摘要：本文論述了在全球信息化背景下企業施行管控一體化的必要性及其概念、管控一體化的系統構成和實現的關鍵技術，指出OPC通訊技術在企業信息集成中發揮的強大功能、以太網是實現企業管理層和現場控制層的連接的理想平臺以及組態監控軟件在管控一體化建設中發揮的重要作用，文末結合實例展示管控一體化在輕烴回收裝置中的設計與實現。 關鍵詞：管控一體化 OPC通訊 以太網 Information Science and Technology School of Beijing University of Chemical Technology Abstract:This paper presents the necessity of the adoption of management-control integration,its concept,system structure and the key technologies in realization.It also illustrates the powerful function of OPC communication technology in system information integration,the ideal network platform by Ethernet in the connection between management and field control layers and the importance of configuration and monitoring software.In the end ,an example is affixed to show the design and realization of management-control integration on light hydrocarbon recycle set. Keywords:management-control integration OPC communication Ethernet 1 引言 當今世界信息化浪潮席卷全球，隨著國際市場競爭加劇，全球能源緊缺等問題的出現，采用信息、計算機、自動化等高新技術來改造傳統企業已是大勢所趨。在安全生產的條件下，企業必須統一傳統上各自為戰的控制信息孤島，建立完善的管理網絡，使各方面的資源充分調配、平衡和控制，最大限度地發揮企業競爭力，同時，必須形成市場、經營、開發和生產之間緊密的協作鏈，提高市場反應的敏捷性和產品轉型的靈活性。所以，以優質高產、低消耗、低成本、少污染以及追求整體效益最大為原則的管控一體化系統成為企業向管理現代化、生產科學化發展，并增強市場競爭力的強有力手段。 2 管控一體化 管控一體化系統采用計算機、網絡、數據庫、自動控制和接口通信等諸多先進技術，以生產過程控制系統為基礎，通過對企業生產管理、過程控制等信息的處理、分析、整合、存儲、發布，運用現代化企業生產管理模式，建立覆蓋企業生產管理與基礎自動化的綜合系統。將企業生產全過程的實時數據和生產管理信息有機集成并優化，實現企業信息共享和生產經營過程的整合。 管控一體化系統是一個數字化“大”系統，可以組成雙向的、串行的、數字的、開放的自動控制系統，它包含了企業底層生產過程控制、產品質量控制、設備運行狀態監控、能源檢測與監控等大量工業現場信息，而且覆蓋了企業內部生產管理全過程，實現對企業生產資源的計劃、調度和控制，增加產品產量，提高產品質量，降低生產消耗和生產經營成本，提高整個企業的運營效率和市場競爭能力。 2.1 管控一體化系統的特點 1）實現控制網絡、信息網絡的信息集成，建立綜合實時信息庫，為企業優化控制、生產調度、計劃決策提供依據； 2）建立企業統一的數據庫管理功能，保證數據一致性、完整性和可操作性； 3）管理者在任何地方都可以通過標準化的、友好的、統一的圖形界面瀏覽了解企業的各種信息； 4）能夠實現對控制網絡做遠程監視，優化調度，也能實現控制網絡的遠程診斷、維護等。 2.2 系統組成 一個典型的管控一體化系統可分為三層：現場控制層、過程監控層和企業管理層?，F場控制層是直接控制級，實現對過程的連續控制調節并進行過程數據采集、轉換、診斷等；過程監控層用于生產過程的管理，向工藝工程師和自動化工程師提供過程管理、設計工藝流程和控制方案的人機接口；企業管理層建立在企業網基礎上，用于經營、庫存、財務及生產調度等企業管理，從而自下而上實現企業管控一體化。如圖1 所示。 3 管控一體化中的關鍵技術 3.1 OPC技術 由于企業現場控制層可能采用來自不同廠商的DCS 、PLC 等控制裝置，如果裝置的接口規范不統一，系統通訊將會異常復雜，管控一體化也無從實現，而OPC 技術解決了現場控制、過程控制與管理層應用程序之間通訊的障礙。 OPC（OLE for Process Control）是以微軟公司的COM 及DCOM 技術為基礎,創建和開發出的一種應用于控制領域的開放式工業標準。