管控一体化方案(简介)

管控一体化系统技术方案（简介）管控一体化系统技术方案（简介）
目录
1.前言 (4)
2.项目内容 (4)
2.技术方案 (5)
2.1系统设计原则 (5)
2.2系统架构 (6)
2.3网络总体设计 (9)
2.3.1网络建设目标 (9)
2.3.2网络设计原则 (9)
3.系统内容 (11)
4.1生产控制和能源计量数据的采集 (11)
4.2生产过程实时监控系统 (12)
4.3质量检查系统 (13)
4.4化验系统 (13)
4.5生产计划系统 (14)
4.6检斤管理系统 (15)
4.7生产调度管理系统 (16)
4.8计量和能源管理系统 (17)
4.9物料平衡监控系统（氧化铝厂） (17)
4.10煤管管理系统（热电厂） (18)
4.11设备运行保障系统 (18)
4.12生产统计系统 (19)
4.13安全环保管理系统 (19)
4.14技术管理系统 (20)
4.15生产门户 (20)
4.16调度大屏幕显示系统 (21)
4.17网络视频监视系统和电视墙 (22)
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：
控制系统
实时数据库
生产数据分析
实时监控系统
关系数据库
技术管理
物料平衡监控
安全管理
生产调度
生产计划
计量系统
生产统计
化验质检
设备保障 人工录入数据
办公自动化
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
关系数据库服务器应用服务器氧化铝实时数据
库服务器热电/水厂/煤气/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
煤气厂、热电厂、水厂、氧化铝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：
OPC Client
发送 保存
实时数据库 数据缓冲器
数据采集站
OPC Server
● 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 控制系统
服务器
OPC Server 管控一体化系统实时数据库 TCP/IP
接口程序 接口机 TCP/IP
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。

●主要功能
➢流程图：用形象逼真的生产工艺流程图动态显示生产流程，显示设备和工序的生产过程实时信息。

图形界面的设计考虑到了应用的直观性、习惯性
和方便性。

➢趋势图：显示设备和工序的生产变化趋势，了解生产历史，便于查找事故原因。

➢报警功能：通过图象的颜色变化或闪烁等方式显示生产报警信息，使生产管理人员及时发现生产异常信息，以便及时处理生产异常现象。

4.3质量检查系统
●功能描述
质检系统主要完成对质检标准制定、生产原燃料和产成品的质检取样、质量检验（与化验系统关联获取化验数据）、质量检验信息维护和质检信息统计，出具质检报告。

●主要功能
➢基础设置：对所有的进出厂原燃料、产品进行取样类别、检验类别、质量等级、检验标准等进行设置。

➢取样管理：提供进料、产成品、中间产品（石灰和均化后的铝土矿）的样品信息的录入、查询和审核功能。

➢化验标准录入：将原燃料、中间物料、成品等化验对象采用的化验标准录入到系统中，作为生成化验采样的化验报告单的依据。

➢质量统计：依据化验结果和质量标准，对原燃料、产成品进行级别判定和质量结果统计。

4.4化验系统
●功能描述
将各种原料、中间产品、成品等涉及到的化验项目、分析成份录入到系统中，生成化验报告。

●主要功能
➢车间技站关系管理：主要完成过程化验中车间和技站关系的定义和维护。

➢输入指标管理：主要完成项目输入指标的添加与维护。

➢输出指标管理：主要完成项目输出指标的添加与维护。

➢公式定义：主要完成简单和复合公司的定义。

➢项目管理：主要完成化验项目的定义和维护。

➢曲线拟合管理：完成输入指标和复合指标的对应关系（无计算公式对应）。

➢报表定制：对报表进行定义和维护。

➢化验项目录入：对所有的化验对象对应的需化验的项目进行汇总，将汇总后的化验项目录入到系统中，作为在录入化验对象的化验标准时的数据参
照依据。

➢化验标准录入：将原燃料、中间物料、成品等化验对象采用的化验标准录入到系统中，作为生成化验采样的化验报告单的依据。

➢化验采样：将化验采样信息录入到系统中去，系统自动生成空白的化验报告单（化验结果数据录入单）。

➢化验结果数据录入：将化验采样信息录入到系统中后，系统会自动生成空白的化验报告单（化验结果数据录入单），操作员根据实际化验条件将化验
结果数据手工录入或直接从仪器接口读入到系统中。

