制漿造紙過程CIPS系統(tǒng)PCS的研究和實(shí)現(xiàn).pdf

1、CIPS(ComputerIntegratedProcessSystem)是一個復(fù)雜的綜合自動化系統(tǒng)，它是一種在自動化技術(shù)、信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和各種生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫將工廠全部生產(chǎn)經(jīng)營活動所需的信息集成起來，集控制、調(diào)度、管理、經(jīng)營、決策于一體，形成一個適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境不確定性和市場需求多變性的總體最優(yōu)的高質(zhì)量、高效益、高柔性的智能生產(chǎn)系統(tǒng)，它是解決流程工業(yè)復(fù)雜綜合自動化的一種有效途徑。CIPS將流程工業(yè)全集成自動化

2、系統(tǒng)分為三層：ERP(EnterpriseResourcePlan)層、MES(ManufectureExecutiveSystem)層、PCS(ProcessControlSystem)層。其中，ERP層采用以財務(wù)分析決策為核心的整體資源優(yōu)化技術(shù)，MES層采用綜合生產(chǎn)指標(biāo)為目標(biāo)的生產(chǎn)過程優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制與優(yōu)化管理技術(shù)，PCS層采用以產(chǎn)品質(zhì)量和工藝要求為目標(biāo)的先進(jìn)控制技術(shù)、常規(guī)控制技術(shù)以及智能優(yōu)化控制技術(shù)。通過ERP和MES層，完成內(nèi)

3、部物流以及生產(chǎn)過程成本的控制與管理等生產(chǎn)和管理活動，然后下達(dá)具體的生產(chǎn)指標(biāo)，在PCS層實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定、均衡、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和少污染目標(biāo)。因此PCS層是CIPS的基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)層。 本文結(jié)合制漿造紙CIPS體系結(jié)構(gòu)，針對美利紙業(yè)生產(chǎn)線流程控制系統(tǒng)，著重研究其中的PCS層的實(shí)現(xiàn)方法，主要工作包括兩大方面： 1、PCS層的體系結(jié)構(gòu)的研究及具體實(shí)現(xiàn)： PCS層包括廠級、車間級、現(xiàn)場儀表級的底層的檢測和控制，是由

4、多臺計算機(jī)和控制器構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)，它以現(xiàn)場總線通訊網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)PCS層的通訊和控制。設(shè)計中選用SIEMENS公司的PCS7(ProcessControlSystemVersion7th)系統(tǒng)，PCS7包括SIMATICS7PLC硬件和STEP7/WINCC等編程軟件，在PCS7系統(tǒng)中可以采用工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA/HART等現(xiàn)場總線構(gòu)成自上而下的通訊連接。PCS7的軟件提供PLC、Serve

5、r和0S(0perationStation)站軟件編程的開發(fā)平臺，在PCS7軟件中組態(tài)硬件、采用CFC(ContinuousFunctionChart)編制PLC的測控程序，產(chǎn)生的變量和0S畫面自動生成到0S軟件WinCC中。為工程師實(shí)現(xiàn)大的工廠級的DCS系統(tǒng)提供了良好的軟件平臺。本文介紹了現(xiàn)場總線的通訊機(jī)制，包括實(shí)時工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS現(xiàn)場總線。工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線源自商業(yè)以太網(wǎng)，同時兼容實(shí)時通訊協(xié)議，有效地避免了商用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)

6、傳輸?shù)牟淮_定性，文中介紹了SIEMENS的PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)，在這種工業(yè)以太網(wǎng)中引入IEEE1588時間片通訊機(jī)制，大大提高了工業(yè)以太網(wǎng)的通訊實(shí)時性，是完成工廠級和車間級網(wǎng)絡(luò)通訊的主要媒體；在車間級的控制器之間，可以采用PROFIBUS的通訊網(wǎng)絡(luò)；在儀表級的現(xiàn)場總線連接采用PROFIBUS-PA網(wǎng)絡(luò)。 2、車間級優(yōu)化控制算法的研究及仿真實(shí)現(xiàn)： 在CIPS系統(tǒng)中，要能夠根據(jù)車間的綜合技術(shù)指標(biāo)，將內(nèi)部的每個單回路控制