第一篇：DCS系統在火力發電廠電氣設備中的應用分析

DCS系統在火力發電廠電氣設備中的應用分析

【摘要】智能電網的發展對火力發電廠電氣設備運行水平提出了更高的要求，本文基于此對火力發電廠的核心系統DCS進行了分析。首先介紹了DCS控制系統的相關概念，此后介紹了DCS系統在火力發電廠的應用，最后分析了DCS系統運行中的常見故障并提出了解決措施。

【關鍵詞】DCS系統；火力發電廠；電氣設備

引言

隨著智能電網的建設和發展，火力發電廠向著規模化、高效化、復雜化發展，對機組控制系統的自動化水平要求不斷提高。分散控制系統（DCS）是控制機組生產運行的核心部分，其可靠穩定的運行直接決定著整個運行機組生產過程的安全、經濟穩定運行。

一、DCS控制系統的相關概念

DCS（Distributed Control Systems，分布式控制系統）是指：通過多個計算機來對火力發電廠生產過程中的多個回路進行控制，并可以進行集中數據管理。DCS系統因此又被稱為集散控制系統。DCS系統是火力發電廠機組的核心控制程序之一，它集成了控制（Control）技術、計算機（Computer）技術、通信（Communication）技術、顯示（CathodeRay Tube，CRT）技術的多級計算機系統，以通訊網絡為紐帶實現過程控制和監控控制。

二、DCS系統在火力發電廠電氣設備中的應用

火力發電廠一般規模較大、占地面積廣、內部體系龐雜，這些特征決定了對其電氣設備的控制應該一方面注重全局調控，另一方面對其本地化問題不斷進行響應和處理，實施分散集中控制。DCS系統具有靈活的組態軟件、先進的控制算法、高度可靠性和開放的聯網能力，完全符合火力發電廠的發展要求，因此近年來逐漸占據了大中型火力發電機組機、爐主控的自動化領域。

以DCS在某火力發電廠煙氣脫硫控制系統中的應用為例，為確保系統的安全穩定運行，采用了西門子PCS7的DCS系統，該系統基于過程自動化，實現了從傳感器、執行器到控制器、上位機的全集成自動化，設置兩個操作員站和一個工程師站，對進行煙氣脫硫的兩套機組進行監控，每套機組的脫硫島系統中，都設有一個控制站，通過I/O模塊采集和輸出現場參數。通訊方面，I/O模塊通過PROFIBUS現場總線與控制站相連，工程師站、操作員站、控制站通過工業級以太網相連，通過DCS系統能夠方面的控制各個參數，有利于提升煙氣脫硫的工作效率，降低現場人員的勞動強度。

隨著DCS技術的不斷發展，其硬件和軟件特性不斷升級，在火力發電廠的各個工藝過程中的應用日益深入。目前，FSSS、DEH、SOE等都可以由DCS組態實現，機爐的整套電氣設備均可以處于DCS系統的統一監控之下，大型火力發電廠的機、爐、電一體化控制成為主流趨勢。近年來現場總線技術飛速發展，為DCS控制提供了新的發展空間，目前火力發電廠的第四代DCS系統中已經能夠支持多種標準的現場總線儀表。

三、火力發電廠DCS系統的常見故障和應對措施

火力發電廠DCS系統的常見故障主要包括硬件故障、軟件故障和人為故障三種，現將其常見故障及其應對措施歸納總結如下：

3.1硬件故障

火力發電廠運行環境相對復雜，受到高溫、高熱、粉塵等因素的影響，DCS系統中最常見的多為硬件故障。硬件故障常見的主要有DPU主控單元故障和I/O單元故障。

（1）DPU主控單元故障

DPU（Distributed Processing Unit，分散處理單元）用于執行工程師組態的控制策略，用來實現系統的離散梯形邏輯控制、連續調節、過程控制算法，還具有數據的采集、變換、告警、記錄等功能，是火力發電廠DCS系統的核心軟件之一。DPU主控單元故障主要有DPU脫網、初始化程序異常、切換異常等。

其中，DPU脫網的可能原因包括元器件嚴重老化、端子接觸不良、主板故障、系統負載率過高等，DPU初始化程序異常的原因多為主DPU與從DPU之間的下位機程序出現問題，或是兩者之間的DOC芯片兼容問題導致的。一旦出現DPU主控單元故障，應該立即檢查報警日志，并對系統進行檢修，及時分析故障原因并排除，對于出現器件老化或主板故障的DPU主控單元，應該立即更換相應的故障器件。

（2）I/O單元故障

I/O單元是DCS系統的模擬量采集元件，在運行中出現的I/O單元故障可能原因包括通訊線路接觸不良、端子板接線虛焊、元器件特性不良、板卡因故損壞等。目前，I/O單元的故障率多與板卡的制造和安裝工藝密切相關，因為I/O單元質量不過關導致DCS系統被迫停運的故障屢見不鮮。此外，火力發電廠內部運行環境相對惡劣，空氣粉塵較大，I/O單元長期運行于高溫環境下，一旦散熱環境不佳，也很容易導致I/O單元出現接觸不良或元件老化。針對這種情況，火力發電廠I/O單元在進行配置時，應該盡量將重要信號分散配置在不同的板卡上，用于同一個保護或控制系統的信號避免完全集中在一個控制站內，為系統硬件進行充足的容錯處理，避免因某一塊I/O板卡故障，引發電氣設備整體失效，影響整個機組的整體運行。