它的開發目的, 正是為了在工業控制設備與應用軟件之間建立統一的數據存取規范, 這個接口規范不但能夠應用于單臺計算機, 而且可以支持網絡上各應用程序之間的通訊, 以及不同平臺上應用程序之間的通訊和數據采集。 OPC 的基本思想是:每個支持OPC接口標準的硬件廠商為其設備開發一個OPC 服務器, 主要負責從硬件設備得到數據并暫存起來;支持OPC接口的應用軟件作為OPC 客戶通過與OPC 服務器之間的交互來讀寫硬件設備的信息，如圖2 所示。所以通過OPC 服務器訪問過程數據, 可以克服異構網絡結構和接口協議之間的差異, 上層應用可以不關心底層的硬件特性以及OPC 服務器與硬件通訊細節, 就可以得到生產過程的數據。 3.2 以太網技術 在各種網絡技術中，以太網技術是目前管控一體化最理想的構網選擇，它能滿足如下所有要求：高傳輸速率、高可靠性、抗干擾能力、實時傳輸確定性、多種傳輸介質適應分布式要求、可擴展性和可維護性、標準化、開放性和互操作性、大量應用和面向未來的開發。以太網在企業管理辦公環境中已經普遍使用，并且提供了許多有用的服務，如電子郵件和網頁瀏覽，以太網技術同樣可作為工廠底層控制網絡的信息傳輸主干,用以連接系統監控設備和現場高級智能設備并采用TCP/IP 協議,使得工廠的管理可以直接進入控制現場。在工業現場最為典型的應用形式是Ethernet + TCP/ IP ,基于Ethernet + TCP/ IP 的傳感器、變送器可以直接成為網絡的節點,其控制參數和它的狀態可以直接在企業信息網絡內傳輸和共享,從而避免了DCS 和FCS 因存在多種協議而難集成的局面。 3.3 組態監控軟件 在實施管控一體化時，監控組態軟件和實時數據庫是軟件的核心之一，監控組態軟件可以和所有控制設備通訊，從中采集實時數據，并送給實時數據庫數據庫。同時完成生產實時監控管理，實時數據庫提供實時數據管理、存儲、檢索工具，采用標準化的工業技術標準，如OPC、ActiveX、COM/DCOM、ODBC等，并具有開放式體系結構，很容易與其它系統互聯。監控組態軟件是在自動控制系統監控層一級的軟件平臺， 4 輕烴回收裝置的管控一體化 四川某石化公司旗下輕烴回收裝置始建于上個世紀八十年代，工藝主要是回收天然氣中輕烴，即原料天然氣從壓縮、冷卻、脫水、制冷、換冷到分餾為液化氣、輕油產品的連續過程，裝置包括原料氣預處理，膨脹機制冷，低溫分離，精餾等部分。該裝置于2002年進行控制系統改造，采用Foxboro A2 DCS進行生產過程的控制，但人機界面部分采用Wonderware 的Intouch組態軟件。 DCS控制提高了裝置的安全性、穩定性、可靠性。但原有DCS控制狀況下，控制的各項信息、裝置的運行情況、所加工產品的質量、收率等信息只能在車間級掌握，然后通過手工填表等等形式進行匯總，信息傳遞不靈活、時間滯后大，嚴重影響了企業信息化進程。 項目采用infoplus軟件進行系統的實時數據監控。管控網絡基于以太網技術組建，由于電話線既能保證通信質量又能保證經濟實用，所以現場與公司辦公大樓使用電話線進行網絡連接。該裝置管控一體化實施的關鍵是從DCS裝置開發信息傳遞接口，利用自己開發的OPC通訊計算機，將數據通過局域網，全廠范圍內分配權限的用戶均可隨時查看裝置的情況，了解生產現場的實時運行數據，掌握產品的加工情況。另外，為了使系統能連入因特網，特地用DREAMWEAVER+ASP。NET開發了網絡服務器。該輕烴回收裝置的管控一體化結構如圖3所示。 輕烴回收裝置管控一體化項目的成功實施，使經理及各級管理人員能夠在自己辦公室足不出戶、隨時查看裝置的情況，了解生產現場的實時運行數據，掌握產品的加工情況，各級決策者做到了心中有數，促進了該公司的管理方式向信息化、無紙化、程序化、科學化、快速化的方向發展，更新了企業的管理理念，也提高了管理水平和管理效率。 參考文獻 1 邱錦倫, 曹旻等. Visual C#.NET程序設計教程[M].北京：清華大學出版社，2006 2 王輝, 羅皇等.中文Dreamweaver8網頁制作[M].北京：清華大學出版社，2006 3 梁波,方耿,劉銘等.局域網組建、管理與維護教程[M].北京：冶金工業出版社，2002 4 胡強，趙英凱.OPC技術在DCS與工廠管理網數據通訊中的應用.工業儀表與自動化裝置，2002（3）：25-28 作者簡介： 靳其兵，男，1971年生，1998年畢業于東北大學控制理論與控制工程專業，獲博士學位，教授；研究方向為先進控制及其在工業中的應用，建模方法研究與優化、智能控制，企業信息化、管控一體化。 王巖波，男，1981年生，漢族，北京化工大學信息科學與技術學院碩士研究生，控制理論與控制工程專業，研究方向為管控一體化。 聯系地址：北京朝陽區北三環東路15號北京化工大學357信箱 王巖波 收 100029 聯系電話：13811619853 Email: jetmach5@163.com