Inplant工厂自动化解决方案ppt课件.ppt

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1、Inplant工厂自动化解决方案,中控集团 万以华,目录,2,目录,工业：无处不在的自动化,工业现场控制技术,流程工业自动化,装备自动化,公用工程信息化,流程工业的特点,流程工业泛指炼油、石化、化工、冶金、造纸、制药、酿造、建材、电力等原材料加工和能源、建材、电力等原料加工和能源工业行业特点是对生产原料的连续加工过程，化学、物理、相变等物性变化的过程。流程工业在国民经济中的主导地位全球500强企业中流程企业年产值占全国企业年总产值66%流程工业的发展状况直接影响国家的经济基础,流程工业的特点,原材料按照一定的工业流程连续不断通过一系列设备和装置，被加工处理成产品，炼钢、化工、炼油、造纸、制药是

2、流程生产过程的典型。特点：生产过程连续、生产批量大、加工能力强、物料和能量的供给连续、及时、可靠；生产工艺复杂，涉及多种化学变化和物理变化，生产控制技术要求高、信息量大、故障诊断和处理比较复杂；生产环境苛刻；产品结构复杂，产品种类繁多；产品存储要求较高；公用工程供应要求高；基础自动化水平高、依赖性强；生产以安全、稳定、长周期、满负荷、优质、均衡、高产、低耗和减少污染为主要目标，通过计划调度、优化操作、先进控制等手段使过程实现优化生产，获得最大的经济效益。,流程工业自动化,公用工程信息化,装备自动化,流程工业自动化的组成,流程工业自动化的三层结构,采用BPS/MES/PCS 三层结构的CIPS

3、将流程工业综合自动化系统分为：以设备综合控制为核心的过程控制系统（PCS）；以优化管理、优化运行为核心的制造执行系统（MES）；以财物分析/决策为核心的经营计划系统（BPS）。,企业资源系统,过程控制系统,生产执行系统,BPS,MES,PCS/DCS,PCS/DCS,PCS/DCS 级聚焦于生产过程的设备，监控生产设备的运行状况，控制整个生产过程。一般包括基础自动化系统和过程自动化系统。利用基础自动化装置与系统，如：PLC、DCS 或现场总线控制系统，对生产设备实现自动控制，对生产过程进行实时监控；采用先进的控制技术，如：多变量预测控制、鲁棒PID 控制、智能解耦控制等以稳定生产为目标的生产过

4、程控制；以生产过程优化为目标，基于过程模型实现对过程控制系统的优化设定，实现生产过程的优化控制。,MES,MES 级别作为CIPS 的中心环节，在整个CIPS 中起到承上启下的作用。MES 将生产过程控制、生产过程管理和经营管理活动中产生的诸多信息进行转换、加工、传递，是生产过程控制与管理信息集成的重要桥梁和纽带。MES 要完成生产计划的调度与统计、生产过程成本控制、产品质量控制与管理、物流控制与管理、设备安全控制与管理、生产数据采集与处理等功能，右图是国际MES 协会（MESA International）提出的MES 功能模型及其与其它系统的关系。,MES 功能图（MESA）,流程工业ME

5、S系统的特点,负责生产管理和调度执行通过控制所有工厂资源来提高制造竞争力，提供统一平台系统集成如质量控制、文档管理、生产调度等功能。面向库存生产转为面向订单生产的改变；将生产目标及生产规范自动转换为过程设定值；对从PCS层采集的数据进行对比分析，提供闭环质量控制。,流程工业MES系统的特点,与离散制造系统的区别：流程工业生产环境苛刻，包含复杂的物理、化学过程以及各种突变和不确定因素。不仅集成信息流和物料流，还包括能源供应流。决策具有混杂性，不仅包括连续过程变量，而且包含离散过程变量。MES特有的应用软件和集成技术：实时监控平台、流程模拟软件、数据校正软件、质量监控软件、优化调度和计划排产软件、

6、故障诊断及安全管理软件、静态实施优化软件,BPS/ERP,ERP 级以产品的生产和销售为处理对象，聚焦于定货、交货期、成本、和顾客的关系等，是企业资源计划ERP的延伸，对内是以财务为核心的ERP，对外连接供应链管理（SCM）和销售客户服务管理，最终通过电子商务与原料供应商和用户连接起来。,流程工业现代集成制造系统的体系结构,工厂自动化整体解决方案,Inplant,目录,18,InPlant工厂自动化整体解决方案,致力于实现：帮助企业提高产品质量帮助企业提高生产能力帮助企业实现信息化帮助企业提高综合竞争力覆盖全部流程,InPlant的关键技术,针对流程工业企业关注的四个方面：安全低成本高效率提高