3.2軟件故障

DCS應用軟件故障包括程序存在缺陷、控制模塊異常、軟件在線下載功能不完善、歷史數據記錄不全等，根據故障出現的原因，可以分為系統軟件故障和應用軟件故障兩種。其中，系統軟件故障主要是程序編寫時設計存在缺陷，必須返廠進行整改和升級，應用軟件故障主要是某一個具體應用存在待完善環節，可能是應用軟件編寫者的疏漏，導致圖形軟件畫面與火力發電廠實際情況不符合，設備的位置序列號與軟件不對應等。目前，火力發電廠DCS系統軟件還處于不斷的升級和優化的過程中，有些DCS系統生產廠商為了迎合業主的要求，增加某些新功能或新特性，而經常給系統軟件打補丁或升級，軟件開發缺乏持續追蹤和系統性，可能會給軟件安全帶來較大隱患。例如，近年來安徽電網中發生的兩起火力發電大機組故障，就是由于DCS版本升級后，因系統軟件存在缺陷、軟件與硬件驅動不匹配、系統容錯性差等原因造成的。因此，火力發電廠在進行DCS系統升級和改造時，應該慎重考慮，必須經過嚴謹的系統驗證和技術檢測后才能進行，以確保DCS系統的安全穩定。

3.3人為故障

火力發電廠DCS系統操作內容龐雜、涉及技術多樣、對人員素質要求較高，對DCS熟悉使用需要一個逐步深入的過程。在火力發電廠的日常運行和維護過程中，因為對DCS系統特性不熟悉而導致的人為故障也時有發生，這種故障具有一定的偶發性，也容易被發現和解決。在實際工作中，火力發電廠應該經常對在崗人員展開技術培訓，尤其是對新上崗員工，要及時進行深入的專項培訓，使得員工真正能夠熟練掌握DCS系統特性。同時，建立健全相應的管理制度，降低人為誤操作導致的DCS系統故障概率。

結語

DCS系統目前已經在火力發電廠電氣設備中得到普遍應用，并處于不斷發展和完善的過程中。火力發電是我國最主要的發電形式，伴隨國家建設智能電網的進程不斷深入，各類火力發電廠將不斷興建和投產，火力發電企業應該不斷地引進新技術，完善電氣設備的控制，提升DCS系統的應用水平，推動我國電網持續健康發展。

參考文獻

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第二篇：基于Profibus總線的DCS系統在污水處理廠中的應用

基于Profibus總線的DCS系統在污水處理廠中的應用

摘要 本文以山西省某污水處理廠為例，論述了基于Profibus總線的DCS系統在污水處理領域的應用。對系統的硬件、軟件結構及工作原理進行了說明。運行表明，該系統能夠滿足污水處理的自動控制要求，并且具有先進、可靠、控制性能好等優點。

關鍵詞 污水處理；現場總線；分布式控制前言

污水處理廠DCS系統是根據進入污水處理廠的水量、水質等變化指標對提升泵房、P－MSBR生化反應池、污泥脫水間、風機房、紫外線消毒池、排水泵房等進行控制，并把現場各子單元的工藝參數、報警參數、歷史數據等通過現場總線傳輸到中控室的PC機上，在中控室顯示器中反應出來，并能自動打印。通過工業以太網和廠長辦公室以及當地環保部門相連，隨時監視廠里的生產情況。綜合考慮投資、運行成本、處理效果、污水水質等因素，污水處理工藝可分為物理處理、生物處理和化學處理。典型的工藝流程如圖1所示：

圖1 典型工藝流程圖

污水經過粗格柵清除較大的固體懸浮物后進入曝氣沉砂池，在沉砂池側壁下部鼓人壓縮空氣，污水中的有機物處于懸浮狀態，而吸砂機則將沉砂吸出，送到砂水分離器，污水進人初沉池，至此，完成污水的物理處理工藝階段。污水進人曝氣池，保持好氧條件。對沉淀產生的污泥進行濃縮、消化、脫水等處理。大部分二沉池的污泥回流人曝氣池進口。完成生物處理階段工作后，根據需要選擇化學處理方法，最終使污水達到國家排放標準[1]。2 現場總線與分布式控制概述

2.1 現場總線的概念

現場總線是一種在工業現場環境運行的、性能可靠、造價低廉的通信系統，可以完成現場自動化設備之間的多點通信，實現底層現場設備之間以及生產現場與外界的信息交換.它是應用在生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節點數字通信的系統，也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡。簡單說，現場總線就是以數字通信替代了傳統4-20mA模擬信號及普通開關量信號的傳輸[2]。

2.2 現場總線技術的基本特征

開放性、分散化和低成本是現場總線最顯著的三大特征，它的出現將使傳統的自動控制系統，產生劃時代的變革，這場變革的深度和廣度將超過歷史上任何一次變革，必將開創自動控制的新紀元。

(1)開放性：現場總線是開放互連網絡。現場總線標準、協議、規范是公開的，現場總線網絡是開放的，既可實現同層網絡互連，也可實現不同層次網絡互連，用戶可共享網絡資源。

(2)分散性：現場總線是結構與功能高度分散的系統。結構上采用了全分布式方案，設備之間可點對點、點對多點或廣播多種方式通信。連接到總線上的現場設備是智能化的，且具有按照現場總線協議、規范進行數字通信的能力，并且能夠實現分散的功能模塊，完成測量、控制、通信的一體化。

