精细化工及其类似行业领域生产控制及配料自动化灵动过程控制系统

根据精细化工生产企业需求，推出以PWC为核心的灵动过程控制系统FPCS，并对其物理执行核心模块PWC及策略管控核心HPS&CES控制系统软件进行介绍，分析了FPCS系统的特点及优势。本系统融合了控制系统国际化标准规范体系，创新性地构造了过程控制与过程管理一体化的新一代控制系统体系结构思想。
　　
　　关键词：配料自动化；灵动过程控制；精细化工生产
　　
　　1引言
　　
　　精细化工是当今化学工业中面向工业和消费市场极具活力的产业领域之一，其产品种类繁多、附加值高、用途广、产业关联度大，直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域。在精细化工生产中，工艺生产过程的柔性生产调度组织、稳态生产、和精准执行显得尤为重要。其中，自动配料控制即为精细化工企业生产工艺中的一道非常重要的工序，而整体生产过程控制调度的灵活策略，可以实现生产快速组织和调整；管控一体化的实现，既满足质量管控的追踪和追溯，又满足过程信息化和数据化要求，实现数据资源的集约化利用和归结。随着市场各方面竞争的加剧、社会人力资源状况的变化以及社会对企业环保责任的需求越来越高，企业自动化需求更加普及，越来越多的企业选择自动配料计量和生产过程控制系统代替人工以提高生产效率和质量。自动化生产厂家为满足市场需求，相继推出各种类型的自动配料系统和控制系统。珠海市长陆工业自动控制系统有限公司就是其中最具代表性的一员，结合精细化工行业生产的特性，特别推出以PWC为基础的灵动过程控制系统（FPCS，FlexibleProcessControlSystem），既具备常规自动化控制系统的过程控制功能，同时兼具专业级计量特性，具备管理控制集成一体化的生产调度组织控制策略功能。
　　
　　2FPSC系统架构
　　
　　FPCS系统网络结构如图1所示。主要分两个核心部分组成，即物理执行核心PWC和以HPS&CES灵动集成控制系统软件为主的测控管理核心。
　

　
　　图1FPCS系统网络结构
　　
　　2.1FPCS的物理执行核心——PWC
　　
　　PWC的全称是ProgrammableWeightController，即可编程称重控制器，几乎是目前世界上唯一一种高度融合了称重控制仪表专业功能的可编程控制器系统产品。PWC采用组件化设计，可以灵活的搭配各种功能模块，既可组成集中式控制系统，也可组成分布式控制系统，除足以满足常规自动化控制系统功能需求外，也可完全满足各式各样的称重现场要求。
　　
　　2.1.1MC700主控模块
　　
　　主控模块MC700是PWC的控制核心，负责控制调度各个模块工作。MC700采用成熟可靠的CAN总线技术，支持主从多站点冗余后备控制功能，最多可支持127个节点从模块；使用32位工业级CPU，基于实时的嵌入式操作系统，数据采集和控制实时性强，响应速度快；具有标配三路串口通信，还可扩展1路串口或以太网接口；协议支持Modbus协议，三菱FX协议和Modbus-TCP协议，采用极具创意的通讯映射技术，极大简化组网通讯难度；具有强大的逻辑控制功能，编程语言可以使用梯形图、语句表、流程图等，通用性强，可方便用户二次开发。
　　
　　MC700可编程称重控制器充分融合了称重信号处理和PLC得优点，既适用称重配料领域，也可用于逻辑控制、顺序控制、过程控制等领域，应用领域包括重量数据采集、快速包装、灌装称重系统、水泥搅拌站、化工涂料、轻纺、食品等不同行业。
　　
　　2.1.2TR700称重变送模块
　　
　　TR700为称重控制变送器，是一种多用途重量信号转换设备，集显示、变送和控制于一体，主要用于各种配料秤、平台秤、包装秤、称重料位等测试设备的模拟应变电阻传感器的高精度信号转换。TR700系列称重模块具有完整的电源、输入输出、通讯接口，既可作为PWC的一个标准称重功能模块使用，也可独立作为称重仪表使用；良好的通讯兼容功能，使其能非常易于与其他的PLC或计算机组网成为控制系统。
　　
　　2.1.3DS700数字模块
　　
