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    淺談孔板流量計信息化管理系統的建立與應用

    作者: 來源: 發布時間:2019-11-07 10:19:37

        摘要:為提高孔板流量計運行的安全性和穩定性,需要建立一套合適而有效的信息化管理系統,用于對孔板流量計的生產情況、安全情況進行監測,形成集實時監控、信息管理、輔助決策為一體的綜合生產指揮平臺。本文以某孔板流量計運行情況為基礎,從目標、建設和存在問題三個方面,對孔板流量計信息化管理系統的建立與應用進行了簡單的研討。

        1  孔板流量計的信息化管理系統的目標
        對于大型原孔板流量計一線操作員工而言,需要通過信息化管理系統,直觀、及時地了解崗位的生產狀況,對孔板流量計、外輸管線生產狀態進行實時監測,對儲運生產系統動、靜態數據的進行實時查詢,使用崗位計算機對生產崗位報表進行編輯和上傳。同時,信息化管理系統要突出重點監控位置,出現異常情況能夠及時報警,從而使員工根據相關規范迅速有效的采取行動;現場生產數據的多級存儲、異地備份,便于對生產情況進行綜合分析。

        對于大型原孔板流量計管理者而言,通過信息化管理系統,能夠對各個生產崗位進行實時視頻監控,隨時查詢生產崗位的歷史數據和曲線,獲得及時、準確、高度集成的生產運行信息,全面、真實地了解公司運作情況,為決策提供必要的數據和情報支持。因此,信息化管理系統應該至少包括以下功能。

        (1)庫區生產情況的實時監控。輸油管道、原油列車的出入庫計量數據,管線壓力、溫度,流量,電壓、電流、電位實時顯示;原油儲罐實時液位數據、出入庫計量數據實時顯示;設備運行狀態監控,溫度、壓力、運轉 / 備用狀態等數據實時顯示;各生產單位計量間、輸油泵房、閥組間、化驗崗、罐區視頻監控,實時查看各生產崗位的生產、設備運行狀況。

        (2)庫區安全情況的實時監控??装辶髁坑嬒老到y的實時監控,包括儲罐感溫電纜、光柵光纖感溫器、火焰探測器、可燃氣體氣體探測器等關鍵位置;孔板流量計內員工情況的實時監控,包括孔板流量計庫區內現有員工人數、出入庫時間、特種作業的作業許可等數據;孔板流量計內安防情況的實時監控,包括攝像頭、周界報警系統、員工門禁系統等。

        (3)各項數據的歷史存儲和查閱功能,能夠查詢過往歷史數據,并以報表、曲線、柱狀圖等形式顯示數據的趨勢。

        (4)報警功能:可以設定報警參數值,監控目標異常時,發出聲光報警提醒崗位員工及時處理,并在系統內對異常情況進行記錄和上傳。
        (5)將各功能整合至一個管理平臺內,形成集實時監控、信息管理、輔助決策為一體的綜合生產指揮平臺。

        2  孔板流量計信息化管理系統的建設
        為實現上述功能,孔板流量計信息化管理系統可分為三層進行建設。
        (1)儀表層。通過溫度儀表、壓力儀表、液位計、流量計等現場儀表,采集生產設施的關鍵數據;通過攝像頭,采集生產現場的視頻監控信號;連接各類生產設備的數據接口,采集設備數據;通過庫區內信號傳輸線路,以電流、電壓信號的方式,將數據傳送至控制層進行數據處理。

        (2)控制層。通常利用 PLC 在邏輯控制方面的優勢,以 PLC 作為控制層的核心,采用模擬量輸入模塊、數字量輸入模塊、電壓、頻率信號輸入模塊,向下接收儀表層傳輸的各類信號;PLC 自身將各類模擬信號、頻率信號轉換為數字量,進行數據處理,分門別類,向上傳輸至管理層,進行顯示和控制。

        (3)管理層。管理層是孔板流量計工作人員與信息化管理系統互動的界面,通??刹捎糜嬎銠C + 管理軟件的形式,將各類管理功能集成到同一個操作平臺上,利用計算機在計算、圖像處理、便于操作和數據管理等方面的優勢,將 PLC 和計算機二者相結合構成結構完整可靠的控制系統。同時,通過制定符合自動化標準接口 , 完成與其他自動化系統的數據交互,使孔板流量計的監控和管理能夠科學規范化,減少孔板流量計工作人員的主觀性操作,減低風險,確??装辶髁坑嫲踩淖鳂I、提高員工的工作效率,提高孔板流量計控制管理的自動化水平。

        3  原孔板流量計的信息化管理系統的存在問題與解決
        由上述描述可見,大型原孔板流量計需要的信息化監控系統涉及到的檢測部件很多,而且涉及面廣。某孔板流量計設計開發了一套信息化管理系統,在孔板流量計的實際運營中,發現了很多問題。

