摘 要：介紹了流程工業(yè)CIMS的體系結構、系統(tǒng)功能，并研究了CIMS應用于工業(yè)循環(huán)水處理中的關鍵技術，該技術在實際應用中已取得良好效果。 關鍵詞：CIMS，工業(yè)循環(huán)水處理，關鍵技術，信息集成 1 概述 　　企業(yè)面對日益國際化和瞬息萬變的市場，應尋求以最快的市場反應速度、最好的產品質量、最低的成本以及最優(yōu)的服務等方面來贏得市場，求得生存與發(fā)展。工業(yè)循環(huán)水在煉油廠等重工業(yè)中占有非常重要的地位，直接關系到企業(yè)的經濟效益。目前國內工業(yè)循環(huán)水處理系統(tǒng)的檢測、控制、操作都集中于一臺計算機，所以危險集中，可靠性難以保障，其控制軟件大多基于DOS操作系統(tǒng)，人機界面簡單，性能單一，不能根據市場作出快速反應，調整循環(huán)水的流量、分布等問題。 　　CIMS（即計算機集成制造系統(tǒng)）自1973年由美國Joseph Harrington博士提出后，在全世界工業(yè)制造領域獲得廣泛的應用，同時它作為一種先進的生產管理模式，在過程控制系統(tǒng)中，也有許多成功的應用。隨著流程工業(yè)CIMS理論與技術的發(fā)展，流程工業(yè)CIMS是解決流程工業(yè)綜合自動化的必然趨勢。水處理過程是一個典型的流程工業(yè)過程，因此，針對以上系統(tǒng)存在的問題及循環(huán)水加藥系統(tǒng)的特點，我們開發(fā)了工業(yè)循環(huán)水CIMS系統(tǒng)。該CIMS在自動化技術、信息技術、計算機技術和各種生產技術的基礎上，通過計算機網絡和數據庫將工廠全部循環(huán)水的狀況信息集成起來，集控制、調度、管理，經營決策于一體，形成一個生產環(huán)境不確定性和市場需求多變性的總體最優(yōu)的高質量、高柔性水處理系統(tǒng)。 2.CIMS的三層體系結構及系統(tǒng)功能 　　2.1 CIMS的三層體系結構 　　計算機集成制造系統(tǒng)開放體系結構（CIM-OSA Computer Intergrated Manufacturing Open system Architecture）是一種對計算機集成制造系統(tǒng)進行規(guī)劃設計、實施、運行的系統(tǒng)工具，它為CIMS提供了參考結構，循環(huán)水CIMS的體系結構如圖1所示，BPS/MES/PCS三層結構將流程工業(yè)CIMS分為單純考慮生產過程問題的過程控制系統(tǒng)PCS，單純考慮企業(yè)經營管理問題的企業(yè)資源規(guī)劃BPS，以及考慮生產與管理結合問題的中間層制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，使流程工業(yè)CIMS中原本難以處理的具有生產與管理雙重性質的信息得到解決。 　?、僮钕聦拥目刂葡到y(tǒng)（PCS）聚焦于生產過程，以秒為單位監(jiān)視生產設備的運行狀況，控制整個生產過程。②制造執(zhí)行系統(tǒng)MES管理整個工廠，考慮工廠整體平衡，注重產品與批次，以分、時為單位跟蹤產品制造過程。MES起著將從生產過程產生的信息和從經營管理活動中產生的信息，以及從生產管理活動中產生的信息進行轉換、加工、傳遞的作用，是生產活動與管理活動信息集成的重要橋梁和紐帶。③經營計劃系統(tǒng)BPS以相同產品為處理對象，焦點在于滿足工廠的生產實際需求，符合生產計劃，是戰(zhàn)略決策層，是企業(yè)的最高決策機構。 　　2.2 系統(tǒng)功能 　　1） 信息服務分系統(tǒng) 該分系統(tǒng)是溝通企業(yè)與外部交換信息的重要手段，它的功能包括Internet信息導航、公共信息查詢、企業(yè)概況與產品介紹、客戶服務，從此增強企業(yè)與外部的信息聯系及企業(yè)內部有關管理部門之間的信息共享。 　　2） 經營計劃分系統(tǒng) 該分系統(tǒng)的業(yè)務功能包括企業(yè)領導信息、市場營銷管理、生產管理、綜合管理和辦公自動化等5個子系統(tǒng)，對企業(yè)主要管理部門應用計算機處理業(yè)務，收集本部門的信息，并使上述5個子系統(tǒng)的信息集成在計算機的管理與控制下。一方面提供了各部門之間的信息共享，另一方面企業(yè)領導能及時了解本企業(yè)的生產經營情況。根據這些信息及時調整計劃和營銷策略。 　　3）制造執(zhí)行分系統(tǒng) 該分系統(tǒng)包括質量管理和工藝管理。質量管理的具體內容有：計量檢定、質量報表、產品質量檔案、產品質量因素分析和質量分析工具。 　　工藝管理包括計算機輔助工藝參數管理和工藝參數輔助分析與優(yōu)化兩部分，以利于對生產過程中的工藝參數進行管理，為提高產品質量，提高產品的合格率提供保障。 　　4）生產過程控制分系統(tǒng) 是在各分廠、車間的集散控制系統(tǒng)的基礎上建立起來的。