專利名稱：一種設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信息監(jiān)控系統(tǒng)，具體地說是一種設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景
設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)具有類似在線監(jiān)測功能的廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS) 在國內(nèi)外發(fā)電廠中已有廣泛的應(yīng)用，單項的各類優(yōu)化控制軟件在各類流程工業(yè)企業(yè)中也處 于起步應(yīng)用階段。
隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市化進程的加快，資源需求消耗也與日聚增，節(jié)能、 降耗的壓力也隨之增大。目前國內(nèi)多數(shù)企業(yè)都裝備了先進的控制系統(tǒng)，管理信息系統(tǒng)也逐 漸建立起來了。但基本上是管理歸管理，控制歸控制，使得效益的進一步提高受到了限制， 流程工業(yè)企業(yè)為了降低成本，減少風(fēng)險，實現(xiàn)全廠實時的高效、安全管理，于是管控一體化 的在線監(jiān)測與優(yōu)化運行系統(tǒng)成為各企業(yè)考慮的一個重大課題。
相對離散型企業(yè)而言，流程工業(yè)的管、控信息化一直面對著艱難的集成化難題，再 加上不同流程工業(yè)企業(yè)控制對象和生產(chǎn)工藝的特殊性，同一管、控信息系統(tǒng)很難在不同行 業(yè)中應(yīng)用推廣。隨著信息化的不斷推進，甚至不少流程制造企業(yè)越來越面臨著“信息孤島、 數(shù)據(jù)成災(zāi)、知識缺乏”的尷尬境地。隨著企業(yè)自動化水平的提高和MIS系統(tǒng)的逐步完善，為 適應(yīng)對流程工業(yè)企業(yè)提出的環(huán)保和節(jié)能的兩大硬性指標(biāo)要求，企業(yè)管理者對生產(chǎn)過程中所 有生產(chǎn)設(shè)備運行狀況的實時在線監(jiān)控和信息管理提出了新的要求。由數(shù)據(jù)處理成信息，再 由信息上升到知識，是生產(chǎn)過程對于設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)的核心功能需求。而用 知識管理信息，用信息管理數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)控制生產(chǎn)過程和設(shè)備，則是設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化 控制系統(tǒng)體現(xiàn)其價值的關(guān)鍵。
流程工業(yè)企業(yè)既是關(guān)系到國家經(jīng)濟命脈的行業(yè)，同時也是造成資源消耗和環(huán)境污 染的最大的行業(yè)。同時，流程工業(yè)企業(yè)也是技術(shù)含量高、工藝復(fù)雜的生產(chǎn)型企業(yè)，其安全性 和經(jīng)濟性要求很高，這對流程工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理水平提出了很高的要求。通過信息 技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新，在關(guān)系到國家經(jīng)濟命脈的流程工業(yè)企業(yè)內(nèi)實現(xiàn)低能耗、低污染、低排放 的目標(biāo)，這對國民經(jīng)濟的發(fā)展，保證其安全、穩(wěn)定和持續(xù)經(jīng)濟地運行將具有重大意義。
目前通過解決流程工業(yè)的管、控信息一體化的集成化難題，對整廠設(shè)備在線監(jiān)測 和優(yōu)化控制，達到對設(shè)備的優(yōu)化運行(如燃燒優(yōu)化、脫硫脫銷優(yōu)化、除塵優(yōu)化、循環(huán)水供熱 應(yīng)用)、耗差分析、性能計算、故障診斷等，最終達到全廠設(shè)備的節(jié)能、降耗、減排和安全運 行，國內(nèi)外還未有成功應(yīng)用的報道。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控 制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)技術(shù)先進、系統(tǒng)安全性高、內(nèi)容完整、整體實用，通過設(shè)備的優(yōu)化運行， 實現(xiàn)了流程工業(yè)領(lǐng)域低能耗、低污染、低排放的節(jié)能減排目標(biāo)，提高了流程工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟 效益。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于該控制系統(tǒng)包括分散控制系統(tǒng)、 管理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，設(shè)置在數(shù)據(jù)采集點的分散控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與管理信息系統(tǒng)連 接，網(wǎng)絡(luò)將分散控制系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)實時安全地傳輸給管理信息系統(tǒng)；管理信息系統(tǒng)將接 收到的數(shù)據(jù)信息進行處理，并集中到數(shù)據(jù)庫中，通過人機交互平臺顯示出來。
本發(fā)明中，所述網(wǎng)絡(luò)是總線式100MB-1000MB高速通訊網(wǎng)絡(luò)，在TCP/IP協(xié)議下，以 WEB方式組成信息網(wǎng)。人機交互平臺將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以流程圖、曲線、報表的形式顯示出 來。管理信息系統(tǒng)對原始數(shù)據(jù)進行分類、過濾和組合，將需要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的信息。分 散控制系統(tǒng)向管理信息系統(tǒng)單向傳輸數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)庫包括燃燒優(yōu)化模塊、脫硫脫銷優(yōu)化 模塊、循環(huán)水供熱應(yīng)模塊、耗差分析模塊、性能計算模塊、故障診斷模塊。
