專利名稱：氧化鋁生產管控一體化集成系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氧化鋁行業(yè)的生產管控集成系統(tǒng)。
背景技術：
從80年代以來經過近20年的發(fā)展，可以說氧化鋁企業(yè)生產一線的自動化程度得到了大大的改觀。從大窯燃燒DCS控制系統(tǒng)建立到各工藝流程控制系統(tǒng)的廣泛應用，生產控制層基本上完全實現了自動化，這就為實施生產信息管理自動化奠定了基礎，同時也勢必產生這樣的需求。
然而，目前氧化鋁企業(yè)仍然存在許多問題。
1、橫向信息不能共享由于氧化鋁生產工藝相當復雜，從原料進場到破碎后基本上是一套連續(xù)的管道化的化工性質的生產流程，物料在流程中經過多次的高溫、高壓、強堿環(huán)節(jié)，最后從半成品氫氧化鋁到氧化鋁要經過大窯復雜的焙燒過程。由于各工藝環(huán)節(jié)的復雜性，控制系統(tǒng)在設計中都是有不同專業(yè)特長的集成商實時完成，這樣造成生產中控制系統(tǒng)專業(yè)性發(fā)展和采用不同控制生產廠商的控制產品，逐漸的在生產流程中形成許多控制系統(tǒng)“孤島”(如原料場輸送控制、石灰爐控制、高壓溶出沉降控制和焙燒控制，同時還有質檢化驗、能源計量等)。各系統(tǒng)之間控制自成一體，信息不能相互兼容信息需要重復多次的輸入存在很大的冗余；同時也存在大量的垃圾信息；信息交流的一致性無法保證，系統(tǒng)之間難于進行信息共享，生產管理和調度也難于統(tǒng)攬全局?！肮聧u”的問題已經嚴重地阻礙了企業(yè)控制水平發(fā)展的整體進程，致使企業(yè)在進行新一輪投資投入時，瞻前顧后，難于決斷。
例如在氧化鋁企業(yè)都建有熱電廠生產高壓蒸汽供給氧化鋁的關鍵工序高壓溶出(拜爾法生產工藝)使用，蒸汽的壓力、溫度和流量直接影響到生產的穩(wěn)定，又如空壓站循環(huán)水直接影響到沉降和赤泥沖洗和排除工序，但是在生產區(qū)域和控制管理中又相對獨立，各自設計了DCS或PLC控制系統(tǒng)，實現了生產控制自動化。在沒有建立生產信息管理自動化系統(tǒng)前，這些控制系統(tǒng)是相對獨立的，沒有信息交互。在生產工藝流程上這些關節(jié)的工藝參數是密切相關的，是一種上下流程關系，比如說高壓溶出崗位要實時掌握蒸汽量參數，及時調整溶出工序物料流量。
2、縱向信息不暢通在氧化鋁企業(yè)生產指揮的核心是生產運行部，是生產管理的職能部門，是公司生產經營活動的指揮中心，負責生產的組織、協(xié)調和平衡工作。其根據生產計劃情況，對生產進行有效的指揮、監(jiān)督、控制和協(xié)調，使生產均衡、穩(wěn)定、高效的運行，全面完成生產經營計劃。
例如在生產信息管理自動化系統(tǒng)建立之前，生產運行部指揮生產的主要手段是電話。在生產中出現問題時，生產運行部在下情上達和上情下達的基礎上，需要及時的提出處理方案和措施并匯報，盡可能的減少事故帶來的損失。通過電話了解各生產機構的生產運行情況，定時詢問定時記錄指揮生產。這種縱向信息的溝通實時性差，人為因素多，信息量有限，信息不暢通。
3、企業(yè)信息不能集成氧化鋁企業(yè)中主要劃分成氧化鋁生產主流流程和其它輔助流程，涉及的生產和管理單位分布全廠。雖然產品只有氫氧化鋁和氧化鋁，但是主體生產需要的能源原料、生產過程、生產工藝、生產技術各不相同；各分廠的控制系統(tǒng)雖然也有一些數據上傳到分公司，但沒有形成完整的企業(yè)級信息上傳標準及流程。尚沒有形成一個統(tǒng)一的集成控制平臺處理各種生產過程數據，無法分析和協(xié)調生產過程之間的相互制約因素，從而協(xié)調進行全局的優(yōu)化控制、協(xié)調調度。建立一個企業(yè)級的生產過程控制平臺，有助于達到所有生產過程數據集成，使生產計劃、生產調度與生產過程控制有機結合起來。
例如氧化鋁廠包含有從礦石原料堆場、原料磨制、石灰燒制、配料、預脫硅、壓煮溶出、沉降分離、種子過慮、焙燒出成品氧化鋁的拜耳法氧化鋁生產工藝過程的完整的各工序的建設。同時，擴建與其配套的熱電部分。它的生產主要分為五大部分，原料制備部分、壓煮溶出部分、母液蒸發(fā)部分、種子過慮部分、焙燒部分。計算機控制系統(tǒng)和過程檢測儀表都是以工序和設備為單元的獨立系統(tǒng)，都是對本工序和設備范圍內完成控制和數據采集任務，沒有實現整個生產流程的控制集成和信息共享。