(3)低成本：現場總線開放的體系結構省去了中間的控制站，降低開發成本，且徹底分散的分布式結構，將一對一模擬信號傳輸方式變為一對多的數字信號傳輸方式，節省了模擬信號傳輸過程中大量的D/A轉換裝置、布線安裝成本和維護費用。

2.3 Profibus現場總線技術

主流的現場總線技術有以下幾種：FF，CAN，Lonworks，DeviceNet，Profibus，Hart，CC-Link，WorldFIP，Interbus。下面主要介紹本文用到的Profibus。

Profibus是過程現場總線的縮寫，是20世紀80年代末興起的一種高可靠性、低成本、組態方便快捷、互換性高、互操作性強、便于運行、系統開放的總線系統，代號DIN19245。Profibus具體規定了串行現場總線的技術和功能特性，它可使分散式數字化控制器從現場底層到車間網絡化[3]。

Profibus系統以ISO7498為基礎，以開放式系統互聯網（OS）I作為參考模型，包括Profibus－DP、Profibus－PA和Profibus－FMS。Profibus－DP是一種高速和便宜的通信連接，它專門為自動控制系統和設備級分散的I/O之間進行通信使用設計。其特點是快速、即插即用、效率高、成本低s。Profibus－PA是專門為過程自動化設計的，可用于爆炸危險區域，其特點是面向過程控制，總線供電，本征安全。Profibus－FMS是用來解決車間級通用性通信任務的，可用于大范圍和復雜的通信系統。其特點是通用、大范圍應用、多主通信。

現場總線控制系統對現場自動化設備的要求較高，而現間段由系列智能節點（控制器、傳感器、執行機構等）構成的統一的現場總線系統價格昂貴且難以實現，所以由PLC、PC和現場總線組成與DCS相兼容的系統是比較經濟合理的選擇。

2.4 分布式控制

分布式控制系統(Distributed Control System)現已成為工業生產過程控制的重要手段，目前已廣泛應用到電力、石油、化工、制藥、冶金、建材等眾多行業。傳統的工業自動化系統中的現場層設備與控制器之間的連接, 是采用一個I/O 點對設備的一個測控點的連接方式,每一個數據至少需要一對雙絞線, 一般每個設備只能提供單一的過程信號，大量的相關數據很難得到。傳統的DCS 系統結構分為3層, 圖2為一個典型的傳統DCS 結構圖。

圖2 傳統DCS結構 圖 3引入現場總線后的DCS體系結構

雖然在FCS 系統中, 一對雙絞線或一條電纜上可以掛接多個設備, 使得硬件數量與投資大為降低。而且通信總線直接延伸到現場傳感器、變送器、控制器和伺服機構, 使操作人員在控制室就能實現主控系統對現場設備的在線監視、診斷、校驗和參數整定,從而提高了系統的精度、可監視性和抗干擾能力。但是在一些大型的控制系統中存在著許多比較復雜的閉環控制, 系統運行的模式變化也較多, 必須由運算能力強大的DCS 控制器來完成控制作用。所以, 即使出現FCS, 傳統的DCS 結構依舊具有其存在的必要。引入現場總線后的DCS 體系結構如圖3所示。

系統構成 3.1 DCS系統層次

根據本污水處理廠工藝特點和技術要求，整個污水處理廠的DCS系統分三個層次：現場控制層、車間監控層、廠級監控層。

車間監控層包括：1＃PLC站（預處理系統）主要包括粗格柵、提升泵、細格柵、沉砂池設備等，主要檢測參數有水位、流量、液位差等；主要監控設備有粗格柵、提升泵等。2＃PLC站（生化處理系統）主要包括P－MSBR生化反應池、風機房等，主要檢測參數有溶解氧、液位、電流、電壓、功率等，主要監控設備有鼓風機、泵類等。3＃PLC站（泥處理系統）主要包括污泥濃縮池、污泥脫水機房、紫外線消毒系統出水等，主要檢測參數有液位、水量水質等，主要監控設備有泥處理設備、消毒設備[4]。

現場控制層包括各子站、各分站及現場設備。廠級監控層包括中控室及廠長辦公室。

PLC是整個DCS控制系統的核心，負責現場控制信號的處理、執行機構的控制。在處理的關鍵環節設置現場控制站，本系統中的預處理系統、生化處理系統、泥處理系統分別用一個PLC控制系統，根據實際處理情況和要求，控制泵站系統、曝氣設備和排泥設備的啟停和工況，以達到設備的最優運行狀態，保證污水處理效果。本污水處理廠40kW以上電機全部采用軟啟動，避免了電機突然啟停對電網和設備造成沖擊。下位機采用西門子公司的S7－300系列產品，它通過接口模板IM153－3及Profibus－DP網和上一級的PLC站相連進行數據交換和命令傳輸[5]。系統網絡結構如圖4所示。

圖4 系統網絡結構圖 3.2 監控軟件

上位機采用西門子公司的WINCC監控組態軟件，實現對整個工藝流程的設備運行狀況的實時監控，將工藝流程以直觀的畫面顯示出來，記錄在線檢測的參數、設備運行狀態和過程，分析參數的變化趨勢，及時發布和預告情況，實時診斷和報警[6]。中央控制室設置兩臺互備的上位機（IPC）冗余相聯，有兩個完全獨立的中央處理站（雙電源、雙CPU）用以對系統進行開發編程、在線調試和數據修改、存放各種歷史數據。值班員通過顯示器上顯示的各種曲線、報表、畫面和聲音，可以全面監控工廠工藝參數變化情況、設備運行情況、故障發生情況，通過鍵盤和鼠標對各站進行遠程操作，通過設置的打印機打印所需要的各種資料，控制車間各站的工作狀況，根據要求對車間各站發布命令，并能將污水處理廠的各種信號經網絡管理層的服務器傳輸。

