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金陵石化煉油廠NR_CIMS工程
  • 企業:控制網     領域:工控機    
  • 點擊數:2582     發布時間:2003-11-06 10:34:00
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苗  健

作為集團公司的二級企業,我廠1998年4月提出了CIMS應用示范項目的申請,完成了項目可行性論證、初步設計,1999年11月與集團公司簽定了CIMS應用示范工程的項目合同書,明確了該項目的研究目標、研究內容和研發進度。2000年3月通過了集團公司信息管理部組織的項目中期檢查和詳細設計評審。根據設計,全面實施了實時數據庫平臺的建設,完成了各項應用系統的開發和集成,完成了合同書中規定完成的各項任務。2000年11月,順利通過了集團公司組織的CIMS專家組的驗收和集團公司科技成果的鑒定。
在煉廠CIMS示范工程項目中,我們依據“效益驅動”的原則,緊緊抓住產生效益的環節,圍繞生產過程,以物流為主線,確定項目的開發內容。首先完成了總體設計,建立了全廠光纖網絡和數據模型等支撐環境,再重點突破,實施了計劃優化、動態調度、油品儲運、質量管理等應用系統,為CIMS示范工程的完成打下了良好的基礎。
NR_CIMS系統的總體結構如圖1所示。


圖1  NR-CIMS系統總體結構圖

1  建立CIMS示范工程支撐環境
CIMS示范工程支撐環境主要包括網絡、工廠數據模型及其數據庫系統、系統信息的集成平臺等。
1.1  網絡支撐環境的建立
本著CIMS網絡系統要實現實時控制網絡與管理信息網絡集成的原則,我們采用ATM技術,以ATM 155M為全廠主干。以星型和環型相結合的拓撲結構,以工廠網絡中心為中心節點,下設重催、鉑重整、焦化、油品四個分中心。中心節點分別以光纖連接各分中心,各分中心之間分別以光纖連接成環。分中心至終端用戶節點采用快速Ethernet技術。各裝置DCS系統分別配置實時數據庫網絡接口,實現實時網絡和管理網絡的連接。全廠共連有網絡節點50多個,光纖總長為42公里,實現了光纖到裝置,到罐區、到碼。