　　DS700为数字量扩展模块，主要适用于采用PWC系统或DCS的场合下进行本地、远程IO的测量、监视与控制。
　　
　　2.1.4AS700模拟模块
　　
　　AS700为高精度的模拟量输入输出扩展模块，主要配合PWC系统或DCS灵活应用于各种工业自动控制场合。
　　
　　PWC系统采用组件化的设计模式，使得控制系统易于扩展，方便二次开发。其具有系统实时性高，环境适应性强，安装方便等特点。它采用先进的称重控制算法从而控制准确且响应速度快。PWC专业性强、性价比高，是称重技术与自动控制技术结合的划时代产品。
　　
　　2.2FPCS的策略管控核心——HPS&CES灵动集成控制系统软件
　　
　　HPS&CES灵动集成控制系统软件是FPCS的策略管理与执行控制核心，它集称重计量与过程控制于一体，采用多线程、COM+等新技术达到实时多任务的控制要求。该系统具有操作简单，运行可靠，计量控制精度高，管理功能强大等特点。
　　
　　HPS&CES灵动集成控制系统软件的灵动性体现在：
　　
　　1.采用积木式软件架构，操作人性化，适用性广；
　　
　　2.具有用户二次开发功能，可调整业务模块，适用于各种称重工艺及方案
　　
　　3.创新性地应用国际控制技术标准，结合工艺生产需求特点与过程控制需求，以直观方便的策略控制与执行软件方法，实现精细化工及其类似行业复杂多变的生产调度、生产动态组织和管理。
　　
　　4.控制策略的全局化、信息化、数据化，实现控制与管理数据的全程归纳，实现过程控制与过程管理环节一体化整合。
　　
　　5.报表和数据统计、分析功能可扩展，带有ERP、MIS系统接口；
　　
　　6.具有网络版可选。
　　
　　3FPCS的特点与优势
　　
　　FPCS以PWC、HPS&CES为核心操作体系，结合企业实际生产需求对系统进行弹性扩展与组合，实现工厂设备自动化控制与精准配料自动化，将生产调度与生产重组灵态结合，适应多品种高频生产的灵动自动化功能需求；生产过程控制与质量控制功能密相结合，强化质量控制体系与生产组织管理的有机结合，真正意义上实现管控一体化的目标。FPCS具有以下特点与优势：
　　
　　1.能满足切实的生产需求
　　
　　FPCS并非固定的系统，在设计系统时，可以根据客户的需求以及企业的生产特点来量身定制，从而确保该系统具有最优性。
　　
　　2.灵动控制
　　
　　对于特定的生产需求，建立对应的生产执行系统，使生产从被动指挥向实时调度转变，质量从事后抽检向在线控制转变，资源从被动供应向主动控制转变，管理从粗放型向精细管理、质量操控型转变，实现灵动控制的管理综合。
　　
　　3.灵性的组织管理策略
　　
　　FPCS灵动过程控制系统具有灵活动态化特性的组织管理功能，通过将企业的生产组织管理决策加置于控制系统中，有效的调动生产管理层、质量控制层、过程控制层以及生产执行系统进行组织的分工与协作，从而达到高效生产、品控及时稳定、高效组织复用的生产目的。
　　
　　4.过程信息化，信息资源数据化
　　
　　FPCS各个过程、环节均采用标准的通讯规范进行工业组网连接，组织者和管理者通过管理网络可知晓生产全过程和生产进度；具有过程信息化、信息资源数据化的特点。
　　
　　5.控制与生产管理一体化
　　
　　无论自动过程控制环节还是必要的人工操作和干预环节，全程状态监控信息化处理，确保每个生产环节按照流程工艺完整地执行，操作执行信息全程管控；基于管控一体化的生产过程质量控制体系，具备过程质量追踪监控功能，可实现质量常态管控和监督、事后质量追溯分析。整个生产过程都会以报表或日志的形式存储，生产执行系统的灵动控制和信息的综合管理，使之可以实现ERP过程信息的收集与管控，从而实现控制与生产管理的一体化。
　　
　　4结束语
　　
　　FPCS灵动过程控制系统还具有运行可靠，功能齐全，投资低，方便系统升级等优点，人机交流界面形象直观，易于操作。相较目前精细化工行业的生产与配料系统而言，FPCS更有利于企业提高生产效率，且实现了先进的过程控制和生产管理的一体化，能够有效的减轻系统的维护工作并改善操作人员的劳动强度。可以说，FPCS灵动过程控制系统将成为精细化工行业生产与自动配料的一个趋势。