专利名称：氧化铝生产管控一体化集成系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及氧化铝行业的生产管控集成系统。
背景技术：
从80年代以来经过近20年的发展，可以说氧化铝企业生产一线的自动化程度得到了大大的改观。从大窑燃烧DCS控制系统建立到各工艺流程控制系统的广泛应用，生产控制层基本上完全实现了自动化，这就为实施生产信息管理自动化奠定了基础，同时也势必产生这样的需求。
然而，目前氧化铝企业仍然存在许多问题。
1、横向信息不能共享由于氧化铝生产工艺相当复杂，从原料进场到破碎后基本上是一套连续的管道化的化工性质的生产流程，物料在流程中经过多次的高温、高压、强碱环节，最后从半成品氢氧化铝到氧化铝要经过大窑复杂的焙烧过程。由于各工艺环节的复杂性，控制系统在设计中都是有不同专业特长的集成商实时完成，这样造成生产中控制系统专业性发展和采用不同控制生产厂商的控制产品，逐渐的在生产流程中形成许多控制系统“孤岛”(如原料场输送控制、石灰炉控制、高压溶出沉降控制和焙烧控制，同时还有质检化验、能源计量等)。各系统之间控制自成一体，信息不能相互兼容信息需要重复多次的输入存在很大的冗余；同时也存在大量的垃圾信息；信息交流的一致性无法保证，系统之间难于进行信息共享，生产管理和调度也难于统揽全局。“孤岛”的问题已经严重地阻碍了企业控制水平发展的整体进程，致使企业在进行新一轮投资投入时，瞻前顾后，难于决断。
例如在氧化铝企业都建有热电厂生产高压蒸汽供给氧化铝的关键工序高压溶出(拜尔法生产工艺)使用，蒸汽的压力、温度和流量直接影响到生产的稳定，又如空压站循环水直接影响到沉降和赤泥冲洗和排除工序，但是在生产区域和控制管理中又相对独立，各自设计了DCS或PLC控制系统，实现了生产控制自动化。在没有建立生产信息管理自动化系统前，这些控制系统是相对独立的，没有信息交互。在生产工艺流程上这些关节的工艺参数是密切相关的，是一种上下流程关系，比如说高压溶出岗位要实时掌握蒸汽量参数，及时调整溶出工序物料流量。
2、纵向信息不畅通在氧化铝企业生产指挥的核心是生产运行部，是生产管理的职能部门，是公司生产经营活动的指挥中心，负责生产的组织、协调和平衡工作。其根据生产计划情况，对生产进行有效的指挥、监督、控制和协调，使生产均衡、稳定、高效的运行，全面完成生产经营计划。
例如在生产信息管理自动化系统建立之前，生产运行部指挥生产的主要手段是电话。在生产中出现问题时，生产运行部在下情上达和上情下达的基础上，需要及时的提出处理方案和措施并汇报，尽可能的减少事故带来的损失。通过电话了解各生产机构的生产运行情况，定时询问定时记录指挥生产。这种纵向信息的沟通实时性差，人为因素多，信息量有限，信息不畅通。
3、企业信息不能集成氧化铝企业中主要划分成氧化铝生产主流流程和其它辅助流程，涉及的生产和管理单位分布全厂。虽然产品只有氢氧化铝和氧化铝，但是主体生产需要的能源原料、生产过程、生产工艺、生产技术各不相同；各分厂的控制系统虽然也有一些数据上传到分公司，但没有形成完整的企业级信息上传标准及流程。尚没有形成一个统一的集成控制平台处理各种生产过程数据，无法分析和协调生产过程之间的相互制约因素，从而协调进行全局的优化控制、协调调度。建立一个企业级的生产过程控制平台，有助于达到所有生产过程数据集成，使生产计划、生产调度与生产过程控制有机结合起来。
例如氧化铝厂包含有从矿石原料堆场、原料磨制、石灰烧制、配料、预脱硅、压煮溶出、沉降分离、种子过虑、焙烧出成品氧化铝的拜耳法氧化铝生产工艺过程的完整的各工序的建设。同时，扩建与其配套的热电部分。它的生产主要分为五大部分，原料制备部分、压煮溶出部分、母液蒸发部分、种子过虑部分、焙烧部分。计算机控制系统和过程检测仪表都是以工序和设备为单元的独立系统，都是对本工序和设备范围内完成控制和数据采集任务，没有实现整个生产流程的控制集成和信息共享。
生产的整个过程中物流与信息流是相伴而行的。在生产信息管理自动化建立之前生产信息无论从数据的实时性、数据的可靠性、数据的完整性、数据的流动性方面都是滞后的，整体开来是不畅通的。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明开发的目的在于提供一种氧化铝生产管控一体化集成系统，该系统以生产数据集成、生产业务集成、生产过程分析与优化为一体，能够实现生产工艺过程信息、化验及检测信息、设备运行状态信息、计量信息的集中管理，并且能够实现生产实时数据与生产管理静态数据的有机结合。
