1 概述
現(xiàn)有的化工油品罐區(qū)一般都有SCADA系統(tǒng)(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))，該系統(tǒng)基本上可以滿足罐區(qū)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的日常需求。但是，綜合自動(dòng)化水平的提高單純依靠對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)進(jìn)行更新改造并不能取得實(shí)質(zhì)性的效果，它僅僅是整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的末端單元，不具備高層次的管理、分析、決策能力。因此為滿足有效提升罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)管理自動(dòng)化水平的要求，有必要在所需的控制系統(tǒng)架構(gòu)之上，引入并構(gòu)架以罐區(qū)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，簡(jiǎn)稱MES)為核心的罐區(qū)綜合自動(dòng)化體系。
從目前大多數(shù)的管理應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)看，大多數(shù)儲(chǔ)運(yùn)罐區(qū)的上層管理應(yīng)用系統(tǒng)與生產(chǎn)工藝脫節(jié)，這些系統(tǒng)僅注重罐區(qū)業(yè)務(wù)的產(chǎn)生過(guò)程與最終結(jié)果。而對(duì)于業(yè)務(wù)作業(yè)的具體過(guò)程信息不關(guān)注或者滯后，從而造成企業(yè)整個(gè)儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中很難進(jìn)行精細(xì)控制和成本控制；很難針對(duì)儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的信息變化改變業(yè)務(wù)處理的具體策略；當(dāng)企業(yè)規(guī)模逐漸增大、業(yè)務(wù)功能逐漸擴(kuò)展時(shí)，具體儲(chǔ)運(yùn)工藝管理的難度也將呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。MES系統(tǒng)的引入可以使罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)的管理提升一個(gè)臺(tái)階。
2 MES系統(tǒng)介紹
以罐區(qū)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)為核心的罐區(qū)綜合自動(dòng)化整體解決方案，通過(guò)規(guī)范生產(chǎn)指令和物料移動(dòng)操作流程，采用控制系統(tǒng)的精確數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行及時(shí)引導(dǎo)和控制，對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀態(tài)和條件做出快速反應(yīng)，監(jiān)控、管理罐區(qū)的生產(chǎn)活動(dòng)，重點(diǎn)消減不會(huì)產(chǎn)生附加值的活動(dòng)，從而推動(dòng)有效的工藝運(yùn)行和過(guò)程。本系統(tǒng)能夠有效地改善油品移動(dòng)、調(diào)度指揮、設(shè)備運(yùn)行、統(tǒng)計(jì)查詢、及時(shí)交貨、庫(kù)存周轉(zhuǎn)、毛利和現(xiàn)金流通等性能。整個(gè)罐區(qū)的生產(chǎn)活動(dòng)以及供應(yīng)鏈中以人物作為關(guān)鍵因素的信息，以上層企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP)和物流系統(tǒng)所制定的訂單或者計(jì)劃為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)雙向交互，對(duì)生產(chǎn)提出要求，通過(guò)底層實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)信息及時(shí)響應(yīng)罐區(qū)生產(chǎn)活動(dòng)，又可以完成罐區(qū)各種業(yè)務(wù)活動(dòng)的管理，使企業(yè)的信息技術(shù)向過(guò)程集成和企業(yè)集成發(fā)展。其主要特點(diǎn)如下：
(1)全面實(shí)現(xiàn)罐區(qū)業(yè)務(wù)處理和管理活動(dòng)信息化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范性的管理；
(2)通過(guò)合理的授權(quán)機(jī)制訪問(wèn)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、狀態(tài)監(jiān)視，從而實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、查詢、分析、處理等功能；
