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冶金生产自动化系统的分级

冶金生产自动化系统的分级

2014/11/24 13:51:46

核心提示:   冶金企业在国民经济中占有重要的地位,在产业经济时代,一个国家的冶金行业水平直接反映了该国的生产力水平。要使冶金企业能

   冶金企业在国民经济中占有重要的地位,在产业经济时代,一个国家的冶金行业水平直接反映了该国的生产力水平。要使冶金企业能够高水平地持续生产,必须实现整体生产自动化,而自动化技术总是紧随着计算机技术的进步而发展的。

英国RTB钢铁公司将生产管理和过程控制相结合,形成了一个分级的计算机控制系统,该系统从下到上依次为生产过程级、生产控制级、生产管理级、全厂生产调度级。随着计算机技术的进步和冶金企业信息化的建设,冶金企业在生产、经营、战略各个范围内广泛采用集成(一体化)技术,使企业效益不断提高,冶金企业自动化分级控制系统的各级含义也逐渐明确。

1989年,美国普渡(Punbe)大学Williams教授提出Punlue模型,将流程工业自动化系统自下而上分为过程控制、过程优化、生产调度、企业管理和经营决策五个层次;国际标准化组织ISO在其技术报告中将传统冶金企业自动化系统分为递级结构,如图1-2所示。


在图1-2所示的递级结构中,L1~L3面向生产过程控制,强调的是信息的时效性和准确性;W、L5面向业务管理,强调的是信息的关联性和可管理性。

企业经营管理级(L5),主要完成销售、研究和开发管理等,负责制定企业的长远发展规划、技术改造规划和年度综合计划等。

区域管理级(L4),负责实施企业的职能、计划和调度生产,主要功能有生产管理、物料管理、设备管理、质量管理、成本消耗和维修管理等。其主要任务是按部门落实综合计划的内容,并负责日常的管理业务。

生产控制级(L3),负责协调工序或车间的生产,合理分配资源,执行并负责完成企业管理级下达的生产任务,针对实际生产中出现的问题进行生产计划调度,并进行产品质量管理和控制。

生产过程控制级(L2),主要负责控制和协调生产设备能力,实现对生产的直接控制,针对生产控制级下达的生产目标,通过数据模型优化生产过程控制参数。

基础自动化级(L1),主要实现对设备的顺序控制、逻辑控制及进行简单的数学模型计算,并按照生产过程控制级的控制命令对设备进行相关参数的闭环控制。

数据检测与执行级(L0),主要负责检测设备运行过程中的工艺参数,并根据基础自动化级指令对设备进行操作。执行级根据执行器工作能源的不同,可分为电动执行机构、液压执行机构和气动执行机构,如交直流电动机、液压缸、气缸等。

随着计算机技术的发展,冶金企业自动化分级控制结构也在发生着变化,目前,多数冶金企业信息化建设已不再采用6级结构,而将L4、L5整合为企业资源计划(ERP)层,将L3称为制造执行系统(MES)层,将LO~L2统称为生产过程控制系统(PCS层,采用如图1-3所示的分层管控结合的自动化系统。


企业资源计划(ERP),就是将企业内部各个部门通过信息技术连接在一起,让企业的所有信息在网上共享。不同管理人员在一定的权限范围内,可以从网上获得与自身管理职责相关的其他部门的数据,如企业订单和出库的情况、生产计划的执行情况、库存的状况等。企业管理人员通过ERP可以避免资源和人事上的不必要浪费,高层管理者也可以根据这些及时准确的信息做出最好的决策。ERP是对企业中所有资源,包括物流、资金流和信息流进行全面集成管理的管理信息系统。ERP是建立在信息技术基础上,利用现代企业的先进管理思想,全面地集成了企业所有资源信息,并为企业提供决策、计划、控制与经营业绩评估的全方位和系统化的管理平台。ERP系统不仅仅是信息系统,更是一种管理理论和管理思想。

制造执行系统(MES),形成于20世纪80年代末,进人20世纪90年代后逐步成型并获得迅速发展。根据国际制造执行系统协会(MESA)的定义,MES是企业面向车间的生产管理技术,用以提供生产活动中从下载订单到生产成品间的最优化信息。它利用实时准确的数据指导、响应和报告车间发生的各项活动,并对现场变化条件做出快速反应,努力减少非增值活动,以最终达到高效的车间生产。美国先进制造研究机构将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”。MES在计划管理层与底层控制之间架起了一座桥梁,填补了两者之间的空隙。其作为车间层的管理信息系统,同时又能够实时检测、监控设备层的运行状况。一方面,MES可以对来自ERP系统的生产管理信息细化分解,将操作指令传递给底层控制;另一方面,MES可以实时监控底层设备的运行状态,采集并分析处理状态数据,将控制系统与信息系统联系起来。

生产过程控制系统(PCS),包含与生产设备自动控制有关的所有内容。如果把ERP层和MES层划到传统的管理信息系统中,那么PCS层则属于典型的工厂自动化系统。生产过程自动化的发展过程,大致经历了以基地式控制器为主的模拟调节仪表、以单元组合模拟仪表构成的控制系统、计算机控制系统三个阶段。

目前,我国冶金生产过程计算机控制系统一般分为三级,即生产控制级(L3)、过程控制级(L2)和基础自动化级(L1)。

生产控制级(L3)的基本任务是编制本厂生产计划,也包括协调上游及下游厂间的生产以及进行原料库管理及成品库管理。

过程控制级(L2)的基本任务是面对整个生产线,并通过数学模型进行各个设备的设定计算,也包括为设定计算服务的跟踪、数据采集、模型自学习以及打印报表、人机界面、历史数据存储、报警等。

(3)基础自动化级(L1)的基本任务是顺序控制、设备控制和质量控制。


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