2022年综合生产信息管理系统的设计方案与实现 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 摘要生产信息治理系统的应用是当今企业信息化的必由之路,本文具体介绍了综合生产信息治理系统的设计与实现,包含实时生产信息集成系统和生产治理报表等,并结合具体实例对系统的构建进行了具体的讲解；关键词 ：生产信息治理系统,生产治理报表, PIMS, JSP1 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - AbstractThe application of process information system is the only way for enterprise i

2、nformation .The design and realization of process information management system is expatiated on this article,process information integration system and process management report forms is included, and explain the construct of the system detailed based on the example. Key words ： Process Information

3、 Form, PIMS, JSP ManagementSystem, Process Management 2 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录第1 章绪 论 4 第 2 章 功 能 简 介 5第 3 章 结 构 简 介 6 - 8 第 4 章工程设计概述 9-10 第 5 章 工程功能结构与实施 11-1 8 第 6 章 总 结 1 9 致谢 20参考文献 21 第一章 绪论3 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - -

4、 - 随着市场竞争的日益加剧,各生产企业都在不断提高自身的核心竞争力,如何能够实现科学、高效、统一、敏捷的生产治理成为企业治理者面临的主要 问题之一；近年来,信息技术在生产治理中得到了广泛应用,利用这些技术构 建的综合生产信息治理系统已在各生产企业中发挥了重要的作用,已越来越引 起企业治理者的重视；PIMS从现场猎取数据并将它们加工成可利用形式的基本功能；2向把需要掌握的信号通过运算机直接发送到现场的执行机构,这样就 建立了掌握软件所需的双向连接；数据治理就是依据用户的需要,对 数据进行更深层次的加工,如量程变换、报警、统计、分析等；数据 交互就是依据不同用户的需求,把数据以不同的形式提交给用

5、户以实 现交互,如现场操作工需要监控,治理人员需要数据报表、工艺工程 师要对数据进行分析等, PIMS为不同的用户供应了多种交互手段；PIMS已经在工程实践中经过长期的考查,已经广泛应用于石油、化工、半导 体、汽车、电力、机械、冶金、交通、楼宇自动化、食品、医药、环保等多个 行业和领域的工业自动化、过程掌握、治理监测、工业现场监视、远程监视 / 远 程诊断、企业治理 / 资源方案等系统；5 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章结构简介从功能上分, PIMS可以分成组态和运行两个部分,从结构层次上分,P

6、IMS包含IO 驱动、实时数据库、人机界面三个层次；PIMS各组成部分的功能简介如下：工程治理器工程治理器是整个系统的治理器,用于创建、删除、备份、复原、挑选当前工程等；实时数据库 DB 实时数据库是 PIMS系统的数据处理核心,它一方面治理系统的数据处理,照实时数据的处理、历史数据存贮、报警处理、统计数据治理等,另一方面它仍要为 PIMS的其它组件供应数据服务,如View、IO 驱动程序、网络通讯组件等提供各种服务；因此实时数据库是PIMS系统的中枢部分、而且是PIMS分布式系统的服务器；通信程序组件 NetClient/NetServer、TelClient/TelServer、ScomC

7、lient/SComServer 通信程序采纳以太网 TCP/IP、电话拨号、串口等多种通讯介质进行数据通 讯,它是连接客户端 View和服务器 实时数据库 的桥梁,是构成 PIMS分布式 系统的重要组成部分；I/O 驱动程序I/O 驱动程序是 PIMS与现场 IO 通讯的中介,它把不同的IO 设备虚拟成规律设备,用户不必关怀设备与运算机通讯的具体协议,它负责把数据从现场设备采集到实时数据库、并把掌握指令下达到实际的物理设备；PIMS系统供应了大量的常用 IO 驱动,包括常见 PLC、板卡、智能外表、 DCS等多种 IO 设备；HMI开发系统 Draw 开发系统是一个集成开发环境,可以进行系统

8、的配置、组态 包括画面组态、数 据库组态、 IO 驱动组态 ,用户可以依据自己的需要和工程的实际情形来建立 自己的应用系统；HMI运行系统 View 运行系统是用户开发出来的应用系统的结果显示,可以与最终用户 如现场操作人员等 进行交互,供应流程图显示、历史 示、报表等多种数据表现方式；/ 实时趋势显示、历史 / 实时报警显Web服务器Web Server Web服务器是为用户供应Web服务的程序,用户可以通过IE 等标准浏览器来访问 PIMS的数据,从远程查看工业现场数据,准时明白工厂生产情形；6 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 21 页精选学习资料 - -