(3)根據(jù)生產(chǎn)需要，優(yōu)化選擇作業(yè)路徑，模擬作業(yè)流程，有效地避免誤操作；
(4)結(jié)合敏捷物流理論，保證各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)作業(yè)同步監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的高可靠性、時(shí)效性和全面性，從而實(shí)現(xiàn)罐區(qū)精細(xì)管理和提高罐區(qū)生產(chǎn)力；
(5)采用工藝流程管理與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理相結(jié)合、計(jì)劃控制與流程控制相結(jié)合的管理模式，確保罐區(qū)管理在事務(wù)層和生產(chǎn)層均得到有效管控；
(6)通過(guò)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，依靠先進(jìn)可靠的設(shè)備和監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)罐區(qū)設(shè)各運(yùn)行狀況、設(shè)備檢驗(yàn)、設(shè)備維修進(jìn)行管理，提供罐區(qū)資產(chǎn)管理解決方案；
(7)提供罐區(qū)油品計(jì)量方面的相關(guān)內(nèi)容，可以利用標(biāo)準(zhǔn)的API方法進(jìn)行儲(chǔ)罐計(jì)量和油品質(zhì)量計(jì)算；
(8)提供可操作性強(qiáng)、人性化的系統(tǒng)界面，可以方便簡(jiǎn)單的完成各種業(yè)務(wù)操作，從而提高罐區(qū)管理整體工作效率，降低工作強(qiáng)度；
(9)系統(tǒng)具有良好的開放性，軟件重構(gòu)、重用能力強(qiáng)，為今后業(yè)務(wù)擴(kuò)容、改進(jìn)打好基礎(chǔ)，減少系統(tǒng)今后再次開發(fā)的成本，根據(jù)用戶的功能要求，可以非常便捷、迅速進(jìn)行定制開發(fā)和業(yè)務(wù)流程變更。
3 MES系統(tǒng)架構(gòu)
如下圖，整個(gè)罐區(qū)MES系統(tǒng)處于ERP系統(tǒng)及物流信息系統(tǒng)與罐區(qū)控制系統(tǒng)之間。MES系統(tǒng)根據(jù)整體需求按照服務(wù)模塊劃分功能，各大模塊之間通過(guò)整體的應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，協(xié)同完成整個(gè)系統(tǒng)的所有功能。
圖1 系統(tǒng)功能架構(gòu)圖
MES系統(tǒng)是一個(gè)開放的管理應(yīng)用平臺(tái)，可以根據(jù)業(yè)主的實(shí)際需求，開發(fā)出相應(yīng)的功能模塊。圖中僅列出與罐區(qū)密切相關(guān)的4個(gè)核心功能模塊：罐存信息系統(tǒng)、訂單生產(chǎn)管理、設(shè)備管理和統(tǒng)計(jì)查詢。
MES系統(tǒng)在計(jì)劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁，填補(bǔ)了兩者之間的空隙。一方面，MES可以對(duì)來(lái)自ERP軟件的生產(chǎn)管理信息進(jìn)行細(xì)化、分解，將計(jì)劃層操作指令傳遞給底層控制系統(tǒng)，使得生產(chǎn)計(jì)劃更加快速準(zhǔn)確的被生產(chǎn)部門所執(zhí)行：另一方面，MES系統(tǒng)可以采集設(shè)備、儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)，以實(shí)時(shí)監(jiān)控底層設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，再經(jīng)過(guò)分析、計(jì)算與處理，從而方便、可靠地將控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)整合在一起，并將生產(chǎn)狀況及時(shí)反饋給計(jì)劃層，讓計(jì)劃和管理人員全面地了解生產(chǎn)情況。
4 實(shí)施方案論述
4.1 系統(tǒng)現(xiàn)狀
以某罐區(qū)的現(xiàn)狀為例，來(lái)說(shuō)明如何在現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)上引入MES系統(tǒng)。下圖為某罐區(qū)的系統(tǒng)現(xiàn)狀圖。
圖2 系統(tǒng)現(xiàn)狀圖