7、竞争力,InPlant的关键技术,设备综合控制为核心,以财务分析/决策为核心,以优化管理、优化运行为核心,通过企业内部网络或Internet在每个职能部门监视、分析、调度、管理全部生产过程，并将生产过程信息同企业信息系统紧密集成,技术和产品-PIMS生产信息管理系统,集成全部过程控制系统 决策调度全厂生产过程 整合支持管理信息系统,软件系列产品,先进控制系列软件 APC-SuiteMES解决方案 MES-Suite实时数据库 ESP-iSYS有线/无线测控系统,实时数据库ESP-iSYS,APC-Adcon高级多变量鲁棒预测控制软件APC-PFC预测函数控制软件APC-Glide工业过程对象模

8、型辨识软件APC-DataPro数据校正和产率计算软件APC-Watch计量监控与管理软件APC-Blend油品调合软件,局部辨识,剔除野值,APC-Glide工业过程对象模型辨识软件,ESP-iSYS实时数据库与过程监控平台,先进控制和优化软件,ESP-Suite企业增效解决方案,带给流程工业企业最佳的投资回报最大的生产潜力挖掘合理的综合自动化整体设计灵活的先进控制与优化软件选择,流程工业MES解决方案MES-Suite,构筑企业综合自动化建设的中枢系统；为企业提供生产过程透明化管理；提高生产效率、产品质量，降低能耗物耗及生产成本。,PIMS生产信息管理系统架构,技术和产品-先进控制和优化软

9、件,APC-Adcon高级多变量鲁棒预测控制软件APC-PFC预测函数控制软件APC-Glide工业过程对象模型辨识软件APC-DataPro数据校正和产率计算软件APC-Watch计量监控与管理软件APC-Blend油品调合软件,局部辨识,剔除野值,APC-Glide工业过程对象模型辨识软件,ESP-iSYS实时数据库与过程监控平台,先进控制和优化软件,先进控制与优化的系统架构,APC在石化行业应用,炼油行业,常减压生产过程先进控制 催化裂化生产过程先进控制 加氢裂化生产过程先进控制 连续重整生产过程先进控制 延迟焦化生产过程先进控制 气分生产过程先进控制 ,石化行业,乙烯生产过程先进控制

10、PX联合生产过程先进控制 PTA生产过程先进控制 芳烃抽提生产过程先进控制 苯乙烯生产过程先进控制 聚丙烯生产过程先进控制 ,APC-Suite已在中石化、中石油、中海油等特大型企业集团的炼油、石化和化工主力装置、以及制药、空分等行业众多装置上赢得了110多套应用业绩，仅芳烃系列装置APC近三年直接经济效益1.01亿元。,APC在化工行业应用,合成氨 生产过程先进控制纯碱 生产过程先进控制有机硅 生产过程先进控制甲醇 生产过程先进控制硫酸、磷酸等 生产过程先进控制PVC聚合 生产过程先进控制 ,化工行业,目录,32,目录,控制系统发展历程,ECS-700网络总图,L-BUS本地IO总线E-BU

11、S扩展IO总线SCnet过程控制网SOnet过程信息网CES主工程师站CCR中央控制室操作域FCR现场控制室控制域,大型高端系统规模,I/O层网络扩展能力,7个远程节点,适合连续过程控制特点的I/O模块,全部带有隔离措施,均达到EMC 3A级标准,工程量处理特性,全部实现冗余,符合CE论证,符合G3防腐标准,通讯互联及总线技术,一体化，SAMS,PLC,仪表、阀门,SIS,软件互联,流程图显示,导航窗体,报警窗体,仪表面板,ECS-700,开放性与兼容性,开放性融合各种标准化的软、硬件接口，能方便地接入最先进的现场总线设备和第三方集散控制系统、逻辑控制器等兼容性充分考虑系统的先进性和保护用户原

12、有的设备投资，使企业现行的工业自动化方案和现场总线技术的实施变得简单而可行，实现两者的平滑过渡,实时系统综合集成能力,可扩展的解决方案,开放式集成平台,通用数据接口,综合集成 能力,多种接入能力FW248协议转换器I/O通讯驱动服务器DDE动态数据连接OPC实时访问用于与异构系统、实时数据库的综合集成,数据访问机制,目录,44,技术发展使DCS 市场面临新的挑战,向下：是指结合当前现场总线技术的发展和具有现场总线通讯功能的现场仪表不断涌现的趋势，开发出针对各种现场总线通讯协议的现场接口。DCS 与现场仪表之间不是仅仅测量数据的传输，而且还要传输大量表达仪表状态、参数、管理等方面的信息，甚至要把