9、 - - - - - - - 工程治理器利用工程治理器可以使用户集中治理本机上的全部工程；工程治理器的主要功 能包括：新建、删除工程,工程的备份、复原,切换到开发或运行环境等；工 程治理器界面简洁友好,易学易用；界面从上到下大致分为三个部分,如下图 所示：菜单条、工具栏工程信息显示区状态栏文件 F/ 增加新工程 A该菜单命令为新建一个PIMS工程；工程定义时可以指定工程名称、储备路径、以及简短描述；新建工程时在指定的路径下自动创建 录并生成各种系统文件；PIMS应用工程的系统子目文件 F/ 删除应用 D7 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 21 页精选学习资料

10、- - - - - - - - - 从工程治理器中删除当前选中的工程；留意：此删除操作仅仅将应用工程的名称从工程治理器列表中删除,实际工程目录及目录下的文件并不会被删除,如果使用搜寻命令在工程所在的目录中搜寻,仍可以连续找到该工程；假如的确要删除文件,请删除工程后进入 文件 F/ 备份BWindows的资源治理器手动删除文件；在实际应用中为了防止意外大事造成缺失,或需要把一个做好的工程拷贝到另 外的机器上,可以把工程的组态文件压缩成一个文件；压缩时,只压缩组态文件,存贮的历史数据等数据将不会压缩；压缩完成后 一个备份文件 扩展名为 .PCK；文件 F/ 复原V, 在指定的备份目录下形成把备份文

11、件中的应用工程内容经解压缩处理后,复原到指定的目录；复原时,需要象工程定义一样指定工程的名称、路径和说明；文件 F/ 搜寻工程 F该菜单命令为搜寻用户指定目录下的全部PIMS工程,将其工程名称、工程所在路径、说明等信息加入到工程治理器中；搜寻出的工程包括指定目录和其子目 录下的全部工程；假如应用程序治理器已经存在该工程,就不会把该工程再加 到列表中；文件 F/ 进入组态 C 把当前选中的工程设置为当前工程,进入到组态开发环境；文件 F/ 进入运行 R 把当前选中的工程设置为当前工程,本机直接进入到运行状态；文件 F/ 退出X 把当前选中工程储存为当前工程后退出工程治理器；第四章工程设计概述8

12、/ 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在 PIMS中,每一个实际的应用案例叫做工程,它包含了数据库、IO 驱 动、人机界面、网络应用等各个方面的组态和运行信息；一般典型的工程中往往包含以下几个方面的内容：1设备驱动：运算机跟什么样的设备相连,如PLC、板卡、 DCS、智能外表,是直接相连仍是通过设备供应商供应的软件相连？是什么样的网络？2数据库：我们关怀的是什么？如需要一个反应器的温度,对应的采集设备的 什么通道？采集后是否要量程变换？是数字点仍是模拟点？是否要进行报警处理？是否存贮历史？是否要进行统计、累计

13、、运算？数据库供应了数据处理的 手段；3应用：在应用组态中,最重要的一部分是人机界面的组态；现场数据采集到 运算机中后,要求最终用户看一些枯燥无味的数据那是不行能的,因此我们提供了人机界面的组态；包括流程图组态、历史实时趋势组态、历史实时报警组态、报表组态、 WEB发布等多种手段；因此,对于一个典型的工程最少要包含上述几个方面 但是也不是肯定这样,例如有的系统可能通过其它网络节点的数据库猎取数据,可能不需要设备驱动和 本地数据库 ；要建立一个系统,组态也会包含上述三个方面；一个典型的应用系统结构图如下：下面要结合一个实际的例子介绍怎样建立一个简洁的示例工程；第一明确目标：利用 PIMS供应的仿

14、真外表,建立一个液位平稳系统；一个模拟输入量,罐的液位；两个数字输入量分别表示罐的入口阀和出口阀；一个数字 量表示自动 / 手动掌握；9 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 位号类型功能Level 模拟 IO 量液位,量程范畴 0 到 100；1 时表In 数字 IO 量入口阀, 0 关闭, 1 开阀Out 数字 IO 量出口阀, 0 关闭, 1 开阀Auto 数字 IO 量自动/ 手动掌握,为 0 时表示手动,为示自动；在自动掌握状态下,液位大于80 时打开出口阀,关闭入口阀,液位小于20 时关闭打开入口

