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基于Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的CIPS在制漿造紙工業(yè)中的應(yīng)用方案

作者: 時(shí)間:2012-06-01 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1 引言

  1973年,美國(guó)的Joseph Harrington博士在《Computer Integrated Manufacturing》一書中提出了一種組織企業(yè)生產(chǎn)的理論——CIM,直譯為計(jì)算機(jī)集成制造。CIM是一種組織管理和運(yùn)行企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的新哲理。

  CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)是基于CIM哲理而組成的系統(tǒng),即它是通過(guò)計(jì)算機(jī)硬軟件,并綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù),將企業(yè)生產(chǎn)全部過(guò)程中有關(guān)的人、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理三要素及其信息流與物質(zhì)流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行的復(fù)雜大系統(tǒng)。這一定義是針對(duì)離散型工業(yè)而言,其實(shí)以石化、化工、冶金、能源、造紙為代表的流程工業(yè)也在向CIMS方向發(fā)展。把CIMS概念擴(kuò)展至流程工業(yè),即形成了流程工業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)(Computer Integrated Process System)概念,也可稱為流程工業(yè)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS in process industry)。

  流程工業(yè)集成自動(dòng)化大致經(jīng)歷了以下五個(gè)階段:(1)早期的過(guò)程控制階段;(2)70年代以前的直接數(shù)字控制階段DDC(Direct Digit Control);(3)70~80年代的集散控制階段DCS(Distributed Control System);(4)80年代以后的DCS+優(yōu)化階段;(5)流程工業(yè)綜合自動(dòng)化()階段。集成化分散控制系統(tǒng)向信息管理系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制方向擴(kuò)展,將過(guò)程控制和信息管理系統(tǒng)緊密結(jié)合起來(lái),便構(gòu)成了計(jì)算機(jī)集成過(guò)程系統(tǒng)()。90年代開始將生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃優(yōu)化、經(jīng)營(yíng)管理與決策等引入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),使市場(chǎng)意識(shí)與優(yōu)化控制相結(jié)合,促使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)走向更加完善的CIPS階段,產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益與技術(shù)進(jìn)步。可見,CIPS是流程工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 工業(yè)生產(chǎn)流程特點(diǎn)及對(duì)CIPS的需求

  全過(guò)程工藝流程(如圖1)可以描述為:麥草、蘆葦?shù)仍旒堅(jiān)辖?jīng)干、濕法備料,同蒸煮液(黑液和白液)混合后被送往蒸煮部進(jìn)行高溫蒸煮,通過(guò)蒸煮反應(yīng)生成粗漿;粗漿經(jīng)過(guò)洗滌和篩選,除去其中的黑液、渣質(zhì)和粗大纖維,變成良漿,然后被送往漂白工段,經(jīng)過(guò)CEH三段連續(xù)漂白變成紙漿;從洗篩漂車間過(guò)來(lái)的紙漿,與其它漿種按一定比例配合,并與填料、膠料和染料等添加物料混合,形成混合漿;混合漿被打入成漿池,被清水和白水稀釋成規(guī)定濃度的紙漿,再與明礬等填料混合,經(jīng)調(diào)漿箱、除砂器、穩(wěn)漿箱和流漿箱上網(wǎng),再經(jīng)壓榨、烘干、施膠、壓光和卷取變形成成品紙。

  由此可見,工業(yè)屬于少品種、大批量的連續(xù)型生產(chǎn)方式,另外,制漿造紙業(yè)是造成環(huán)境污染最嚴(yán)重的行業(yè)之一,同時(shí)還是木材、化學(xué)品、水、電等原材料和能源的消耗大戶。因此,為了增強(qiáng)制漿造紙企業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)變能力、適應(yīng)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),保證生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)和安全,還要在生產(chǎn)的過(guò)程中盡可能的減少污染、降低消耗、保護(hù)環(huán)境,這就需要將現(xiàn)代管理技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)有效地集成起來(lái),也就是需要在流程工業(yè)CIPS理論的指導(dǎo)下,針對(duì)制漿造紙企業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn),研究制漿造紙企業(yè)CIPS結(jié)構(gòu)和實(shí)施方法。

3 制漿造紙工業(yè)CIPS的三層體系結(jié)構(gòu)

  流程工業(yè)CIPS的體系結(jié)構(gòu)

  流程工業(yè)CIPS的理論和技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的研究發(fā)展,特別是經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用的考驗(yàn),已逐步趨向合理的體系結(jié)構(gòu)。其層次結(jié)構(gòu)的框架已由5層結(jié)構(gòu)的Prudue模型(如圖2)為ERPMESPCS 3層結(jié)構(gòu)(如圖3)。在Prudue模型中,流程工業(yè)CIPS自上而下從功能上被分為了經(jīng)營(yíng)決策、企業(yè)管理、生產(chǎn)調(diào)度、過(guò)程監(jiān)控和過(guò)程控制5個(gè)層次,將管理過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程明顯分開。但在其網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)踐中,如何處理既有生產(chǎn)性質(zhì)又有管理性質(zhì)的信息,是一個(gè)較大的問(wèn)題,造成了流程工業(yè)CIPS研究與開發(fā)過(guò)程中混亂和標(biāo)準(zhǔn)的難以統(tǒng)一。ERPMESPCS 3層結(jié)構(gòu)將流程工業(yè)系統(tǒng)分為以財(cái)務(wù)分析/決策為核心的企業(yè)資源管理系統(tǒng)(ERP)和以優(yōu)化管理、以優(yōu)化運(yùn)行為核心的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)和設(shè)備綜合控制為核心的過(guò)程控制系統(tǒng)(PCS)。這一結(jié)構(gòu)較好地解決了企業(yè)管理和生產(chǎn)中一些共性的問(wèn)題,也為管理和控制鏈接中各企業(yè)的個(gè)性問(wèn)題提供了解決方法。


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