计算机应用技术在工业生产中的应用

计算机应用技术在工业生产中的应用

中国科技大学信息学院6-0636班陆佳指导老师戴伯秋

摘要：目前，一些大型化工业，生产过程采用计算机控制，实现了生产过程的自动化，但是往往忽视了企业的自动化管理。本文介绍了计算机网络管理（PCNM）系统，可以方便的与过程控制计算机相互交换信息，又可以同企业内部原有的计算机网络连接，形成计算机一体化的生产系统，实现了工厂的计算机控制与信息管理的一体化。又介绍了仿真技术在工业生产中的一些作用，从而使我国的自动化物流系统迈向国际先进水平的行列。

一、概述

纯碱是基本化学工业中产量最大的产品,是用途十分广泛的工业原料,在国民经济中占有非常重要的地位。随着我国国民经济的飞速发展,对纯碱的需求量不断增大,为了满足市场需求,除了扩大生产规模外,还必须进一步发掘生产潜力。

山东潍坊纯碱厂是一个新建厂,设备先进,但纯碱生产大部分还是人工操作,落后的操作法法已不能适应生产发展的需要。为了解决先进设备与落后操作的矛盾,稳定生产,提高原料利用率,降低能耗,增加产量,碱厂从美国霍尼韦尔公司引进具有先进水平的TDC-3000集散型控制系统,并用于制碱生产的心脏工序--重碱碳化工段,以实现工业生产的全局控制。

工业生产的全局控制包含着两层意义,一是指生产过程的自动化,二是指企业管理的自动化。生产过程的自动化指的是生产过程采用计算机控制,用计算机自动调节各生产要素,做到产品的高产、优质与低耗。企业自动化管理指的是调度、经营与决策的自动化,就是把当前生产的全部信息汇总起来,使管理决策者能够对全厂的生产、经营进行整体安排与调度,以期取得全厂各部门生产活动的协调进行,达到整体效益的最佳工业过程。全局控制系统可分为以下4级:

1.直接控制级过程控制计算机直接与现场各类装置(如变送器、执行器、

记录仪表等)相连,对所连接的装置实施监测、控制,同时它还向上与

第二级的计算机相连,接收上层的过程管理信息,并向上传送装置的

特性数据和采集的实时数据;

2.过程管理级过程管理计算机(主要有监控计算机、操作站、工程师站

等)综合监视过程各站的所有信息,集中显示操作,控制回路组态和参

数修改,优化过程处理等;

3.生产管理级管理计算机根据生产过程的特点与需要,协调各单元级的

参数设定,是生产过程的总体协调员和控制器;

4.经营管理级与办公室自动化连接起来,担负起全厂的总体协调管理,

包括各类经营活动、人事管理等。

上位机系统在整个控制系统中属于第三级(生产管理级),它既可以方便地与过程管理计算机相互交换信息,又可以同厂内现有的计算机网络连接,形成计算机一体化生产系统,实现工厂的信息管理一体化。

二、系统目标

由于纯碱生产是人工操作,生产数据全部由手工记录,数据错综复杂,误差较大,给管理人员协调各部门生产、优化控制过程造成很大困难。为了使碱厂在运行工况、设备状态、故障处理等方面都处在合理、优化的状态,合理的生产运行和经营管理已越来越显得重要,而现有的管理水平离一个现代化企业所要求的目标还相差很远。针对这种状况,确定了本系统的目标为:

1.利用TDC-3000系统提供的计算机网络接口(CG),上位机可以通过网

络服务器实时采集现场数据;也可以读取存贮在TDC-3000系统历史

模件上的历史数据。上位机将采集到的数据进行加工、处理、分类

后,再把它们存放到上位机的碳化塔生产历史数据库中。此数据库可

以保存一年以上的生产数据。管理人员可以通过上位机提供的查询

手段,调出所需要的历史数据。上位机自动生成碳化塔生产的班报

表、日报表等,避免因手工记录出现的数据误差较大的现象,大大提

高碳化塔生产的科学管理水平。

2.本系统局域网采用的是五用户以太网,即系统可以同时连接5台上位

机,而每台上位机都可以对历史数据库中的数据进行操作,实现数据

共享。另一方面本网络系统可以与厂内现有管理信息系统相连,从而

将全厂的科学化管理提高到一个新水平。

随着电子技术的飞速发展和迅速普及，计算机已广泛应用于科学研究、航空航天、国防、工业辅助设计、辅助生产、农业、气象、通信等各个领域。其中大型工业现场的自动控制问题更是与计算机和可编程序控制器密不可分。首先让我们看看工业现场有何特点?

1.生产过程工艺参数种类多，数量大。如温度、压力、流量、电压、

电流等数据需要采集、记录、分析与判断。

2.需要操作大量的运转部件及设备，如电机、油泵、阀门、电磁控

制装置、液压、气压启动装置等，要求操作准确。

3.生产工艺过程有时要求长时间连续工作。如下面所提到的干燥过

程通常需要几十小时甚至上百小时。

4.生产工艺过程随时可能出现突发事件，比如温度或压力突然超出

设定范围，要求立即处理。

三、控制过程要求具有可靠性

工业现场的上述特点要求提高工业控制的自动化水平，减轻劳动者的劳动强度，计算机和可编程序控制器可以很好地满足这些要求，因而在工业生产中得到了广泛应用。

四、工业计算机和可编程序控制器

工业现场为计算机应用提供了广阔的领域，但普通计算机用于工业现场具有抗干扰能力弱、可靠性低、防护性能差等不利因素，因而工业用计算机(简称IPC)应运而生，它除具有普通计算机的软硬件功能外，还具有抗干扰能力强、可靠性高、防护性能好并采用了防尘屏蔽措施，同时，根据工业上多种信号参数的要求，设计提供了多种信号输入、输出接口板卡，可以方便地满足工业现场控制要求。根据使用厂家的要求及工业现场的具体情况，所选择的工业计算机型号也有所不同，但一般应选IPC586型以上，其价格略高于具有相同配置的普通计算机。

可编程序控制器(简称PLC)是专为在工业环境下应用而设计的，它采用可编程序存储器，通过内部可编程序存储器，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计算等全面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。其特点是：具有工程化的编程语言和很高的可靠性。目前，国内外均有生产PLC的厂家，PLC的价格与其所提供的控制点数有关，30～40点的PLC 大约在3000元左右。

两种控制系统比较，具有不同的特点和优势：工业计算机具有性能先进、软件完善、编程控制方便、多种工业控制量接口板卡、功能强大、抗干扰能力强等