生產的整個過程中物流與信息流是相伴而行的。在生產信息管理自動化建立之前生產信息無論從數據的實時性、數據的可靠性、數據的完整性、數據的流動性方面都是滯后的，整體開來是不暢通的。

發(fā)明內容
針對上述存在的問題，本發(fā)明開發(fā)的目的在于提供一種氧化鋁生產管控一體化集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)以生產數據集成、生產業(yè)務集成、生產過程分析與優(yōu)化為一體，能夠實現生產工藝過程信息、化驗及檢測信息、設備運行狀態(tài)信息、計量信息的集中管理，并且能夠實現生產實時數據與生產管理靜態(tài)數據的有機結合。
為實現上述目的，本發(fā)明一種氧化鋁生產管控一體化集成系統(tǒng)包括數據采集模層、數據集中層和數據應用層；其中，所述數據采集層通過采用具有協(xié)議轉換、安全隔離和數據緩存的控制通訊接口機連接控制系統(tǒng)，進行生產過程的實時數據采集并轉化為統(tǒng)一格式，然后通過以太網絡傳輸到所述數據集中層，所述控制系統(tǒng)包括生產控制系統(tǒng)和熱電控制系統(tǒng)；所述數據集中層用于對所采集的數據進行加工、處理、分析、存儲和發(fā)布，并傳輸給數據應用層，同時根據各個工序的要求，在各個控制系統(tǒng)之間進行數據傳輸；所述數據應用層根據數據采集和處理的信息，建立與生產管理相應的應用系統(tǒng)。
進一步地，所述生產控制系統(tǒng)包括原料制備控制系統(tǒng)、壓煮溶出控制系統(tǒng)、母液蒸發(fā)控制系統(tǒng)、種子過慮控制系統(tǒng)和焙燒控制系統(tǒng)；所述原料制備控制系統(tǒng)、壓煮溶出控制系統(tǒng)、母液蒸發(fā)控制系統(tǒng)、種子過慮控制系統(tǒng)和焙燒控制系統(tǒng)分別通過所述接口機與各控制系統(tǒng)的上位機連接，所述接口機采集各控制系統(tǒng)上位機的數據，并傳輸給所述數據集中層。
進一步地，所述數據集中層還包括網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像頭、視頻服務器、網絡交換機和顯示屏，攝像頭設置在生產線上，所述攝像頭采集圖像信號后轉換為數字輸給所述視頻服務器進行圖像信號模擬數字轉換和壓縮，然后傳輸給所述網絡交換機進行視頻流傳輸，最后通過所述顯示屏顯示。
進一步地，所述數據集中層還包括顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)由背投影單元、信號處理器、信號接口機和一體化機架組成，所述背投影單元帶有VGA信號接口，用于顯示工藝流程圖、實時和歷史數據趨勢曲線、視頻監(jiān)視圖像；所述信號處理器輸入端對應VGA信號源，輸出端對應每個背投影單元的信號輸入端，完成整個視窗分割到對應顯示單元，信號處理器帶有網絡接口或RS-232接口，接收來自另一臺終端對分割圖像的命令；所述信號接口機向所述背投影單元提供信號源。
進一步地，所述數據應用層建立的與生產管理相應的應用系統(tǒng)包括辦公自動化管理系統(tǒng)、生產計劃系統(tǒng)、生產統(tǒng)計系統(tǒng)、生產查詢分析系統(tǒng)、調度指揮信息管理系統(tǒng)、物料平衡監(jiān)控系統(tǒng)、質量檢查與化驗分析系統(tǒng)、生產過程數據分析系統(tǒng)、質量跟蹤管理系統(tǒng)、計量檢測與檢斤計顯示系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、設備管理系統(tǒng)、技術管理系統(tǒng)和安全管理系統(tǒng)。
