CN102033537A - 一种设备在线监测与优化控制系统 - Google Patents

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刘大礼
张斌
李孝连
陈波
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Abstract

本发明公开了一种设备在线监测与优化控制系统，该控制系统包括分散控制系统、管理信息系统和数据库，分散控制系统通过网络与管理信息系统连接，并将分散控制系统采集的数据实时安全地传输给管理信息系统；管理信息系统将接收到的数据信息进行处理，并集中到数据库中，通过人机交互平台显示出来。本发明技术先进、系统安全性高、内容完整、整体实用，通过设备的优化运行，实现了流程工业领域低能耗、低污染、低排放的节能减排目标，提高了流程工业企业的经济效益。

Description

一种设备在线监测与优化控制系统
技术领域
本发明涉及一种信息监控系统，具体地说是一种设备在线监测与优化控制系统。
背景技术
设备在线监测与优化控制系统具有类似在线监测功能的厂级监控信息系统(SIS)在国内外发电厂中已有广泛的应用，单项的各类优化控制软件在各类流程工业企业中也处于起步应用阶段。
随着中国经济的高速发展和城市化进程的加快，资源需求消耗也与日聚增，节能、降耗的压力也随之增大。目前国内多数企业都装备了先进的控制系统，管理信息系统也逐渐建立起来了。但基本上是管理归管理，控制归控制，使得效益的进一步提高受到了限制，流程工业企业为了降低成本，减少风险，实现全厂实时的高效、安全管理，于是管控一体化的在线监测与优化运行系统成为各企业考虑的一个重大课题。
相对离散型企业而言，流程工业的管、控信息化一直面对着艰难的集成化难题，再加上不同流程工业企业控制对象和生产工艺的特殊性，同一管、控信息系统很难在不同行业中应用推广。随着信息化的不断推进，甚至不少流程制造企业越来越面临着“信息孤岛、数据成灾、知识缺乏”的尴尬境地。随着企业自动化水平的提高和MIS系统的逐步完善，为适应对流程工业企业提出的环保和节能的两大硬性指标要求，企业管理者对生产过程中所有生产设备运行状况的实时在线监控和信息管理提出了新的要求。由数据处理成信息，再由信息上升到知识，是生产过程对于设备在线监测与优化控制系统的核心功能需求。而用知识管理信息，用信息管理数据，通过数据控制生产过程和设备，则是设备在线监测与优化控制系统体现其价值的关键。
流程工业企业既是关系到国家经济命脉的行业，同时也是造成资源消耗和环境污染的最大的行业。同时，流程工业企业也是技术含量高、工艺复杂的生产型企业，其安全性和经济性要求很高，这对流程工业企业的生产经营管理水平提出了很高的要求。通过信息技术的应用与创新，在关系到国家经济命脉的流程工业企业内实现低能耗、低污染、低排放的目标，这对国民经济的发展，保证其安全、稳定和持续经济地运行将具有重大意义。
目前通过解决流程工业的管、控信息一体化的集成化难题，对整厂设备在线监测和优化控制，达到对设备的优化运行(如燃烧优化、脱硫脱销优化、除尘优化、循环水供热应用)、耗差分析、性能计算、故障诊断等，最终达到全厂设备的节能、降耗、减排和安全运行，国内外还未有成功应用的报道。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种设备在线监测与优化控制系统，该控制系统技术先进、系统安全性高、内容完整、整体实用，通过设备的优化运行，实现了流程工业领域低能耗、低污染、低排放的节能减排目标，提高了流程工业企业的经济效益。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种设备在线监测与优化控制系统，其特征在于：该控制系统包括分散控制系统、管理信息系统和数据库，设置在数据采集点的分散控制系统通过网络与管理信息系统连接，网络将分散控制系统采集的数据实时安全地传输给管理信息系统；管理信息系统将接收到的数据信息进行处理，并集中到数据库中，通过人机交互平台显示出来。
本发明中，所述网络是总线式100MB-1000MB高速通讯网络，在TCP/IP协议下，以WEB方式组成信息网。人机交互平台将数据库中的数据以流程图、曲线、报表的形式显示出来。管理信息系统对原始数据进行分类、过滤和组合，将需要的数据转化为有用的信息。分散控制系统向管理信息系统单向传输数据。所述数据库包括燃烧优化模块、脱硫脱销优化模块、循环水供热应模块、耗差分析模块、性能计算模块、故障诊断模块。
本发明以流程工业企业(发电厂、炼钢厂、化工厂等)的数据信息流为主要研究对象，通过信息技术的应用与创新，在流程工业企业内实现低能耗、低污染、低排放的低碳经济。
本发明主要基于现场总线技术、模糊控制技术、动态建模技术、OPC互连技术、构件化模块技术、人工智能优化控制技术、在线监测技术、隔离网关技术、虚拟仿真技术等一系列的关键技术，在实时数据库基础上开发优化运行，如燃烧优化、脱硫优化、循环水供热应、耗差分析、性能计算、故障诊断等，为最终用户提供丰富的系统功能和完整的解决方案，可很好地实现生产流程图、历史曲线、运行报表、运行指标分析、优化运行指导或闭环控制、故障诊断、耗差分析、成本分析等功能。
本发明具有技术先进、投资小、开放性高、维护方便、功能齐全等特点，是企业实施自动化管理的必然趋势。同时该项目解决流程工业管控一体化应用系统在不同流程工业中软件模块的快速化开发和工程应用问题，可以二次开发并广泛应用于不同类型的流程工业企业，定将为流程工业企业取得良好的经济效益。
具体实施方式
一种设备在线监测与优化控制系统，该控制系统包括分散控制系统、管理信息系统和数据库，设置在各数据采集点的分散控制系统通过网络与管理信息系统连接，网络将分散控制系统采集的数据实时安全地传输给管理信息系统；管理信息系统将接收到的数据信息进行处理，并集中到数据库中，通过人机交互平台显示出来。
本发明所述的设备在线监测与优化控制系统是全厂的实时监控信息中心，介于DCS与MIS系统之间，通过将各生产设备控制系统联成一体的通讯网络，能有效地提供企业的安全运行及经济管理。该系统通过网络来进行数据交换，将所有DCS系统的实时数据安全、快速地传输到MIS系统，并且它本身不参与到DCS系统中去，保证了整个DCS系统的可靠性。而且，通过本发明将会有效地解决企业信息孤岛、数据灾难和知识化管理平台等问题。具体说明如下：
突破传统控制体系和管理体系的层级概念。通过网络来进行数据交换，将所有DCS系统(即分散控制系统)的实时数据安全、快速地传输到MIS系统(即管理信息系统-Management Information System)，解决了流程工业的管、控信息化一直面对着的艰难集成化难题。
连接企业运行的信息孤岛：以控制系统(以下简称DCS)为代表的设备自动化改造，大大提高了单元设备的自动化水平，但由于控制系统(DCS)的相对独立，也造成了大量的的信息孤岛。设备在线监测与信息管理系统处于DCS和管理信息系统(以下简称MIS)之间，将DCS的数据集中到实时数据库中，以流程图、曲线、报表的形式通过MIS、Internet、sms等各种途径提供给各类人员，无论何时何地，设备在线监测与信息管理系统都能够提供企业管理人员所需要的关于生产过程的任何数据。
及时清除数据灾难：流程工业企业的自动化和信息化改造，大大提高了各类工作人员的数据获取能力，但是大量数据得不到及时有效地处理，反而产生了很多负面效应。操作人员面对大量的参数和报警，往往导致误操作，而且维护人员面对大量(至少以“G”为数量单位)的历史数据，也无从下手，找不出有用的信息，决策人员根本看不到信息化投资的实际效益。设备在线监测与信息管理系统有效地对大量的原始数据进行分类、过滤和组合，将原始数据转化为有用的信息。这样，操作人员可以知道系统中发生了什么异常，维护人员可以了解到生产过程的运行指标，决策人员可以得到经济指标和决策依据。大量的数据不再因为无法处理而成灾，而是转化为有用的信息，成为促进流程工业管理水平的主要要素。
结构开放灵活。可以采集几乎所有的生产数据，与超过100种分散控制系统(DCS)、质量控制系统(QCS)、PLC、化验室系统(LIMS)有标准接口程序；对特殊的控制系统，可以提供接口开发工具；不仅与关系数据库有数据接口，还与许多应用程序及专家系统有标准接口；所有界面基于Web，客户端无须安装任何软件。
数据传输安全可靠。所有数据单向传输，即由控制系统传向设备在线监测与优化控制系统传输，再为ERP系统如SAP提供实时数据；系统网络与DCS系统网络之间在物理上是断开的，具有很高的可靠性；系统设备的故障不会影响控制系统的正常工作；DCS在向设备在线监测与优化控制系统提供数据时，不影响DCS系统的通讯负荷率。
生产过程数据从几百点到十万点可选，用户数从几个到上百个可选，取得DCS系统到实时数据服务器的数据刷新速度不大于2秒。采用先进的数据压缩技术，几十万点的生产数据可以在线存储多年，不需要大量的硬盘空间。所谓在线存储就意味着，调用几天的生产数据只需几秒钟。利用IT最新技术提供画面的动态显示效果，在Internet上用浏览器浏览各种动态画面，实现动态流程、报表、历史曲线等基本功能，并可以在所有终端实时显示和打印。
本发明以数据信息流为主要研究对象，在实时数据库基础上开发优化运行、耗差分析、性能计算、故障诊断等系统应用模块，达到设备优化运行、节能、降耗、减排的目的。在技术上主要通过突破传统控制体系和管理体系的层级概念，通过网络数据交换，有效解决信息孤岛、数据灾难和知识化管理平台等问题，通过优化控制软件模块和在线技术的开发利用来实现设备的低能耗、低污染、低排放。