廠級監控層作為系統的人機接口單元，可實現對污水處理廠的整個產生過程進行監控，同時又可將污水處理廠的各種現場信號經以太網向上一級的管理服務器傳輸并執行管理層下達的命令。本系統采用Windows NT4.0操作系統、西門子公司的控制系統組態軟件WINCC4.2。該軟件是工控界流行的Windows界面軟件，它支持TCP/IP協議，因而方便管理。利用它很容易開發各種監控界面，顯示現場各種工藝參數、狀態、歷史曲線、故障發生情況等。并利用鍵盤操作來進行參數的設置及對現場設備的控制。

結論

將基于Profibus的分散控制集中管理的DCS系統成功地運用于污水處理廠，實現了全廠生產過程的自動化，達到了節能降耗、保護設備的目的，減輕了工人的勞動強度，提升了管理水平，提高了工作效率和處理效果，創造了良好的社會效益，改善了周邊環境，減輕了對下游水源的污染[8]。參考文獻

[1]劉均.基于PROFIBUS的污水處理自動控制系統[J].機電設備,2008(5).[2]劉愛英.淺議DCS與FCS控制系統[J].工程技術，2010(17).[3]張光杰.Profibus現場總線的結構及應用[J].寧夏機械，2009(2).[4]王小澄.集散控制系統在一級污水處理廠中的應用[J].計算機工程，2007（2）.[5]SIEMENS.SIMATIC S7-300 Programmable Controller Hardware and Installation Mannual，2008 [6]張航.基于現場總線的集散控制系統在水廠自動化中的應用[J].電工技術，2009（9）.[7]王小澄.集散控制系統在一級污水處理廠中的應用[J].計算機工程，2007（2）.[8]唐維，劉樹森.現代污水廠PROFIBUS總線的應用[J].科技探討，2010(6).

第三篇：華電章丘火力發電廠有限公司化學水網DCS系統優化

章丘公司化學水網系統優化方案

一、前言

章丘公司現裝機容量890MW，分兩期建設完成。一期2×145MW機組與2002年12月投產，二期2×300MW機組與2006年12月投產。一期化學水網只包括化學水處理系統，不能滿足二期擴建需要，為此在二期擴建的同時，建設二期化學水網系統。二期水網包括化學水處理系統、工業廢水處理系統、生活水處理系統、工業水系統、循環水加藥系統、凈水系統、雨水系統、凝結水精處理系統，水汽系統。制氫站屬化學專業負責，后來增加的中水系統全部劃入化學水網系統。二期水網建成后，一期水網處于長期備用狀態。

二、現狀

1、設備配置情況：二期化學水網系統的控制部分采用AB PLC程控控制，但分為幾部分：化學水處理單獨PLC控制，工業廢水和生活廢水單獨PLC控制，雨水、凈水、循環水加藥、工業水通過遠程PLC獨立控制，凝結水精處理與水汽單獨PLC控制，制氫站獨立控制，中水獨立控制。由于設計原因，幾部分未全部鏈接，而以化學水處理程控為主，將雨水、凈水、工業水通過遠程PLC和工業廢水與生活廢水PLC控制鏈接到化學水處理程控中，其他部分各自分散，并要安排專人進行監控。

2、人員配置情況：化學水處理監控每值兩名工作人員外加一名合同工，負責化學水處理、工業廢水和生活廢水、雨水、凈水、循環水加藥、工業水，由于區域大人員少出現問題無法頭尾相顧；凝結水精處理與水汽每值一名工作人員；制氫站共三名工作人員輪流值班，因 人員少每天的大夜無人值班，由化水值班人員代為管理；中水系統每值一名工作人員。所有值班人員崗位平等，沒有差別，全部屬于化學班，設有正副班長三人，正副班長只上白班，夜間無負責人。

三、問題的提出

1、化學水網控制部分由于設計原因，雖然采用了相同的控制設備，但未實現互聯，造成監控各自分散，不便于值班人員集中監控。

2、化學水處理值班人員負責區域大，但人員相對較少，并且值班人員還要負責機組循環水的水質化驗及加藥、化學酸堿的接卸等工作，導致其工作強度很大。時常出現監控室內無人監控的情況發生。

3、在工作過程中由于值班人員的崗位相同，出現問題無法有效指揮、處理，無法形成一級對一級負責的管理效應。

4、制氫站、中水、凝結水精處理與水汽每值各有一名值班員，由于工作量較少造成人力資源的空閑，使其他值班人員思想不穩定，同等崗位有人忙有人閑，體現不出多勞多得的分配體制。

四、采取對策

通過調查研究：在少量增加設備投入的基礎上，將整個水網的控制系統進行互聯，在化學水處理監控室統一監控，將制氫站、中水、凝結水的值班人員撤銷；在現有的巡檢基礎上，增加巡檢次數和質量；打破化學班的人員配置，將化學化驗分離出去，成立化驗班，化學運行人員按照集控、灰水、燃料運行方式的人員配置，每值設立主值、副值、巡檢等崗位，統一服從值長調度。