为实现上述目的，本发明一种氧化铝生产管控一体化集成系统包括数据采集模层、数据集中层和数据应用层；其中，所述数据采集层通过采用具有协议转换、安全隔离和数据缓存的控制通讯接口机连接控制系统，进行生产过程的实时数据采集并转化为统一格式，然后通过以太网络传输到所述数据集中层，所述控制系统包括生产控制系统和热电控制系统；所述数据集中层用于对所采集的数据进行加工、处理、分析、存储和发布，并传输给数据应用层，同时根据各个工序的要求，在各个控制系统之间进行数据传输；所述数据应用层根据数据采集和处理的信息，建立与生产管理相应的应用系统。
进一步地，所述生产控制系统包括原料制备控制系统、压煮溶出控制系统、母液蒸发控制系统、种子过虑控制系统和焙烧控制系统；所述原料制备控制系统、压煮溶出控制系统、母液蒸发控制系统、种子过虑控制系统和焙烧控制系统分别通过所述接口机与各控制系统的上位机连接，所述接口机采集各控制系统上位机的数据，并传输给所述数据集中层。
进一步地，所述数据集中层还包括网络视频监控系统，该网络视频监控系统包括摄像头、视频服务器、网络交换机和显示屏，摄像头设置在生产线上，所述摄像头采集图像信号后转换为数字输给所述视频服务器进行图像信号模拟数字转换和压缩，然后传输给所述网络交换机进行视频流传输，最后通过所述显示屏显示。
进一步地，所述数据集中层还包括显示系统，该显示系统由背投影单元、信号处理器、信号接口机和一体化机架组成，所述背投影单元带有VGA信号接口，用于显示工艺流程图、实时和历史数据趋势曲线、视频监视图像；所述信号处理器输入端对应VGA信号源，输出端对应每个背投影单元的信号输入端，完成整个视窗分割到对应显示单元，信号处理器带有网络接口或RS-232接口，接收来自另一台终端对分割图像的命令；所述信号接口机向所述背投影单元提供信号源。
进一步地，所述数据应用层建立的与生产管理相应的应用系统包括办公自动化管理系统、生产计划系统、生产统计系统、生产查询分析系统、调度指挥信息管理系统、物料平衡监控系统、质量检查与化验分析系统、生产过程数据分析系统、质量跟踪管理系统、计量检测与检斤计显示系统、能源管理系统、设备管理系统、技术管理系统和安全管理系统。
本发明是一个集生产数据集成、生产业务集成、生产过程分析与优化、系统集成为一体，能够实现生产工艺过程信息、化验及检测信息、设备运行状态信息、计量信息的集中管理，并且能够实现生产实时数据与生产管理静态数据的有机结合；此外，本发明实现了工艺过程控制系统、生产管理业务系统、生产过程优化的集成，是生产过程与经营管理之间信息互通的桥梁，为企业经营管理实时性、全面性和高效性提供保障。本发明还能够实现生产实时数据与生产管理静态数据的有机结合以及数据的纵横向传输，对于优化组织生产、提高产量、保证质量、减少消耗、降低生产成本、节省劳动定员、减轻工作强度和增加生产效益等方面均得到很大改善。
图1为本发明结构示意图；图2为网络视频监控系统的结构图；图3为显示系统的结构图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明包括数据采集层1、数据集中层2和数据应用层3，数据采集层1通过采用具有协议转换、安全隔离和数据缓存的控制通讯接口机连接控制系统，进行生产过程的实时数据采集并转化为统一格式，然后通过以太网络传输到数据集中层2，控制系统包括生产控制系统4和热电控制系统5；数据集中层2通过关系数据库、实时数据库、应用服务器等对所采集的数据进行加工、处理、分析和存储，并传输给数据应用层3，同时根据各个工序的要求，在各个控制系统之间进行数据传输；数据应用层3根据数据采集和处理的信息，建立与生产管理相应的应用系统。
生产控制系统4包括原料制备控制系统6、压煮溶出控制系统7、母液蒸发控制系统8、种子过虑控制系统9和焙烧控制系统10；原料制备控制系统6、压煮溶出控制系统7、母液蒸发控制系统8、种子过虑控制系统9和焙烧控制系统10分别通过接口机与各控制系统的上位机连接，接口机采集各控制系统上位机的数据，并传输给数据集中层2。
数据应用层3建立的与生产管理相应的应用系统包括办公自动化管理系统40、生产计划系统41、生产统计系统42、生产查询分析系统43、调度指挥信息管理系统44、物料平衡监控系统45、质量检查与化验分析系统46、生产过程数据分析系统47、质量跟踪管理系统48、计量检测与检斤计显示系统49、能源管理系统50、设备管理系统51、技术管理系统52和安全管理系统53。