本發(fā)明是一個集生產數據集成、生產業(yè)務集成、生產過程分析與優(yōu)化、系統(tǒng)集成為一體，能夠實現生產工藝過程信息、化驗及檢測信息、設備運行狀態(tài)信息、計量信息的集中管理，并且能夠實現生產實時數據與生產管理靜態(tài)數據的有機結合；此外，本發(fā)明實現了工藝過程控制系統(tǒng)、生產管理業(yè)務系統(tǒng)、生產過程優(yōu)化的集成，是生產過程與經營管理之間信息互通的橋梁，為企業(yè)經營管理實時性、全面性和高效性提供保障。本發(fā)明還能夠實現生產實時數據與生產管理靜態(tài)數據的有機結合以及數據的縱橫向傳輸，對于優(yōu)化組織生產、提高產量、保證質量、減少消耗、降低生產成本、節(jié)省勞動定員、減輕工作強度和增加生產效益等方面均得到很大改善。


圖1為本發(fā)明結構示意圖；圖2為網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結構圖；圖3為顯示系統(tǒng)的結構圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括數據采集層1、數據集中層2和數據應用層3，數據采集層1通過采用具有協(xié)議轉換、安全隔離和數據緩存的控制通訊接口機連接控制系統(tǒng)，進行生產過程的實時數據采集并轉化為統(tǒng)一格式，然后通過以太網絡傳輸到數據集中層2，控制系統(tǒng)包括生產控制系統(tǒng)4和熱電控制系統(tǒng)5；數據集中層2通過關系數據庫、實時數據庫、應用服務器等對所采集的數據進行加工、處理、分析和存儲，并傳輸給數據應用層3，同時根據各個工序的要求，在各個控制系統(tǒng)之間進行數據傳輸；數據應用層3根據數據采集和處理的信息，建立與生產管理相應的應用系統(tǒng)。
生產控制系統(tǒng)4包括原料制備控制系統(tǒng)6、壓煮溶出控制系統(tǒng)7、母液蒸發(fā)控制系統(tǒng)8、種子過慮控制系統(tǒng)9和焙燒控制系統(tǒng)10；原料制備控制系統(tǒng)6、壓煮溶出控制系統(tǒng)7、母液蒸發(fā)控制系統(tǒng)8、種子過慮控制系統(tǒng)9和焙燒控制系統(tǒng)10分別通過接口機與各控制系統(tǒng)的上位機連接，接口機采集各控制系統(tǒng)上位機的數據，并傳輸給數據集中層2。
數據應用層3建立的與生產管理相應的應用系統(tǒng)包括辦公自動化管理系統(tǒng)40、生產計劃系統(tǒng)41、生產統(tǒng)計系統(tǒng)42、生產查詢分析系統(tǒng)43、調度指揮信息管理系統(tǒng)44、物料平衡監(jiān)控系統(tǒng)45、質量檢查與化驗分析系統(tǒng)46、生產過程數據分析系統(tǒng)47、質量跟蹤管理系統(tǒng)48、計量檢測與檢斤計顯示系統(tǒng)49、能源管理系統(tǒng)50、設備管理系統(tǒng)51、技術管理系統(tǒng)52和安全管理系統(tǒng)53。
如圖2所示，數據集中層2的網絡視頻監(jiān)系統(tǒng)30包括攝像頭61、視頻服務器62、網絡交換機63和顯示屏64，攝像頭61設置在生產線上，攝像頭采集圖像信號后轉換為數字信號傳輸給視頻服務器62進行圖像信號模擬數字轉換和壓縮，然后傳輸給網絡交換機63進行視頻流傳輸，最后通過顯示屏64顯示。
如圖3所示，還包括顯示系統(tǒng)31，該顯示系統(tǒng)31由背投影單元73、信號處理器72、信號接口機71和一體化機架(未示出)組成，背投影單元73帶有VGA信號接口，用于顯示工藝流程圖、實時和歷史數據趨勢曲線、視頻監(jiān)視圖像；信號處理器72輸入端對應VGA信號源，輸出端對應每個背投影單元73的信號輸入端，完成整個視窗分割到對應顯示單元，信號處理器72帶有網絡接口或RS-232接口，接收來自另一臺終端對分割圖像的命令；信號接口機71向背投影單元73提供信號源。
權利要求
1.一種氧化鋁生產管控一體化集成系統(tǒng)，其特征在于，包括數據采集模層、數據集中層和數據應用層；其中，所述數據采集層通過采用具有協(xié)議轉換、安全隔離和數據緩存的控制通訊接口機連接控制系統(tǒng)，進行生產過程的實時數據采集并轉化為統(tǒng)一格式，然后通過以太網絡傳輸到所述數據集中層，所述控制系統(tǒng)包括生產控制系統(tǒng)和熱電控制系統(tǒng)；所述數據集中層用于對所采集的數據進行加工、處理、分析、存儲和發(fā)布，并傳輸給數據應用層，同時根據各個工序的要求，在各個控制系統(tǒng)之間進行數據傳輸；所述數據應用層根據數據采集和處理的信息，建立與生產管理相應的應用系統(tǒng)。