本發(fā)明以流程工業(yè)企業(yè)(發(fā)電廠、煉鋼廠、化工廠等)的數(shù)據(jù)信息流為主要研究對 象，通過信息技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新，在流程工業(yè)企業(yè)內(nèi)實現(xiàn)低能耗、低污染、低排放的低碳經(jīng) 濟。
本發(fā)明主要基于現(xiàn)場總線技術(shù)、模糊控制技術(shù)、動態(tài)建模技術(shù)、OPC互連技術(shù)、構(gòu)件 化模塊技術(shù)、人工智能優(yōu)化控制技術(shù)、在線監(jiān)測技術(shù)、隔離網(wǎng)關(guān)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)等一系 列的關(guān)鍵技術(shù)，在實時數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上開發(fā)優(yōu)化運行，如燃燒優(yōu)化、脫硫優(yōu)化、循環(huán)水供熱應(yīng)、 耗差分析、性能計算、故障診斷等，為最終用戶提供豐富的系統(tǒng)功能和完整的解決方案，可 很好地實現(xiàn)生產(chǎn)流程圖、歷史曲線、運行報表、運行指標(biāo)分析、優(yōu)化運行指導(dǎo)或閉環(huán)控制、故 障診斷、耗差分析、成本分析等功能。
本發(fā)明具有技術(shù)先進、投資小、開放性高、維護方便、功能齊全等特點，是企業(yè)實施 自動化管理的必然趨勢。同時該項目解決流程工業(yè)管控一體化應(yīng)用系統(tǒng)在不同流程工業(yè)中 軟件模塊的快速化開發(fā)和工程應(yīng)用問題，可以二次開發(fā)并廣泛應(yīng)用于不同類型的流程工業(yè) 企業(yè)，定將為流程工業(yè)企業(yè)取得良好的經(jīng)濟效益。
具體實施方式
一種設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括分散控制系統(tǒng)、管理信息系 統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，設(shè)置在各數(shù)據(jù)采集點的分散控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與管理信息系統(tǒng)連接，網(wǎng)絡(luò)將 分散控制系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)實時安全地傳輸給管理信息系統(tǒng)；管理信息系統(tǒng)將接收到的數(shù)據(jù) 信息進行處理，并集中到數(shù)據(jù)庫中，通過人機交互平臺顯示出來。
本發(fā)明所述的設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)是全廠的實時監(jiān)控信息中心，介于 DCS與MIS系統(tǒng)之間，通過將各生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)聯(lián)成一體的通訊網(wǎng)絡(luò)，能有效地提供企業(yè) 的安全運行及經(jīng)濟管理。該系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)來進行數(shù)據(jù)交換，將所有DCS系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)安 全、快速地傳輸?shù)組IS系統(tǒng)，并且它本身不參與到DCS系統(tǒng)中去，保證了整個DCS系統(tǒng)的可 靠性。而且，通過本發(fā)明將會有效地解決企業(yè)信息孤島、數(shù)據(jù)災(zāi)難和知識化管理平臺等問 題。具體說明如下
突破傳統(tǒng)控制體系和管理體系的層級概念。通過網(wǎng)絡(luò)來進行數(shù)據(jù)交換，將所有 DCS系統(tǒng)(即分散控制系統(tǒng))的實時數(shù)據(jù)安全、快速地傳輸?shù)組IS系統(tǒng)(即管理信息系 統(tǒng)-Management Information System)，解決了流程工業(yè)的管、控信息化一直面對著的艱難 集成化難題。4
連接企業(yè)運行的信息孤島以控制系統(tǒng)(以下簡稱DCS)為代表的設(shè)備自動化改 造，大大提高了單元設(shè)備的自動化水平，但由于控制系統(tǒng)(DCS)的相對獨立，也造成了大量 的的信息孤島。設(shè)備在線監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)處于DCS和管理信息系統(tǒng)(以下簡稱MIS) 之間，將DCS的數(shù)據(jù)集中到實時數(shù)據(jù)庫中，以流程圖、曲線、報表的形式通過MISJnternet、 sms等各種途徑提供給各類人員，無論何時何地，設(shè)備在線監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)都能夠提供 企業(yè)管理人員所需要的關(guān)于生產(chǎn)過程的任何數(shù)據(jù)。
及時清除數(shù)據(jù)災(zāi)難流程工業(yè)企業(yè)的自動化和信息化改造，大大提高了各類工作 人員的數(shù)據(jù)獲取能力，但是大量數(shù)據(jù)得不到及時有效地處理，反而產(chǎn)生了很多負面效應(yīng)。操 作人員面對大量的參數(shù)和報警，往往導(dǎo)致誤操作，而且維護人員面對大量(至少以“G”為數(shù) 量單位)的歷史數(shù)據(jù)，也無從下手，找不出有用的信息，決策人員根本看不到信息化投資的 實際效益。設(shè)備在線監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)有效地對大量的原始數(shù)據(jù)進行分類、過濾和組合， 將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的信息。這樣，操作人員可以知道系統(tǒng)中發(fā)生了什么異常，維護人員 可以了解到生產(chǎn)過程的運行指標(biāo)，決策人員可以得到經(jīng)濟指標(biāo)和決策依據(jù)。大量的數(shù)據(jù)不 再因為無法處理而成災(zāi)，而是轉(zhuǎn)化為有用的信息，成為促進流程工業(yè)管理水平的主要要素。
結(jié)構(gòu)開放靈活。可以采集幾乎所有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，與超過100種分散控制系統(tǒng) (DCS)、質(zhì)量控制系統(tǒng)0!CS)、PLC、化驗室系統(tǒng)(LIMQ有標(biāo)準(zhǔn)接口程序；對特殊的控制系統(tǒng)， 可以提供接口開發(fā)工具；不僅與關(guān)系數(shù)據(jù)庫有數(shù)據(jù)接口，還與許多應(yīng)用程序及專家系統(tǒng)有 標(biāo)準(zhǔn)接口 ；所有界面基于Web，客戶端無須安裝任何軟件。