        (1)為實現信息化管理系統的全部功能,管理平臺的人機界面是建立在工控機的軟件上的,操作較為復雜。為了能夠讓員工完全掌握新設備的操作和維護方法,需要相當時間的培訓,對員工自身學習能力的要求較高,部分年齡較大的員工會比較不適應。

        (2)集成度越高的設備和系統,出現問題時檢查的難度就越大,所消耗的時間也越多;采用先進技術的設備價格比較昂貴,故障維修和零件更換的成本較高。為保證自身技術機密不外泄,設備廠家往往會對關鍵程序、電路等內容進行加密,發生突發性故障時,需要設備廠家進行維修,在溝通和交通環節耗費大量時間,故障維修的及時性很難保證。而且當設備廠家發生經營變動、生產線變更等情況,不能繼續提供售后服務時,設備的維護難度大大提升。

        (3)為提高信息化管理系統的應用范圍,方便各層管理者使用,系統的部分界面鏈接到辦公網絡,可以通過辦公室電腦對系統進行訪問。在提高了管理系統應用性的同時,設備與數據的安全性受到了影響,如果辦公網絡被外部網絡攻擊 , 將面臨許多風險:攻擊者通過使網絡中的關鍵設備(如服務器、路由器或防火墻)崩潰或過載來中斷平滑的信息流;通過竊聽、偽裝成授權實體或采用強力攻擊手段(如使用猜測密碼的計算機程序)進行信息竊??;破壞或篡改存儲的數據或正通過網絡傳輸的數據。

       (4)信息化管理系統和孔板流量計內設備的自動控制系統連為一體,可以提高孔板流量計內自動化生產水平,一定程度上減少所需要的員工數量,但同時,系統內涉及諸多設備共聯,某個設備、某個儀表的異常狀態,可能會通過管理平臺轉移、放大,造成其他設備的故障,變相提高了自控系統的風險。針對上述存在問題,通過摸索與實踐,孔板流量計采取了以下解決方案:
       (1)實現分級管理。按照不同崗位的性質,在同一管理平臺內,分為操作崗位、調度崗位、管理崗位三級。操作崗位簡化了交互界面,與本崗位無關的數據一律不顯示,突出重點數據,強調實時性,數據異常時采用聲光報警、員工手動確認的形式,確保異常能夠得到及時的發現和處理。

       (2)設計開發信息化管理系統強調兼容性,自主運維、集中運維為主,外部運維為輔。在進行新系統的設計和開發時,不一定要緊盯zui先進的技術,在底層設計上,可以采取較為成熟、成本較低、運行平穩的方案,設備和零件的接口靈活,可替代性高,減少對單一品牌或技術的依賴。如此,企業可以自行負責大部分的運維工作,運維人員容易管控,可根據企業自身需要進行能力培訓,在實踐中掌握設備的維護手段,完成企業所需的各項相應工作,加快維修速度,降低運維成本。

       (3)采用高性能防火墻,隔離各類網絡。為提高系統應用的安全性,通過采用高性能防火墻,用于實現企業網(辦公網)、生產網、數據庫系統的安全隔離,每臺防火墻提供3 個網絡接口,一個口用于連接辦公網,一個口用于連接數據庫服務器交換機,一個接口用于連接生產網,通過對防火墻的設置,實現辦公網和生產網的隔離,以及辦公網及生產網對核心數據庫的隔離,保證了網絡資源的安全性。

       (4)信息化管理系統與自動控制系統的相對獨立。信息化管理系統與各設備的自動控制系統都需要通過儀表對關鍵數據進行采集,通過安全柵、配電器等設備,將同一儀表信號分為兩份,分別傳入信息化管理系統和自動控制系統,使二者顯示的數值保持一致,但并不直接發生數據交換、產生聯動,在通過信息化管理系統查看各自控系統關鍵數據的同時,避免其中一方發生故障影響另一方的運行。

       (5)數據的有效利用。信息化管理系統會采集和存儲各類數據,例如,儀表實時數據、監控視頻數據、控制數據、報警數據、業務數據等等。管理崗位和調度崗位需要接收各個操作崗位的上傳數據,隨著時間積累,數據量逐漸增加,而存儲能力有限。

        4  結語
        以國內近年來的經濟形勢和發展態勢,為降低成本,適應勞動力總量逐步減少的現實,工業生產的自動化程度將會逐步提高,邁向無人化、智能化的高集成形態。一個高效而可靠的信息化管理系統,其儀表層可以作為未來超高自動化控制系統的基礎;通過對管理層軟件和功能的研討,為將來人類員工生產、管理形態的轉型,提供前期必要的摸索。雖然現在的信息化管理系統還存在一些問題,但是隨著科學技術的不斷發展,系統的日益完善,一定能夠極大地提升生產效率和管理水平。

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