电量计量仪表、物料计量仪表、电子称等，为了对生产过程分析和优化组织生产，需要对这些系统中的数据和信息进行采集和集成。

4.1.1自动采集为确保各工序控制系统的独立、安全、可靠运行，有效防止系统的误操作、故障及病毒等对生产过程控制的影响，管控一体化系统通过具有协议转换、安全隔离和数据缓存功能的接口机与控制系统、综合自动化系统、仪表连接，对生产控制系统中的数据进行自动采集。

所采集到的数据经过压缩和处理后存储到实时数据库和关系数据库中，为生产过程实时监控、生产管理应用、优化生产提供准确的数据资源。

●控制系统I/O接口技术方案各个生产装置配备的DCS、PLC都应支持OPC标准通讯协议或者支持其他的开放的国际（行业）标准协议。

其接口原理如下图所示：●控制系统的接入采用具有协议转换、安全隔离和数据缓存功能的接口机连接各工序的DCS和PLC控制系统。

在采集数据的过程中，保证各个控制系统的独立安全运行。

接口机具有数据缓存功能，当遇有网络异常和故障时，接口机暂时缓存数据，当网络恢复正常后，缓存的数据自动转存到实时数据库，保证网络异常和故障时的生产过程数据不会丢失。

●计量检测数据的采集与接入对未接入控制系统的计量仪表（电量、天然气、蒸汽、压缩空气、水等），依照就近的原则通过串口集中接入接口机。

●检斤数据的采集与接入为了对原燃料进厂、产品出厂、厂内配送物资集中监控和管理，需对汽车衡、轨道衡等的称重信息进行采集。

4.1.2人工录入对无法自动采集的数据（如生产观测数据），需要通过操作终端（PC机）输入到系统中。

录入界面操作简单，具有权限控制功能。

4.2生产过程实时监控系统按照生产管理部门（公司、分厂、车间、工序岗位）的需要，建立相应的生产过程实时监控系统。

●功能描述实时监控系统的应用单位主要分布在调度室、值班室、操作室、技术管理等重要生产管理和操作岗位。

实时监控系统的后台是实时数据库系统，客户端是一套运行在基于微软视窗平台的工业过程可视化程序，提供了动态模拟工艺流程图、历史趋势图，管理人员可以及时地查看生产运行的现行状态和生产历史。