該罐區(qū)生產(chǎn)區(qū)域主要由輕油罐區(qū)、原油罐區(qū)、中轉(zhuǎn)罐區(qū)、航煤罐區(qū)、十萬(wàn)罐區(qū)、空壓站和泊位區(qū)域組成。每個(gè)分區(qū)都有一套B&R PCC(PLC)控制站對(duì)本分區(qū)生產(chǎn)及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。每個(gè)分區(qū)都設(shè)置一套本地操作站點(diǎn)，用于監(jiān)控本分區(qū)的生產(chǎn)及設(shè)各。專門設(shè)置控制中心站點(diǎn)一處，用于監(jiān)控生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的所有分區(qū)的生產(chǎn)活動(dòng)及設(shè)備。調(diào)度室設(shè)置在控制中心站點(diǎn)旁，方便調(diào)度指揮人員隨時(shí)通過(guò)控制中心的電腦獲取所有生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)的工藝狀況，以便發(fā)出合理的調(diào)度指令(調(diào)度指令的發(fā)出完全由調(diào)度指揮人員的經(jīng)驗(yàn)判斷來(lái)做出響應(yīng))。設(shè)置生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一套。用于存儲(chǔ)生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，以及為其他需要生產(chǎn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)提供接口。設(shè)置生產(chǎn)及設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接口機(jī)一臺(tái)，用于為需要生產(chǎn)及設(shè)各原始實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)提供接口。在控制中心除了用于監(jiān)控生產(chǎn)及設(shè)備的SCADA操作站外，還有算量操作站、報(bào)表操作站、交接班操作站、設(shè)備運(yùn)行記錄操作站、調(diào)度指令執(zhí)行操作站、公司web網(wǎng)信息站、消防監(jiān)控操作站和視頻監(jiān)控操作站等。
4.2 MES系統(tǒng)實(shí)施步驟
4.2.1 引入OPC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)
在罐區(qū)內(nèi)，下位控制器品牌眾多，并且各個(gè)控制器之間聯(lián)系非常少，基本上是各自獨(dú)立控制一個(gè)區(qū)域。各個(gè)控制器往往使用不同的傳輸協(xié)議在操作站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在這種情況下，要在MES層和底層控制層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸會(huì)有諸多不便。因此在這MES層和下位控制層之間引入OPC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)，這樣就使得MES層對(duì)下有一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源平臺(tái)，簡(jiǎn)化了MES層和底層控制層的數(shù)據(jù)傳輸。架構(gòu)如下圖所示。
圖3 OPC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)引入
OPC是基于OLE/COM/DCOM技術(shù)的，它采用客戶/服務(wù)器模式，把開發(fā)訪問(wèn)接口的任務(wù)放在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的生產(chǎn)廠家，以O(shè)PC服務(wù)器的形式提供給用戶即OPC客戶端。OPC服務(wù)器收集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的OPC界面提供給OPC客戶端使用。
在整個(gè)系統(tǒng)中，OPC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互模塊的主要組成部分，他不僅向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還將流程調(diào)度模塊所發(fā)出的設(shè)各執(zhí)行指令下發(fā)給下位控制系統(tǒng)。總而言之，OPC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)是一個(gè)透明雙行的數(shù)據(jù)信道，是MES與控制層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的唯一手段。
4.2.2 引入數(shù)據(jù)庫(kù)
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的引入對(duì)MES系統(tǒng)的實(shí)施至關(guān)重要，要實(shí)現(xiàn)管理、分析和執(zhí)行，需要?dú)v史數(shù)據(jù)來(lái)參考。由定制的系統(tǒng)功能模塊收集歷史數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)的引入有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)存檔海量信息，歷史數(shù)據(jù)隨時(shí)可查。
(2)提高記錄和檢索信息的效率。
(3)減少重復(fù)工作。數(shù)據(jù)庫(kù)里所需要錄入的資料通常只需要錄入一次即可，所有數(shù)據(jù)信息都可以根據(jù)需要?dú)w納、整理、調(diào)用。
(4)管理方便，數(shù)據(jù)庫(kù)中可以加入流程管理，將審批流程納入進(jìn)去。