五、具體實施方案

1、在現有的網絡基礎上，增加網絡應用設備，敷設制氫站、中水、2 凝水光纜，使用光纖接口在硬件上實現各控制器互聯。在此需要購買Hirschmann網絡接口MM2-4TX1一只，光纖網絡轉換器3對，光纜接口1對；其他附件可隨時購買。

2、硬件架設完畢后，在化水程控的監控畫面上相應增加中水、制氫站、凝結水精處理等監控畫面，此部分是關鍵，制作不好將影響整個方案的最終結果。全面做畫面組態，改造時間長可能影響設備運行；也可增加兩臺操作站分別用于制氫站和中水，這樣不影響運行設備，把握大、優化過程較快。

3、檢修人員經過幾年的程控維護，能進行運行中出現的問題的修改組態和畫面，有一定的基礎，只是在細節上可能不懂或不會。因此實施工作主要由檢修人員進行實施，部分工作外委進行，比如光纖接頭的熔合；在實施過程中監控畫面的組態由檢修人員完成，在實施過程中如有問題隨時請教有關廠家，這樣可磨練檢修人員的控制系統集成水平，提高相應程控設備的維護技能。由于工作量大需要專人進行組態和調試。

4、實施完成后進行驗收，達到完全監控功能后，根據人員和工作量進行相應人員調整配置。

5、為配合方案的實施，擇機對電氣、熱控專業維護人員和其他人員進行相應PLC的理論、實際操作的培訓講座。

由于本人水平有限，方案中可能有考慮不全的方面，是否可行，還請領導批評指正。附網絡圖、增加設備清冊和具體改造步驟。

檢修分場 粥葫 2010.2.9 3

第四篇：DCS系統與PLC系統優缺點分析報告

DCS系統與PLC系統優缺點分析報告

工業界對于分布式控制系統(DCS)與可編程邏輯控制器(PLC)兩者孰優孰劣的爭論已經持續了至少40年。然而，隨著技術的發展，爭論并未停止。由于兩者功能特性越來越接近，價格差異也在縮小，曾經一度很清晰的選擇，現在似乎變得越來越模糊。要想理解這兩者之間的爭論，就一定要明確這兩種平臺之間的根本性差異。

要想理解這兩者之間的爭論，就一定要明確這兩種平臺之間的根本性差異。例如，DCS體系結構源自一種完整的系統方法，其焦點在于基于網絡實現分布式控制，協助作業人員監視并操控工廠中的任何一個區域。通過高性能的確定性網絡實現一致、同步并且完整的過程數據正是DCS體系結構的核心。

另一方面，PLC體系結構聚焦于靈活快速的本地控制，PLC技術最近的發展為其增加了過程控制能力。當PLC和HMI軟件集成在一起時，其最終形態看起來與DCS十分類似，但是這仍舊是一種自建(DIY)的實現方法，意味著工程師必須親力親為實現系統的每一個環節。對于控制來說這種方法更加靈活，但是DIY通常意味著在組網和性能上更大的技術風險，其導致的成本增加會在后期慢慢體現。

以前，相對于PLC系統來說，DCS通常更加昂貴，而且與今天面臨的狀況不同，當年很多工廠對生產速度、產量、廢物排放、安全性和遵循法規上的需求并不高。正是因為這樣，基于PLC的系統才獲得了發展，因為它們能夠提供更低的固定資產投資，同時提供的功能也足夠用。但是隨著時代的變遷，在全球市場范圍DCS系統的價格不斷降低，制造企業對其需求也隨之上升。因此，在投建新自動化項目時，很多控制系統工程師、維護經理和工廠經理開始重新審視DCS和PLC控制系統兩者的優劣。

在評價DCS和基于PLC架構的自建分布式控制系統時，有幾個要點需要注意。

網絡性能

優良的網絡性能始于合理的網絡設計，而合理的網絡設計依賴于對每一個網絡節點的通訊行為和用來承載網絡信息的協議的詳盡了解。主要的過程自動化供應商已經注意到這種需求，他們提供最優的方案，使用戶可以為控制系統選擇最優的網絡設計。而DIY方案的應用工程師可能需要首先完成特定網絡拓撲結構的搭建。網絡設計和安裝完成之后，下一步就是測試網絡性能到底如何。對于不同的數據采集量、警報、歷史信息、對等網絡信息和隨時可能發生的備份作業，同樣的網絡拓撲結構的性能可能具有很大的差異，這需要依靠全面的最優拓撲結構測試才能夠得出結論。假設用戶已經完成了網絡的設計和安裝，工廠達到了最大生產能力，一切都按照預期運行，那么此時需要面臨的挑戰就是如何維持這種平穩的網絡作業狀態。一種解決方案是在項目之初就安裝容錯以太網(FTE)，這是一種使用并不昂貴的成品組件實現冗余工業以太網的組網技術，這種技術能夠提供高可用性。FTE還能夠提供足夠的網絡診斷，實現對過程控制網絡的持續關注，可以作為DCS的一部分。而且，工廠必須在補丁和更新被載入生產系統之前對其進行功能和性能的測評。有經驗的網絡工程師深知網絡上的每一臺設備都必須正常工作，才能構成一個健康的網絡整體，正所謂一條臭魚腥了一鍋湯。