15、阀,关闭出口阀；在手动状态下由用户掌握；建立一幅画面观看液位的变化情形；在开头菜单中启动工程治理器,挑选新建工程：依据需要,填写工程名和工程路径等信息；第五章 工程功能结构与实施10 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.1 系统功能结构 该化工企业属于流程行业,为了实现节能高效生产,同时加强企业内部管理,从建厂初期就特别留意企业信息化建设,预备组织实施多套运算机应用软件系统,包括生产信息治理、OA、ERP等；在生产信息治理应用上要求实现生产实时数据采集与发布、能源计量治理、设备治理、库存治理等功能,从

16、而达 到生产信息的综合处理,构成企业的综合生产信息治理系统；我公司为了适用 不断变化的市场需求,准时调整生产策略,也为了便于全厂生产的统一调度和加强企业内部治理,采纳了PIMS 生产治理系统；挑选了浙江中控的PIMS 系统,并于 2006 年开头使用 PIMS系统；系统针对各生产车间和主要职能科室的 不同应用需求及业务流程分为实时生产信息集成系统和生产治理报表系统两大 部分；生产信息治理系统的服务器放在工厂的调度中心,完成数据采集、数据处 理、 Web发布等功能；在工厂治理层与过程掌握层之间,通过工业以太网和 RS-485 总线进行通讯；在企业治理层、工厂治理层之间,通过以太网进行通讯；在企业

17、治理层配置有用于企业治理的关系数据库,仍有统计报表生成软件模 块,用于生成统计报表；该生产信息治理系统的系统结构可以划分为三个层次,自下而上依次为：过程掌握层、工厂治理层、企业治理层；其中企业治理层完成治理者和各职能 科室生产治理报表生成的任务；工厂治理层完成各职能科室实时监控的任务,它对下连接现场掌握层,对上通过网络连接企业治理层,它不仅负责现场掌握 设备的实时数据采集,而且在系统中起到上传下达的重要作用；过程掌握层由 DCS、PLC、智能外表等掌握器组成,是整个生产治理系统的基础；5.2 实时生产信息集成系统11 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 21 页

18、精选学习资料 - - - - - - - - - 我公司设有 13 个生产车间,各生产车间分别采纳了 10 套浙大中控的 GCS-1 作为能源计量采集站、另有 2 套浙大中控的 JX-300X 和 1 套 JX-300XP 分别用于三个车间进行自动掌握；PIMS 作为能源计量中心服务器,它通过不同的通讯方式与各车间能源计量采集站和掌握系统进行数据采集；同时,通过软件自带 的 Web Server 可将全部流程画面、实时及历史趋势曲线、计量报表发布到企业 局域网中；具体结构如下图所示；图 1 系统网络拓扑结构 Fig.1 System network topology PIMS系统主要实现了以下

19、一些功能：1、数据采集功能PIMS软件供应了多种通讯协议的数据接口和I/O 设备驱动,支持目前主流的数据通信、数据交换标准,包括：DDE、OPC、ODBC等；可集成不同厂家的控制系统及智能设备,如Honeywell 、YOKOGAWA、Siemens、AB等；各能源计量站在地理位置上相对比较分散,且没有配置操作站；PIMS 系统通过标准 MODBUS通讯协议,以 RS-485 的通讯方式对各能源计量采集站进行一对多数据采集；对于三套DCS掌握系统,以 OPC方式进行通讯；2、实时数据、流程图画面浏览 基于 PIMS 开发系统制作的流程图能够较真实地反映工艺流程情形,全部画 面具有实时、立体、动

20、态成效,如液位升降、故障报警等；数据实时刷新,可 达到 0.5S 的刷新速度；使企业治理层能够清楚地明白当前生产情形及设备运行12 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 状况；3、实时趋势、历史趋势的查询分析 实时趋势能够准时地反映当前时间段数据的变化情形,历史趋势可以挑选 查询时间进行历史数据查询,明白较长时间的生产情形；当发生生产事故时,可以通过历史趋势查询进行事故追忆和缘由分析；4、实时信息网上发布PIMS 信息模型是以动态采集数据、传输在线设备数据为核心,通过动态交 互及相应的分析处理,完成系统数据