它一般分為直接控制、監(jiān)督控制、生產調度3個層次，直接控制層對生產過程各種參數進行采集和處理，并實現開關量的順序控制和模擬量的常規(guī)控制。監(jiān)督控制層根據調度指令實現生產過程的先進控制和優(yōu)化控制、故障診斷、系統(tǒng)仿真等功能。生產調度層為生產過程控制分系統(tǒng)與BPS分系統(tǒng)的接口，實現實時數據庫與關系數據庫的數據共享。生產過程控制分系統(tǒng)是CIMS最重要的分系統(tǒng)之一，它負責保證生產的平穩(wěn)操作，達到節(jié)能降耗和提高產品質量的目標。 　　5）支撐平臺 上述4個分系統(tǒng)是運行在網絡數據庫支撐平臺上，CIMS支撐平臺包括分布式數據庫管理和計算機網絡系統(tǒng)，它是實現數據傳輸和信息共享的基礎。 3.循環(huán)水處理CIMS的關鍵技術 　　CIMS技術涉及的內容相當廣泛，由于篇幅限制，本文只介紹與水處理關系密切的一些技術。 　　3.1生產過程控制分系統(tǒng)與BPS系統(tǒng)的信息共享 　　對于循環(huán)水的處理，生產計劃的實施是靠生產過程控制分系統(tǒng)，而水處理的工藝參數、能耗、原材料消耗與BPS分系統(tǒng)等各子系統(tǒng)之間需要信息共享。 　　在監(jiān)督控制層，根據循環(huán)水的實際參數值，采用先進的控制算法，對加藥泵等設備的參數進行自動調整，達到優(yōu)化控制。同時，將參數存入工藝檔案庫（即歷史數據）。一方面便于當班操作人員檢查，另一方面也便于今后的復查、參考，以便選擇優(yōu)化的工藝參數，形成與MES分系統(tǒng)的信息聯系。 　　消耗量記錄了水處理過程中主要消耗物資的消耗量，包括水、電、藥品。這些參數為核算水處理成本提供了依據。同時，為BPS分系統(tǒng)中成本核算提供了信息。 　　設備運行參數記錄了關鍵設備運行時的運行參數，這是設備動態(tài)性能參數的主要測評依據，也為設備管理和設備檢修計劃提供了依據，形成了與BPS中設備管理的信息聯系。 　　測控參數包括PH值、補水電導率、循環(huán)水電導率，氧化還原電位、瞬時加藥量、累積加藥量、補水量、排污量、循環(huán)量、液位、入口溫度、出口溫度、濃縮倍數。提供了與生產管理子系統(tǒng)以及與MER分系統(tǒng)的信息聯系。 　　由此可見，處理過程的參數測試與能耗原理、生產管理、質量管理、設備管理和工藝管理子系統(tǒng)以及MER分系統(tǒng)構成信息共享。 　　以撫順石油二廠七水廠為例介紹生產過程控制分系統(tǒng)的實施。由于水處理過程是一個連續(xù)的自動化過程，模擬量30多個，開關量10多個，采用1臺西門子S7-300PLC對其進行直接控制，監(jiān)控層及調度層采用研華IPC610/P Ⅲ工控機，軟件采用組態(tài)軟件KingView5.1。PLC與IPC的通信，由CP5611多點接口卡實現。它與PLC之間的數據交換通過DDE來進行。如圖2所示。 　　KingView5.1軟件具有如下功能： 　?、?工藝流程顯示 它具有方便的模擬圖組態(tài)功能，可顯示系統(tǒng)所有實時測量值、經過計算的各種積量。 　?、?動畫 動畫功能可逼真的模擬復雜的形狀、顏色、運動和位置變化。 　?、?歷史曲線 借助KingView數據庫，可以查看任一時間內的任一歷史曲線。 　?、?實時曲線 可以實時顯示任一參數的實時曲線。 　　⑤ 報表 借助KingView數據庫，定期生成報表。 　?、?報警 KingView可在各機上查看歷史報警信息，產生報警，屏幕顯示參數閃爍，報警笛鳴。 　?、?修改參數 可以直接在屏幕上修改參數設定值。 　　3.2 先進控制技術 　　水處理過程是一個非線性大滯后、時變、多變量、多約束條件的對象，對此進行控制，不但需要專家的經驗，還需要將模糊控制、智能控制技術、預測控制技術等先進控制算法對其進行優(yōu)化控制。 4 結 語 　　該技術已在撫順石油二廠七水廠投入運行一年多，原循環(huán)水的合格率在30﹪左右，現已提高到93﹪左右，藥劑消耗量大幅降低，平均降幅10﹪左右;并且可以很方便根據市場需求的變化，調整循環(huán)水的流量和分布。大大提高了工廠的生產效率，并降低了生產成本?，F正在撫順其它石油、化工廠推廣試用，證明該技術的可行性。 參考文獻： 　　[1] 同本省.工業(yè)水處理技術[M].北京:化學工業(yè)出版社,1996. 　　[2] 林錦國.過程控制系統(tǒng)·儀表·裝置[M].南京:東南大學出版社,2001. 　　[3] 宋德玉.可編程控制器原理及技術[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2001. 　　[4] 魏志精.可編程控制器應用技術[M].北京:電子工業(yè)出版社,1995. 　　[5] 陽憲忠.現場總線技術及應用[M].北京:清華大學出版社,1999. 　　[6] 何克忠,李偉.計算機控制系統(tǒng)[M]. 北京:清華大學出版社,1998.