數(shù)據(jù)傳輸安全可靠。所有數(shù)據(jù)單向傳輸，即由控制系統(tǒng)傳向設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化 控制系統(tǒng)傳輸，再為ERP系統(tǒng)如SAP提供實時數(shù)據(jù)；系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之間在物理上 是斷開的，具有很高的可靠性；系統(tǒng)設(shè)備的故障不會影響控制系統(tǒng)的正常工作；DCS在向設(shè) 備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)時，不影響DCS系統(tǒng)的通訊負荷率。
生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)從幾百點到十萬點可選，用戶數(shù)從幾個到上百個可選，取得DCS系 統(tǒng)到實時數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)刷新速度不大于2秒。采用先進的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，幾十萬點的 生產(chǎn)數(shù)據(jù)可以在線存儲多年，不需要大量的硬盤空間。所謂在線存儲就意味著，調(diào)用幾天的 生產(chǎn)數(shù)據(jù)只需幾秒鐘。利用IT最新技術(shù)提供畫面的動態(tài)顯示效果，在hternet上用瀏覽 器瀏覽各種動態(tài)畫面，實現(xiàn)動態(tài)流程、報表、歷史曲線等基本功能，并可以在所有終端實時 顯示和打印。
本發(fā)明以數(shù)據(jù)信息流為主要研究對象，在實時數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上開發(fā)優(yōu)化運行、耗差 分析、性能計算、故障診斷等系統(tǒng)應(yīng)用模塊，達到設(shè)備優(yōu)化運行、節(jié)能、降耗、減排的目的。在 技術(shù)上主要通過突破傳統(tǒng)控制體系和管理體系的層級概念，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換，有效解決 信息孤島、數(shù)據(jù)災(zāi)難和知識化管理平臺等問題，通過優(yōu)化控制軟件模塊和在線技術(shù)的開發(fā) 利用來實現(xiàn)設(shè)備的低能耗、低污染、低排放。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于該控制系統(tǒng)包括分散控制系統(tǒng)、 管理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，設(shè)置在數(shù)據(jù)采集點的分散控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與管理信息系統(tǒng)連 接，網(wǎng)絡(luò)將分散控制系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)實時安全地傳輸給管理信息系統(tǒng)；管理信息系統(tǒng)將接 收到的數(shù)據(jù)信息進行處理，并集中到數(shù)據(jù)庫內(nèi)；數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)通過人機交互平臺顯示出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)是總 線式100MB-1000MB高速通訊網(wǎng)絡(luò)，在TCP/IP協(xié)議下，以TOB方式組成信息網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于人機交互平臺 將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以流程圖、曲線、報表的形式顯示出來。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于管理信息系統(tǒng) 對原始數(shù)據(jù)進行分類、過濾和組合，將需要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有用的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于分散控制系統(tǒng) 向管理信息系統(tǒng)單向傳輸數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)庫包 括燃燒優(yōu)化模塊、脫硫脫銷優(yōu)化模塊、循環(huán)水供熱應(yīng)模塊、耗差分析模塊、性能計算模塊、故 障診斷模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種設(shè)備在線監(jiān)測與優(yōu)化控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括分散控制系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫，分散控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與管理信息系統(tǒng)連接，并將分散控制系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)實時安全地傳輸給管理信息系統(tǒng)；管理信息系統(tǒng)將接收到的數(shù)據(jù)信息進行處理，并集中到數(shù)據(jù)庫中，通過人機交互平臺顯示出來。本發(fā)明技術(shù)先進、系統(tǒng)安全性高、內(nèi)容完整、整體實用，通過設(shè)備的優(yōu)化運行，實現(xiàn)了流程工業(yè)領(lǐng)域低能耗、低污染、低排放的節(jié)能減排目標(biāo)，提高了流程工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟效益。
文檔編號G05B19/418GK102033537SQ20101061059
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉大禮, 張斌, 李孝連, 陳波 申請人:南京磊能自動化技術(shù)有限公司