控制性能

良好的過程控制是建立在可靠和可重復的控制策略上的。過程控制器作為經典DCS體系結構的一部分，在作業方法上比PLC具有更多選擇。PLC的運行速度相對來說更快，而過程控制器的強項在于可重復性，這意味著控制策略的運行周期是固定的運行的過快或者過慢都是不能接受的。在每一個運轉周期內實現可重復的控制，有助于工廠實現可重復的質量、生產率和作業結果。運行周期并非唯一差別，其他系統服務也將優先解決控制器的配置，例如，如果控制器產生的報警會對控制任務產生影響，那么這些報警就會被屏蔽，當過程擾動漸趨平穩時，再恢復這些警報。為了有效實現這種警報管理機制，必須能夠與控制產生警報的時間緊密配合，那些用來收集、存儲和報告這些警報的報警子系統和事件子系統也是如此。老話重提，系統的作業方法是DCS的核心。

HMI圖形

HMI軟件包供應商通常都會吹噓操作員設計圖形界面是如何的容易。但是不管圖形界面設計的多么令人印象深刻，它都不能為工廠帶來直接的經濟效益。設想一下過程控制環境無需建立圖形界面，因為它們已經內置了圖形界面，這是多么愜意的一件事。但是隨著時代的變遷，在全球市場范圍內DCS系統的價格不斷降低，制造企業對其需求也隨之上升。如果系統控制功能和作業環境整合在一起，那么支撐過程工廠運轉的90%的功能都可以標準化。一些DCS平臺能夠提供上百種標準面板、分組顯示和狀態顯示，這不僅對于安全有效的工廠作業非常重要，關鍵這些功能是現成的。

控制算法

面向對象的功能模塊主要用于指定用戶功能的屬性。通過創建具有完整參數功能的功能模塊，用戶可以開發并對控制策略實現精準調整，無需重新設計控制功能，所有必需的功能都經過備案可選。應用工程師僅需將模塊集成到所需的控制配置中即可，十分容易。無需編程的自動備案控制器配置使DCS體系結構對于工程師的使用和故障排查來說十分高效。讓我們以一個常用的過程控制功能PID模塊為例。使用DCS全球數據模型，可以通過配置界面獲得PID功能模塊的全部信息，此界面的各種算法已經通過驗證，可以按需選擇。HMI中的報警、趨勢分析和歷史數據功能所需的參數可以在一個站點輕松完成獲取和配置，無需再對HMI配置進行更改。

應用軟件

在一套自動化系統20~30年的服役期內，考慮用戶需要對系統進行擴展、更改或者為系統增加新技術的頻次是很重要的。“如果系統控制功能和作業環境整合在一起，那么支撐過程工廠運轉的90%的功能都可以標準化。”對于DIY系統來說，要想找到工廠運行所需的所有應用程序，只需要翻翻PLC和HMI供應商的選型手冊然后下訂單即可，隨后就可以獲得授權、DVD安裝盤、下載內容和其他一系列有用的資料。但是，如果只需要選擇一種型號代碼就可以立即收到所需的整套系統豈不是更加便利么？一個授權文件可以用于所有支撐過程工廠運行的控件、數據備份、趨勢分析對象、業務集成軟件和工廠運行中所需要的圖形。DCS體系結構能夠確保所有的控制應用程序都被正確加載，版本正確且經過兼容性測試。

數據管理

當DIY的DCS系統被拼湊起來后，各種不同的數據模型將會產生多種代表同樣信息的數據。當這些個體被組裝成一個系統之后，這些不同種類的數據模型必須同步并且受到維護，對于應用工程師和系統管理員來說，完成這項工作是一個不小的負擔。而對于DCS體系結構來說，通用的數據模型能覆蓋整套系統。因此，一個數據源可以為系統任何位置的任何一個應用程序或者服務提供數據。這個問題的關鍵并不在于數據庫的數量，而在于單一的數據模型，不管數據組件在何處，它都可以被體系下的任何一個組件所使用，而且數據組件無需復制。綜合的數據模型并不一定意味著僅使用一個數據庫，但是它肯定意味著對于任何數據組件來說都具有同一個去處。

批量自動化

DCS體系結構的綜合特性長久以來一直是批量自動化工程的上佳之選。相比于其他類型的自動化，批量要求在相位、單位、配方、公式和其他要素上做到精細的配合。即使經典DCS體系結構在提供完整的解決方案時也面臨著不小挑戰，因為批量環境中的組件實在過于多樣化。正是基于此種原因，很多批量自動化工程都選擇將多種解決方案混合成一種解決方案。不管怎樣，批量數據模型已經不像從前那樣令人心生畏懼了，批量自動化解決方案的各種不同的信息現在使用單一的DCS數據模型就可以采集完成。例如，批量管理和執行所需的所有組件都運行于過程控制器上，或者在要求耐用性的場合這些組件都運行于冗余控制器上。這意味著沒必要非得使用一臺PC作為批量服務器。因為所有的批量組件都運行于控制器上，批量執行更加快速，循環時間得以縮短，產量提升。而且，對于各種報警、安保和顯示功能，操作人員只需要學習一種作業環境即可，誤操作的可能性也更低。從工程和維護的觀點來看，這種方法的優勢在于僅需學習并支持一種工具即可控制工程網版權所有，事半功倍。