1.2  全廠數據模型的建立
經過系統分析,明確了操作層中的裝置生產數據、儲罐數據、質量數據等各種業務數據及其相互之間的關系,設備層中數據類型、表示方式、更新頻率、采集方式、傳輸方式和存儲方式等;控制層中的關鍵工藝參數、控制方式及對于生產運行和設備保障的具體要求;調度層中的生產指揮、異常事故處理所需的信息范圍;管理層中的生產管理和經營管理以及決策層中廠領導決策時需要的信息等,并著重分析各層之間的數據關系。應用軟件工程方法,制定設計方案,逐步建立和完善了全廠的數據模型,使其成為CIMS系統運行的堅實基礎,并在此基礎上建立了全廠統一的數據編碼體系,包括裝置側線、工藝編號、質量信息、油品、設備等等。保證了數據的開放性、穩定性、完整一致性和可擴充維護性。為各種應用功能的開發提供了一個有效的信息集成環境。這一集成環境不會因為以后的組織機構或者人事等諸多因素的變更而影響系統的正常進行和功能擴展。
1.3  全廠關系型數據庫和實時數據庫的集成
全廠數據模型是實現全廠信息集成的基礎,而全廠關系型數據庫和實時數據庫是全廠數據模型的具體實現,為此,將全廠數據模型應用CASE工具直接轉換成全廠關系數據庫和全廠實時數據庫,并建立了應用數據庫和數據倉庫。
全廠關系數據庫采用ORACLE 8I的系統平臺,按照數據模型建立相應的數據庫;以此為基礎,建立各功能系統的數據庫和數據視圖,形成數據倉庫,以滿足不同功能系統的需求。
根據數據采集、共享頻率的需求,以Honeywell的Uniformance為系統平臺建立了全廠實時數據庫,用于存放全廠生產裝置的實時工藝數據。目前全廠9套DCS系統及2套非DCS的數采系統的實時工藝數據已全部采集到實時數據庫中,實現了5597個實時工藝數據點和部分油罐實時液位數據的實時采集,組態了240幅裝置流程實時數據畫面和100多個關系數據畫面。有關領導和部門在辦公室,甚至出差在外都可以通過網絡實時掌握全廠生產動態,為科學管理和決策提供了有效的手段。關系數據庫和實時數據庫都是建立在統一數據模型和數據編碼基礎上,實現兩庫聯動,數據交換十分便捷可靠。
1.4  CIMS工程的應用集成平臺的建立
在實現數據平臺集成開發,CIMS應用系統建立的過程中,由于應用對象的動態變化特性,如果使用傳統的直接編程方法開發,將使得建立的應用系統缺乏健壯性和靈活性。為此,我們特別注意了應用集成平臺的開發和建立。應用組合軟件技術,針對CIMS項目應用系統的需求,我們開放了相應的應用系統軟件組態平臺,如生產動態調度系統平臺、計劃統計系統平臺、油品儲運系統平臺、質量檢查系統平臺、油品移動關系可視化建模工具等。在各個平臺上,可根據用戶的具體要求,進行功能組態,包括錄入界面、數據組織、顯示和報表輸出等。由于應用組態平臺的靈活方便,可靠性高,用戶可直接參與組態,彌合了開發人員與用戶的界限,使其融為一個整體,調動了用戶的積極性,實現了CIMS中人力資源和智能資源的集成,這是在這么短的時間內該項目得以順利完成的一個重要因素。
2  應用系統的開發
在CIMS示范工程中,我們開發了計劃優化和生產統計系統、生產調度系統、油品儲運系統、計量管理系統、質量管理系統、綜合信息查詢系統及APC 先進控制系統等七個應用系統。
生產計劃系統應用訊博公司計劃優化、原油評價數據庫系統的商品化軟件,并與自行研制的軟件系統進行有機集成,實現可視化建模、線性規劃求解,生成全廠年度、季度、月度生產計劃。生產統計是生產過程實際情況的匯總,在CIMS系統中實現了生產統計、原油統計、能耗統計和綜合統計功能,確保了生產統計數據可靠性、一致性、時效的快速性及統計方法科學性。
油品儲運系統是全廠生產管理環節的重要組成部分之一,該系統還包括油品進出廠管理,罐量計算的功能,可以實時推算出生產裝置各個側線的生產量、消耗量,可以按班實現全廠物料平衡。系統實現過程中還實時動態地保存了原料供給、生產加工損耗、油品儲存、油品銷售之間的油品動態移動關系。人機界面采取圖形可視化方式,簡捷直觀,有關領導、管理部門、生產裝置可直接通過瀏覽器查看油品動態移動關系,并可以再現油品動態移動關系的歷史數據。
生產調度系統是將廠部決策層意圖轉換成生產指令下達到車間,生產狀況上傳到決策層的樞紐執行部分,是保證全廠生產安、穩、長、滿、優的關鍵所在,以往的調度以計劃調度和應急調度相結合的形式,沒有實現生產進程中各種狀態實時動態調度。由于CIMS示范工程的基礎工作所提供的良好支撐環境,生產調度系統可以實現全廠范圍內按組分劃分的動態調度。動態調度可以通過可視化界面實時查看全廠范圍內某種組份的產出、儲存和消耗關系。以重整料動態調度為例,可以實時采集涉及到產出重整料裝置的生產量、重整料罐區油罐動態數據、消耗的重整料裝置量等相關數據,對重整料計劃的完成情況,重整料原料供應情況、加工裝置生產負荷情況、重整料罐區儲存情況,實現實時、量化的實時監視,并通過重整料物料平衡模型,實時計算并顯示出重整料系統可以維持生產的時間和生產量。完成這些功能涉及到的環節很多,數據量很大,實時性要求很強。除了重整料動態調度系統,其他組分的動態調度,如蠟油、渣油等的動態調度均可通過組態工具完成。
質量管理系統實現了全廠所有餾出口、半成品質量數據的實時錄入、網上查詢、數據庫管理等功能,實現了質量檢查組的質量數據檢查審核功能。其數據與其他應用系統數據高度集成,為質量數據及時返回到生產車間或DCS系統中打下了良好的基礎。目前質量數據可通過網絡、瀏覽器直接查詢,為生產車間及時調整生產操作提供了依據。
計量管理系統是生產過程中的重要組成部分,與其他應用系統緊密相關。計量系統中采集了全廠各生產裝置側線的計量數據,公司內部與其它生產廠的互供料數據及公用工程中水、電、汽、風、蒸汽等能耗數據,為生產調度、全廠物料平衡和領導決策提供可靠的保證。計量系統實現的互供料系統和成品油出廠計量數據的實時監測,為調度、管理人員提供了指揮生產的依據;計量系統還實現了能耗數據的收集,實現了自動匯總、輔助平衡,為生產統計提供了信息基礎。
綜合信息查詢系統采用Browse/Server方式,通過Web技術進行數據發布。信息主要依據實時數據庫中各生產裝置的實時數據和管理數據庫中存儲的生產、計量、能耗、質量管理數據,從不同角度來組織視圖,建立統一界面和形式多樣的顯示方式:有實時流程圖、表格、趨勢、棒圖、餅圖等。用戶終端只需通過瀏覽器,便可隨時瀏覽生產信息,甚至在外地也同樣可以通過INTERNET隨時查詢生產情況。
APC先進控制系統是石化CIMS示范工程中的重要組成部分。在集團公司的總體安排和協調下,我們先后完成了連續重整裝置、重油催化裂化裝置的APC先進控制項目,三套常減壓裝置的APC控制也正在實施中。已經投用的連續重整、重油催化裝置的8套APC控制器投用率均在90%以上,為生產裝置的平穩運轉發揮了不可缺少的作用,獲得顯著的經濟效益。值得我們欣慰的是,在實踐中我們摸索出了一套行之有效的APC控制的實施方法和管理方法,為今后的先進控制項目管理提供了寶貴的經驗。

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