如图2所示，数据集中层2的网络视频监系统30包括摄像头61、视频服务器62、网络交换机63和显示屏64，摄像头61设置在生产线上，摄像头采集图像信号后转换为数字信号传输给视频服务器62进行图像信号模拟数字转换和压缩，然后传输给网络交换机63进行视频流传输，最后通过显示屏64显示。
如图3所示，还包括显示系统31，该显示系统31由背投影单元73、信号处理器72、信号接口机71和一体化机架(未示出)组成，背投影单元73带有VGA信号接口，用于显示工艺流程图、实时和历史数据趋势曲线、视频监视图像；信号处理器72输入端对应VGA信号源，输出端对应每个背投影单元73的信号输入端，完成整个视窗分割到对应显示单元，信号处理器72带有网络接口或RS-232接口，接收来自另一台终端对分割图像的命令；信号接口机71向背投影单元73提供信号源。
权利要求
1.一种氧化铝生产管控一体化集成系统，其特征在于，包括数据采集模层、数据集中层和数据应用层；其中，所述数据采集层通过采用具有协议转换、安全隔离和数据缓存的控制通讯接口机连接控制系统，进行生产过程的实时数据采集并转化为统一格式，然后通过以太网络传输到所述数据集中层，所述控制系统包括生产控制系统和热电控制系统；所述数据集中层用于对所采集的数据进行加工、处理、分析、存储和发布，并传输给数据应用层，同时根据各个工序的要求，在各个控制系统之间进行数据传输；所述数据应用层根据数据采集和处理的信息，建立与生产管理相应的应用系统。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝生产管控一体化集成系统，其特征在于，所述生产控制系统包括原料制备控制系统、压煮溶出控制系统、母液蒸发控制系统、种子过虑控制系统和焙烧控制系统；所述原料制备控制系统、压煮溶出控制系统、母液蒸发控制系统、种子过虑控制系统和焙烧控制系统分别通过所述接口机与各控制系统的上位机连接，所述接口机采集各控制系统上位机的数据，并传输给所述数据集中层。
3.根据权利要求1或2所述的一种氧化铝生产管控一体化集成系统，其特征在于，所述数据集中层还包括网络视频监控系统，该网络视频监控系统包括摄像头、视频服务器、网络交换机和显示屏，摄像头设置在生产线上，所述摄像头采集图像信号后转换为数字输给所述视频服务器进行图像信号模拟数字转换和压缩，然后传输给所述网络交换机进行视频流传输，最后通过所述显示屏显示。
4.根据权利要求3所述的一种氧化铝生产管控一体化集成系统，其特征在于，所述数据集中层还包括显示系统，该显示系统由背投影单元、信号处理器、信号接口机和一体化机架组成，所述背投影单元带有VGA信号接口，用于显示工艺流程图、实时和历史数据趋势曲线、视频监视图像；所述信号处理器输入端对应VGA信号源，输出端对应每个背投影单元的信号输入端，完成整个视窗分割到对应显示单元，信号处理器带有网络接口或RS-232接口，接收来自另一台终端对分割图像的命令；所述信号接口机向所述背投影单元提供信号源。
5.根据权利要求4所述的一种氧化铝生产管控一体化集成系统，其特征在于，所述数据应用层建立的与生产管理相应的应用系统包括办公自动化管理系统、生产计划系统、生产统计系统、生产查询分析系统、调度指挥信息管理系统、物料平衡监控系统、质量检查与化验分析系统、生产过程数据分析系统、质量跟踪管理系统、计量检测与检斤计显示系统、能源管理系统、设备管理系统、技术管理系统和安全管理系统。
全文摘要
本发明公开了一种氧化铝生产管控一体化集成系统，包括数据采集模层、数据集中层和数据应用层；其中，所述数据采集层通过采用具有协议转换、安全隔离和数据缓存的控制通讯接口机连接控制系统，进行生产过程的实时数据采集并转化为统一格式，然后通过以太网络传输到所述数据集中层，所述控制系统包括生产控制系统和热电控制系统。本发明是一个集生产数据集成、生产业务集成、生产过程分析与优化、系统集成为一体，能够实现生产工艺过程信息、化验及检测信息、设备运行状态信息、计量信息的集中管理，并且能够实现生产实时数据与生产管理静态数据的有机结合。
文档编号G05B19/418GK1904786SQ20061008908
公开日2007年1月31日 申请日期2006年8月2日 优先权日2006年8月2日
发明者袁勤, 赵从月, 王忠民, 罗裕卫, 姬若刚 申请人:北京华深科技发展有限公司