➢化验报告审批：将化验结果数据录入到系统中后，操作员确认数据正确无误后，审核化验报告单，系统自动将化验报告送至相关领导进行化验报告
审批，系统自动将审批后的化验报告送至相关人员进行打印输出。

➢化验系统的报表输出：化验系统的报表主要提供化验报告单、化验分析台帐等。

4.5生产计划系统
按照公司生产调度和分厂生产调度的职责与权限，分别开发建立氧化铝、热电、煤气、供水等的生产计划管理。

●功能描述
生产计划是生产调度指挥的依据，是生产统计、经济技术指标管理的一项重要内容，主要为其他系统提供目标参考数据。

生产计划系统基于企业年度生产经营计划和各种生产因素，制定年度的生产计划；再根据年度生产计划，制定月生产计划，结合实际工艺进一步制定为旬、周、日生产计划、各类原材料计划、质量指标计划、技术指标计划、重要生产设备的运行台时计划、重要设备检修计划、能源计划等。

●主要功能
➢年度计划：基于企业年度生产经营计划，制定年度生产计划；
➢月生产计划：根据年度计划制定月生产计划；
➢旬生产计划：根据月生产计划制定旬生产计划；
➢周生产计划：根据月或旬生产计划制定周生产计划；
➢日生产计划：根据月、旬、周生产计划制定日生产计划；
4.6检斤管理系统
●功能描述
检斤系统主要是对现有的检斤磅秤进行集成，主要是针对原料采购，成品销售及厂内物资倒运、物资调拨过程进行的计量管理，通过自动采集检斤数据，实现检斤计量数据的监控、数据的查询、统计、汇总、并编制计量报表，实现数据共享，解决计量数据的真实性、唯一性、准确性和实时性的问题，为其它系统提供准确的基础数据。

●主要功能
➢自动读取检斤衡器数据：自动读取检斤衡器数据，并支持预置皮重功能；
➢自动计算净重：系统可以自动采集称重仪表传入的毛重．皮重信息，可自动统计净重，实现计量单据的自动打印，毛重．皮重不能手工输入，由计
算机直接从称重仪表采集，杜绝人为因素的干扰；
➢支持手动录入：对于未能自动采集的数据提供手动录入界面；
➢报表：根据检斤数据，可生成统计报表；
➢按各种条件进行查询统计，例如，车号，货物名称，发货单位，收货单位，规格，等级，称台号，操作员等；可以进行班、日、月、季报的统计汇总；
➢数据备份及恢复功能：可以把称重数据备份到指定的位置，并可以将备份的数据进行恢复，确保数据的安全；
4.7生产调度管理系统
按照公司、分厂、车间通用的氧化铝生产三级调度管理方式，分别开发建立公司、氧化铝、热电、煤气等的生产调度系统。

●功能描述
为生产的调度、管理人员和操作人员提供一个信息交互平台。

当调度、管理人员发现生产装置运行异常，可通过“调度管理”系统向相关车间操作人员发布调度指令，以便及时解决生产运行问题；反之，各车间操作人员也可通过该系统向调度管理人员汇报生产情况、请示处理方案。