開放式連通性

今天的過程工廠很少選擇單一品牌的控制器。這就是為什么經典DCS體系結構也能夠將第三方設備以同樣的數據模型引入的原因。這意味著操作人員能夠以一種統一的風格瀏覽來自于不同廠家的控制器的信息。控制解決方案是否能夠將企業解決方案無縫融入控制層也是一個重要的考慮方面。因為信息富集型應用通常都是如需則急需，所以對制造執行系統(MES)、資產管理系統、報表軟件、統計過程控制(SPC)、停機跟蹤或者其他企業層解決方案進行提前考慮是很重要的。

仿真技術

控制策略在應用到實際的過程之前必須經過徹底的“排查”。由于過程控制關注可重復性，所以能夠將控制策略直接運行于仿真環境而無需更改，這一點是十分必要的。過程控制中的計時是很必要的，仿真器必須能夠可靠地重現過程執行的計時。“由于過程控制關注可重復性，所以能夠將控制策略直接運行于仿真環境而無需更改，這一點是十分必要的。”

基于此種原因，DCS供應商都提供先進的仿真器技術，在工廠整個生命周期內幫助改善性能。有多種仿真選擇，從離線的穩態設計仿真、控制核查和操作員培訓到在線控制和優化、性能監控和作業計劃仿真。

過程歷史數據

徹底的過程改進依賴于優良的過程數據，這意味著歷史數據的收集必須與工廠自動化系統的功能協調一致，不會妨礙更加緊急的控制要求。但是，如果出于某種原因必須中斷歷史數據收集，那么之后必須能夠恢復歷史數據，因為不完整的歷史數據是不能接受的。工廠需要一種可靠的解決方案以獲取歷史數據，并將這些數據用于趨勢和質量分析。基于此種目的，大多數現有的DCS平臺現在都具有耐用的內置過程歷史數據功能，工程師和工廠管理人員可以藉此在單一站點完成對整體作業性能的分析。冗余數據收集機制還能保證在主歷史數據收集器失效時迅速切換至輔助歷史數據收集器。做出決定。

當然，每一家工廠對自動化和控制都有其獨一無二的要求，實際上不管是DCS還是PLC都能滿足每一家工廠的需求，落實到具體的應用和作業需求時，必須仔細考慮，然后再決定哪一種技術更適合自己的過程控制。當前對于DCS的需求正在上升，即使對于規模較小的應用也是如此。對上文討論的內容略加思索，操作人員和工程師就能對DCS和PLC的能力有一個初步的認識，并在兩者之間做選擇的時候能夠更加深入地考量。

第五篇：計算機信息管理系統在企業中的應用分析

計算機信息管理系統在企業中的應用分析

摘要：企業的計算權腦息管理系統建設應矯拄企業的特點。找準切入點。重．點介紹了企業ERP模型及數據結構模型。

關鍵詞：計算機信息管理系統；企業；應用；

隨著信息技術的飛速發展，企業信息化建設在理論和實踐七也發生了深刻的變化。從MRP．MRPII、CIMS、ERP、scM到C腿理論和概念的提出，我們深刻的感受到企業信息系統在理淪上已經走出了傳統軟件工程的框架。而是從管理的內涵和企業資源變化規律^手，去尋找信息系統建設的老如時醣黼，建立起—瞅的符合計算機特點的管理醭式。從而陡劊E信息化建話瑗}企業管理帶來本質性地變化。

I企業管理對象分析企業資源我們可以看成ERP系統管理的對象或企業管理對象。以往企業信息系統建設需求分析都是從業務流程開始的，對企業管理對象沒有—個全面認識，很容易走匕MIS建設的老路。因此需求分析首先應了解和分析企業管理的對象。

從企業信息系統的角度和企業的主要任務來看，企業的管理對象可分為兩大類：—類是流動的管理對象，—類是靜態的管理對象。流動的管理對象，主要有三種：它們是物流、資金流和信息流；靜態管理對象則較多。但主要有固定資產、員工、檔案等內容。這兩大類管理對象各有其自身的特點。

2企業ERP模型企業信息系統可分為三個層次來考慮。

第—個層面是數據的采集層面，它的主要任務是完整、準確和及時地反映管理對象的變化和運動，無論業務流程是如何實現的，只要管理對象狀態變化得以確認，則變化信息應及時的在信息系統反映出來。因此，我們在敝系統分析時，第一步要傲的工作是系統地描述管理對象狀態變化和運動的流程。以此來確定企業信息系統的數據采集點，從而進一步的確認采集的內容和潁度，確定歷史數據的儲存和利用方法。

第-'／k層面是對企業各個管理業務，管理流程和控制方式的設計，這是企業信息系統設計的難點，管理對象的變化應該是按照企業的需要和計劃來進行的，也就是說是完全受控的，而管理業務流程則又是多變和復雜的，它不僅和管理對象有關，而且和人、管理方法、市場、社會環境有關。

第三個層廄是計劃管理。找出每—個環節變化的規律和條件，這是制定i-I-翅J，進行管理和控制的依據，物流則是ERP BOM為主線(流程性企業則是以裝置單耗指標，配方等，確定BOM)。

3數據結構模型在事務處理層上，其完成的主要任務是結合具體事務處理流程對原始數據的進行采集。根據數據組織的需要，這些數據可分為靜態數據和動態數據兩大類。靜態數據反映企業資源的基本屬性。動態數據反映企業資源變化和運動過程。只要認真分析，并盡可能理出與管理有關的全部屬性。