13、简单的控制功能也“下放”到现场仪表中去。为此，DCS 要增加大量与现场总线技术有关的通讯软件和组态软件。通过技术上的拓展，DCS 的应用必然要与用户的工艺、管理、生产结合得更加紧密，从而使DCS 市场的内涵发生深刻的变化。,技术发展使DCS 市场面临新的挑战,向上：指对DCS 收集的现场数据，利用先进的数据库技术、通讯技术，结合用户的工艺实际作进一步的深度加工，从而为用户提供更大的增值作用。三种途径：提供针对某些工艺流程的优化软件，可以使用户提高生产效率；增加功能，例如增加设备维护功能，更加细致地分析设备的热应力，机械故障状态，通过监测设备的运行状态来判断设备是否需要维护，减少意外停车，提高设

14、备的利用率；与用户的管理结合起来，参与用户的全厂信息系统。例如提供CIS（实时信息监控系统）、ERP 等软件，帮助用户提高管理水平。,自动化技术的应用现状,硬件方面：DCS国内产品已有近半壁江山二次仪表国内有较强的竞争力重要变送器和执行机构以进口为主软件方面：APC、RTO、APS等产业化程度不够RTDB、MIS、ERP虽已重视但效益不明显数据挖掘、流程模拟等应用明显不足,流程工业的问题“两高两低”,能耗高、成本高、劳动生产率低、资源利用率低,流程工业自动化的重要性,差距：产品、工艺和技术创新能力流程工业企业在生产控制、优化、调度、计划、生产经营等生产运行技术方面的落后迫切需要通过应用工业自动

15、化技术，优化生产和管理，大幅度提高生产效率，降低生产消耗，提高产品质量，这是提高我国流程工业国际竞争力的最重要的环节。,竞争压力越来越大,能耗大,产品质量差,生产过程工艺落后,自动化水平低,管理水平低,信息集成度低,综合竞争力弱,市场竞争压力越来越大,增长速度慢,经济持续稳定发展,限制,中国加入WTO,怎么办？,综合自动化 整体解决方案！,流程工业自动化发展的方向,以信息化带动工业化核心是自动化技术激烈的市场竞争质量、产量、效益的竞争劳动力成本的逐步提高自动化水平的提高原材料与能源成本提高整体解决方案,DCS产品的同质化趋势明显,无论国内还是国外的DCS，硬件性能、功能趋于接近；产品成熟，硬件

16、故障率大幅降低；与硬件相比，软件和操作站由于大量采用IT技术，其故障率明显增加；产品同质化也促进厂家向综合解决方案供应商角色转变，追求差异化。,DCS产品的同质化趋势明显,国内DCS产品的良好表现使国外控制系统价格连续下降。国产DCS近几年连续突破以前被国外系统垄断的大型关键主装置。国电智深等成功突破600MW火电大机组；浙大中控成功突破500万吨/年炼油装置、先进煤气化主装置、PVC聚合装置、大型烧结机、大型空分等。,产品向大型化、高端化发展,国产DCS在中小规模市场已经呈垄断局面；国产DCS供应商都在研究高性能、大型DCS，目的是与进口DCS争夺高端市场。,DCS发展主要趋势,在中国的DC

17、S市场，随着本土DCS厂商的崛起，产品研发投入不断提高。成熟的市场也促使本土的厂商迕入高端系统的竞争领域。随着市场竞争的激烈，导致只关注大型项目已不能满足业绩增长的需求，国外厂商开发小规模DCS系统的市场。产品的升级和更新换代，来促进用户升级和新一轮的购买需求。PLC和DCS在小规模控制领域的界限逐步模糊。DCS生命周期服务概念也逐步被广大用户所接受,与PLC争夺混合型市场的趋势明显,兼有流程型工业和离散型工业特点的市场（即混合市场）十分广阔；为了互相争夺市场，出现DCS “PLC”化，PLC “DCS”化的趋势；DCS “PLC”化：增加开关量的处理速度和能力，同时降低成本，以适应混合市场的

18、竞争要求。,国内外综合自动化技术的差距,特色鲜明 模块化软件 标准化 创新力强 完全产业化 产业化,基础研究 集成技术 应用技术,有特色，尚属 科研项目型， 依赖进口 积累期，低水 部分产品化， 标准化不够平重复 几乎无产业 工程化起步,国外国内,DCS市场环境和行业发展趋势,在DCS市场的核心竞争领域，譬如大型石化项目、大型发电机组、大型造纸项目，国内的主要供应商由于在技术和工程经验的弱势，国内外厂商份额暂时将不会有大的变化。在中小化工、中小发电机组等行业，国内品牌已经成长到相当的程度，中控等国内大型供应商的存在早已被市场认可； 国家对自主创新的鼓励，将加速推进国产DCS应用于大型核心装置。,国产DCS的发展思考,国产DCS必须在继续拓展中小型项目市场的同时，提高自身的综合素质，积极进入大型工程项目 应以DCS技术为核心，向工业自动化综合企业发展自动化企业必须深入结合工艺，与企业院校、工艺研究院、工程建设公司合作，成为行业解决方案的专家。,