Claims (6)

1.一种设备在线监测与优化控制系统，其特征在于：该控制系统包括分散控制系统、管理信息系统和数据库，设置在数据采集点的分散控制系统通过网络与管理信息系统连接，网络将分散控制系统采集的数据实时安全地传输给管理信息系统；管理信息系统将接收到的数据信息进行处理，并集中到数据库内；数据库内的数据通过人机交互平台显示出来。
2.根据权利要求1所述的设备在线监测与优化控制系统，其特征在于：所述网络是总线式100MB-1000MB高速通讯网络，在TCP/IP协议下，以WEB方式组成信息网。
3.根据权利要求1所述的设备在线监测与优化控制系统，其特征在于：人机交互平台将数据库中的数据以流程图、曲线、报表的形式显示出来。
4.根据权利要求1所述的设备在线监测与优化控制系统，其特征在于：管理信息系统对原始数据进行分类、过滤和组合，将需要的数据转化为有用的信息。
5.根据权利要求1所述的设备在线监测与优化控制系统，其特征在于：分散控制系统向管理信息系统单向传输数据。
6.根据权利要求1所述的设备在线监测与优化控制系统，其特征在于：所述数据库包括燃烧优化模块、脱硫脱销优化模块、循环水供热应模块、耗差分析模块、性能计算模块、故障诊断模块。
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