生产调度系统通过传送文本或文档类型的调度指令来实现调度管理。

对调度指令的发送、接受和确认过程进行完整的记录，做到事务有据可查。

生成调度信息记录、调度生产报表和调度运行台帐。

●主要功能
➢调度指令编辑和发送：用于生产管理部门创建及发送调度指令。

调度指令本身可以是一段文本，也可以通过附件方式传送文件来提供更详细的信息。

➢调度指令到达提醒：通过使用消息机制，当一个调度指令创建并发送后，系统会通过多种方式提示该调度指令的接收用户，以保证调度指令下达的
及时性。

调度指令到达提醒的方式可根据用户需要采用待办事务提醒方式。

➢调度指令查看和确认：用于调度指令的接收用户查看调度指令的详细信息，并可回复信息或直接确认该调度指令。

系统记录每个接收用户查看调度指
令的时间、回复信息以及确认时间。

调度指令的发送用户可查看各接收用
户对该调度指令是否已查看、是否已确认以及具体的时间等。

➢调度指令查询：系统提供多种方式的调度指令信息列表供用户查看检索，包括未确认调度指令列表、发送列表、接收列表等。

系统提供查询工具供
用户进行自定义查询，用户可根据调度指令的发送时间、发送用户、接收
用户、标题与正文内容等多种条件进行组合查询。

➢调度信息记录：对调度信息交互平台的信息进行分类保存，形成调度信息记录。

➢调度生产报表的生成：对采集的生产信息和调度记录信息生成生产报表。

➢调度运行台帐：对采集的生产信息和调度记录信息生成调度运行台帐。

4.8计量和能源管理系统
●功能描述
计量和能源管理系统对生产过程能源生产、能源供应、能源消耗进行实时监控与管理，通过自动采集和人工录入的能源数据，对生产过程的能
源消耗量和单耗量进行统计和分析，编制各种能源报表与分析曲线等直观
图形，参照生产计划和消耗定额进行对比和分析，为生产管理、调度指挥、
岗位操作提供及时准确的能源数据信息，实时监控生产过程的能源状况，
有效控制能源消耗，便于及时发现耗能症结，及时采取节能措施，及时调
度指挥，及时操作，达到最大限度的减少生产能耗，降低生产成本，增加
生产效益。

●主要功能
➢对能源数据的实时采集：实时采集水、电、蒸汽、压缩空气、煤气、重油等能源的消耗数据，计算消耗量和单耗。

➢能源消耗动态分析，根据能耗数据实时动态分析生产能耗情况，寻找生产能耗症结，实现辅助决策。

➢实现能源信息自动化处理、能源信息表格和图形化分析、能源信息动态查询、能耗计划网上发布、能源消耗辅助考核。

➢能源消耗辅助平衡，根据能耗数据实现能耗预平衡，根据平衡结果找出能耗不平衡因素。

4.9物料平衡监控系统（氧化铝厂）
●功能描述
为保证氧化铝生产流程畅通，工艺过程稳定，实现设计的经济技术指标，达到提高产品产量，降低消耗、稳定高效的生产，必须要求氧化铝生产流程各
工艺过程的物料平衡。

在实际生产过程中由于影响因素复杂，难于用准确的数学模型描述，做到生产过程物料平衡必须实时准确的监控各工序的物位、料位、液位、压力、温度、流量、浓度等，管理系统包括对参数的设定、实时监控、高低限报警、报警信息的分类和统计、变化趋势和历史变化分析，为生产组织、调度指挥、技术管理、岗位操作等提供及时准确依据。

●主要功能
✓各工序物位、料位、液位、压力、温度、流量、浓度等参数设定；
✓报警高低限位设定与修改；
✓物料失衡的预警报警；
✓预警报警信息的分类和统计；
✓物料变化趋势和历史数据的分析。

4.10煤管管理系统（热电厂）
●功能描述
主要实现煤的收购、计划、计量、煤质分析、定价、入库、出库、报表生成、综合查询、动态图形等功能。

通过和计量系统的集成，可以对煤的出入库进行进行计量。

根据锅炉运行方式自动生成民煤质量和数量的需求采购计划，为实施采购提供依据。

根据供方长期供货质量的跟踪考核，建立供方档案。

主要功能
●录入数据：供货商、煤化验扣罚标准、煤定价标准、煤库存、供货商每天
进煤车数、原煤运输。

●事务处理：民煤收购、煤现场扣罚、煤化验、入库、煤出库、煤盘点。

●报表生成：生成日报、月报、年报。

●煤管动态图形显示：
1)各煤主供煤质量变化曲线图
2)月进煤粉量变化曲线图
4.11设备运行保障系统
●功能描述
设备保证系统是对主要生产设备的管理，分为动态和静态管理。

静态。