就可以保證在數據庫i殳計時，數據結構的穩定性。

要做到這一點，并沒有太大的難度。數據結構的穩定，是ERP系統建設的—個重要前提。

第二個層次是管理和決策層，這個層次管理業務是在數據采集的完整性基礎進行的，它要求存f麟的可變性。因此，對數據采集完整性要求是不變的，而列數據的私J用則是可以變化的。目前各種新技術已經給我們提供了有利條件和基礎。

作為個人使用的軟件工具，主要有微軟的0FFICE，在軟件結構上出現了C／S，B／S以及相關的接口技術。如ODBC，ASP，xML等。管理人員可以方便地通過這些技術實現的軟件從數據庫中獲取他們所需要的數據，再通過自己熟悉的欽件工具進行加工、整理和利

用。在這種情況下，計算機技術人員在進行 ERP系統的設計時，其重點仍應該放在數據結構的分析設計匕。管理層和決策層對數據的要求是我們系統分析和設計的第二個重點。而在這個層次E，主要是對統計數據和計劃數據的需求。統計數據是對現實情況的真實反映，計劃數據反映了企業對各項任務的安排和要求，在此基礎E進行數據加工、分析和比較，形成各種報表。它們也是企業績效考核系統(KPI)的基礎數據。因此，建立·個完整的指標體系來規范和定義計劃統計數l屠是非傅乳必要的。對于這個指標體系的具體建議如下：

(1)于{輛秭漾的定義。指標體系通過編碼進行規范，基本屬性如下：

指標碼、指標名稱、計量單位、時間范圍、存儲過程名、激括條件等。

單位編碼：是指標量反應的單位；指標碼：產能指標、經濟指標、財務指標、產量指標、質量指標、消耗指標、勞資指標、每—個管理部門和管理業務可以提出自己的管理指標；指標名稱：指標的中文名稱；計量單位：指標的計量單位(如：米、噸、升、元、％等等)；每—個指標必須有自己的計量單位；時間范圍：是指指標值代表的時間長度(如：

小時、班、天、周、月、年等等)；存儲過程名：是指對指標值進行計算的數據庫存黻程的路徑和名稱；激活條件：是指啟動存儲過程計算指標值的條件(如：某項工作完成后自動啟動、某個時刻自動啟動、人工啟動等等)。

在大型數據庫系統中都提供了存儲過程技術，把指標量的計算過程放到存儲過程中，利用存儲過程好處在于：有靈活的激活方式，它可以手動激活和條件激活，系統激活存儲過程自動計算統計指標量放人數據庫關系表中。計算過程完全在后臺進行，與使用者無關。指標數據計算出來后，管理^、員在使用指標數據時，大大提高了速度，更不需要進行重復計算。對指標數據的利用也變得非常靈活、方便了。

指標體系的建立把大量復雜和費時的計算工作推到了后臺，并利用了計算機的空閑時間。

根據ERP的思想計劃來源是用戶的需求，在對企業的生產能力、財務狀況、效益目標權衡的基礎上明確主產品的生產。計劃的基礎上，推出企業內部每—他產環節和供應：環節的生產供應計劃。其依據是每—"櫛的供需平衡關系。

通過這樣—個過程，計劃系統可以分解到生產的每—個環節和每—個時間段。因此，這兩個指標體系是計劃系統的基礎。而它們又來源于統計指標體系。再加價格成本因素就可以算出整開的較為完整的統科。

通過以匕分析，我們可以得出以下的結論：

第一，我們管理對象以及他們的運動和變化規律有了—個基本的認識，對企業信息系識統，建信設息對系應統的建三翻個撇應和用瞄層氧次也也就有容了易一明個確基，本企認業管理對象以及他們的運動和變化規律是EIW系統的基本依據。第二，ERP系統必須樹立以數據為中心的指導思想，在保遙毀據結構的穩定、保證原始數據的正確和保證數據系統安全的前提下，盡可能把軟件應用的靈活性交給用戶。使用戶可以根據自己的需要來獲取數據、重新組織數據和分析數據。第三，數據結構的合理性是開放的前提，我們通過對企業資源原完整和實時地采集，以此為基礎建立指標體系。這就把ERP的核心思想數據結構中，保證系統主要業務流程的正確性和可變性，使應用系統內部機制的高效、靈活。第四，開放的有限性：對原始數據的采集、加工、整理，必須按照軟件的要求來進行。

而對數據的利用是完全開放的，這就保證了基礎數據的完整性、正確性和—致性。保證了指標體系的含義是唯—確定的。同敝官旨滿足各種應用的要求。第五，通過開放的方式達到動態管理的目的。這是我們開放式ERP系統的建設的主要目標。

總之企業信息系統建設是沒有一個通用的軟件可以包洽百病，企業信息系統建設者必須要抓住企業的特點，找準切人點才能做好我們的工作。

根據ERP的思想計劃來源是用戶的需求，在對企業的生產能力、財務狀況蛐目標權衡的基礎上睨確主產品的生產計。在此計的基礎上，推出企業內部每—個生產環節和供應環節的生產供應計劃。其依據是每—個嘲．節的供需平衡關系。

通過這樣—個過程，計劃系統可以分解到生產的每—個環節和每—個時間段。列信息系統而言，計劃的主要依據是產能指標和平衡關系所對應的消耗指標(制造企業中的BOM)。這兩個指標對于企業而言都是相對穩定的。因此，這兩個指標體系是計劃系統的基礎。而它們又來源于統計指櫪缽系，再加上價格成本因素就可以算出整個企業的較為完整的計劃和統計指標體系。