2.根據權利要求1所述的一種氧化鋁生產管控一體化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述生產控制系統(tǒng)包括原料制備控制系統(tǒng)、壓煮溶出控制系統(tǒng)、母液蒸發(fā)控制系統(tǒng)、種子過慮控制系統(tǒng)和焙燒控制系統(tǒng)；所述原料制備控制系統(tǒng)、壓煮溶出控制系統(tǒng)、母液蒸發(fā)控制系統(tǒng)、種子過慮控制系統(tǒng)和焙燒控制系統(tǒng)分別通過所述接口機與各控制系統(tǒng)的上位機連接，所述接口機采集各控制系統(tǒng)上位機的數據，并傳輸給所述數據集中層。
3.根據權利要求1或2所述的一種氧化鋁生產管控一體化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述數據集中層還包括網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像頭、視頻服務器、網絡交換機和顯示屏，攝像頭設置在生產線上，所述攝像頭采集圖像信號后轉換為數字輸給所述視頻服務器進行圖像信號模擬數字轉換和壓縮，然后傳輸給所述網絡交換機進行視頻流傳輸，最后通過所述顯示屏顯示。
4.根據權利要求3所述的一種氧化鋁生產管控一體化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述數據集中層還包括顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)由背投影單元、信號處理器、信號接口機和一體化機架組成，所述背投影單元帶有VGA信號接口，用于顯示工藝流程圖、實時和歷史數據趨勢曲線、視頻監(jiān)視圖像；所述信號處理器輸入端對應VGA信號源，輸出端對應每個背投影單元的信號輸入端，完成整個視窗分割到對應顯示單元，信號處理器帶有網絡接口或RS-232接口，接收來自另一臺終端對分割圖像的命令；所述信號接口機向所述背投影單元提供信號源。
5.根據權利要求4所述的一種氧化鋁生產管控一體化集成系統(tǒng)，其特征在于，所述數據應用層建立的與生產管理相應的應用系統(tǒng)包括辦公自動化管理系統(tǒng)、生產計劃系統(tǒng)、生產統(tǒng)計系統(tǒng)、生產查詢分析系統(tǒng)、調度指揮信息管理系統(tǒng)、物料平衡監(jiān)控系統(tǒng)、質量檢查與化驗分析系統(tǒng)、生產過程數據分析系統(tǒng)、質量跟蹤管理系統(tǒng)、計量檢測與檢斤計顯示系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)、設備管理系統(tǒng)、技術管理系統(tǒng)和安全管理系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氧化鋁生產管控一體化集成系統(tǒng)，包括數據采集模層、數據集中層和數據應用層；其中，所述數據采集層通過采用具有協(xié)議轉換、安全隔離和數據緩存的控制通訊接口機連接控制系統(tǒng)，進行生產過程的實時數據采集并轉化為統(tǒng)一格式，然后通過以太網絡傳輸到所述數據集中層，所述控制系統(tǒng)包括生產控制系統(tǒng)和熱電控制系統(tǒng)。本發(fā)明是一個集生產數據集成、生產業(yè)務集成、生產過程分析與優(yōu)化、系統(tǒng)集成為一體，能夠實現生產工藝過程信息、化驗及檢測信息、設備運行狀態(tài)信息、計量信息的集中管理，并且能夠實現生產實時數據與生產管理靜態(tài)數據的有機結合。
文檔編號G05B19/418GK1904786SQ20061008908
公開日2007年1月31日 申請日期2006年8月2日 優(yōu)先權日2006年8月2日
發(fā)明者袁勤, 趙從月, 王忠民, 羅裕衛(wèi), 姬若剛 申請人:北京華深科技發(fā)展有限公司