(5)有效地集合企業(yè)資源，并合理分配使用。
(6)高效跟蹤業(yè)務(wù)。
(7)數(shù)據(jù)庫(kù)加密管理，可減少人員流動(dòng)帶來(lái)的資料或者技術(shù)損失。
(8)流程規(guī)范化，可減少對(duì)某些崗位人員的依賴，減少人員流動(dòng)導(dǎo)致的崗位資料缺失帶來(lái)的損失。
(9)可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)與財(cái)務(wù)同步，即時(shí)發(fā)生的成本可以快速反應(yīng)到財(cái)務(wù)報(bào)表上。
4.2.3 其他功能塊的引入
(1)罐存信息系統(tǒng)
功能包括根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)API及各種算法進(jìn)行儲(chǔ)罐各種油品質(zhì)量的計(jì)算、儲(chǔ)罐信息檢索與維護(hù)、儲(chǔ)罐實(shí)時(shí)信息的檢索以及罐容靜壓信息的檢索與維護(hù)等功能。
(2)訂單生產(chǎn)管理
生產(chǎn)部門根據(jù)作業(yè)訂單，將生產(chǎn)作業(yè)指令通過(guò)手動(dòng)或者電子方式進(jìn)入MES系統(tǒng)，處于MES系統(tǒng)下層的控制系統(tǒng)根據(jù)MES下發(fā)的指令確定油品移動(dòng)的具體路線，然后由控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制油品移動(dòng)的作業(yè)。作業(yè)過(guò)程相關(guān)信息傳輸給MES系統(tǒng)，這樣就形成從生產(chǎn)工藝到具體作業(yè)一整套標(biāo)準(zhǔn)可以控制的流程。
(3)設(shè)備管理
對(duì)罐區(qū)作業(yè)涉及的各類閥門、泵、儀表、管線、儲(chǔ)罐、裝車鶴位等設(shè)備的相關(guān)性能、狀況，以及監(jiān)測(cè)、檢修信息等內(nèi)容進(jìn)行管理；
(4)統(tǒng)計(jì)查詢
系統(tǒng)需要的各類作業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表生成及查詢都可通過(guò)該模塊實(shí)現(xiàn)。
以上僅列舉了四個(gè)功能模塊，在實(shí)際的系統(tǒng)中。可以根據(jù)需求定制功能塊，來(lái)完善系統(tǒng)及用戶的需求。
5 可預(yù)見的益處
罐區(qū)MES系統(tǒng)是高起點(diǎn)、高要求的集數(shù)據(jù)采集傳輸、監(jiān)控、企業(yè)管理于一體的具有完整業(yè)務(wù)管理與數(shù)據(jù)監(jiān)控功能的綜合性系統(tǒng)。是多個(gè)硬件和軟件產(chǎn)品通過(guò)集成建立的開放、多層次的、模塊化的、分布式的、透明的綜合自動(dòng)化應(yīng)用管理信息系統(tǒng)，且具有擴(kuò)充能力及容錯(cuò)性的。通過(guò)罐區(qū)MES系統(tǒng)的應(yīng)用，罐區(qū)能夠：
(1)最大限度地提高生產(chǎn)效率從而增加收益；
(2)通過(guò)延長(zhǎng)設(shè)備的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間提高資產(chǎn)利用率；
(3)模擬作業(yè)過(guò)程，提高作業(yè)質(zhì)量并保持作業(yè)質(zhì)量的一致性；
(4)減少作業(yè)損耗并達(dá)到業(yè)務(wù)考核指標(biāo)；
(5)整個(gè)企業(yè)及生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)輕松獲取生產(chǎn)控制層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；
(6)改善及時(shí)交貨、庫(kù)存周轉(zhuǎn)、毛利和現(xiàn)金流通性能。
(7)全面實(shí)現(xiàn)罐區(qū)業(yè)務(wù)處理和管理活動(dòng)的信息化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
6 綜述
通過(guò)以上的探討，罐區(qū)在現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)上引入MES系統(tǒng)，則需要引入0PC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)實(shí)際需求定制一些功能模塊，即可完成MES系統(tǒng)的實(shí)施。通過(guò)MES系統(tǒng)的加入。整個(gè)罐區(qū)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理水平會(huì)有一個(gè)較大的提高。
轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://m.guhuozai8.cn/
本文標(biāo)題：引入MES的油品罐區(qū)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)
本文網(wǎng)址：http://m.guhuozai8.cn/html/consultation/1083936405.html
相關(guān)文章