21、的输入输出及系统内部各部分间的信息共 享；在该系统中,客户端通过浏览器,浏览页面内容、生成报表,仍可以动态 提交设备故障报告单、设备选购方案单等动态数据给 web 服务器,而服务器端 就可以依据用户的不同恳求调用相应的程序及方法,并通过建立 ODBC与数据库 连接,这样,可以将用户登录的数据和生产数据存入关系数据库并用于生成统 计报表,或依据用户恳求调用数据库的相应数据,并通过肯定的处理放在浏览 器上供用户浏览、打印,使设备信息的传输变得反常简洁、快速,提高了企业 的工作效率；在设备数据在线传输方面,主要采纳客户机服务器模式,利用 ActiveX 插件实现数据的实时传输；13 / 21 名师归

22、纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5、生产报表功能 PIMS 软件供应了历史报表和万能报表；使用历史报表可依据生产数据形成 典型的班报、日报、月报、季报、年报；万能报表供应类似 EXCEL的电子表格 功能,可以形成更为复杂的报表系统；6、历史数据储备 PIMS 软件中的实时数据库可以连续压缩储备大量的历史数据；供应了变化率储存和定时储存两种方式,利用强大的压缩和检索功能,保证对历史数据的储存和追溯,依据保守运算平均 1000 点500 模拟量、 500 数字量）,每天：50M,每月 1.5G,每年只需要 18G的硬盘空

23、间；7、二次运算功能依据从各能源计量采集站中得到的一些过程量流量、温度、压力等）在PIMS 中进行二次运算和处理最终可得到各车间和总的耗能 用气量、用水量等）情形；此外,由于系统位于企业局域网与过程掌握网之间,网络安全问题至关重要；在系统建设时我们配置了硬件防火墙在PIMS服务器与局域网间进行安全隔离；同时 PIMS服务器采纳双网卡对企业局域网和过程掌握网进行了网段隔离并 安装了杀毒软件进行定时查毒；5.3 生产治理报表 生产治理报表功能是生产信息治理系统的重要组成部分；为实现系统的集成统一,先将 PIMS中 WEB发布的实时信息流程引入了生产报表治理系统中；然 后依据厂内 8 个主要生产职能

24、科室的工作业务情形对每个生产职能科室开发了 相应的治理模块；同时为了便于整个报表系统的治理仍针对整个系统和各模块 的一些重要信息开发了后台治理模块；14 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2 报表系统主要结构 Fig.2 Frame of management report forms 1）各功能模块1、生产治理 各车间依据生产部下达的生产方案进行生产,并将每日生产信息录入系统,系统将全部车间信息汇总形成生产统计报表；生产部每月制订生产方案,通过查询各车间生产情形明白生产方案的执行情形；分析方案与实

25、际差异原因,便于准时调整和处理；2、能源治理系统将全厂各车间和单位的能耗情形用水量、用电量、用汽量）进行汇总形成能源平稳报表,其中各车间的用水量和用汽量由 PIMS软件依据采集到的实 时数据进行二次运算后存入数据库,各单位能耗由设备能源部统一录入；设备 能源部通过能源平稳报表对各车间和单位之间及各车间和单位不同时期内的能耗情形进行比较和分析；以便更有效规范地掌握各车间和单位的能耗；3、设备治理 设备能源部将全厂各类设备的相关信息进行记录,当到了设备检修日期时系统会提示用户；每次检修后将设备检修记录填入系统；这样设备的状态信息 更加准时地在系统中显示,大大提高了设备治理效率；4、计量治理 该模块

26、与设备治理模块相像,主要对全厂的计量器具进行记录和治理；5、库存治理 库存治理主要为原料和成品的库存；库管人员将每日的原料和成品的进出 库情形进行记录,系统形成原料和成品的库存日报表和进出库累计表并可比较库存量和设定的库容值 最高库存、最低库存）进行库容报警；治理人员可通过 原料和成品库存情形准时支配选购和销售；6、质量分析 质量治理部对选购的原料及生产的产品进行质量检测并将原料、产品的检 测报告进行记录,检测过程中的分析结果也进行记录形成分析汇总表；治理人 员可准时明白产品质量情形；7、环保治理 环保部负责记录每日的废水及固废排污情形,系统生成统计报表；治理人15 / 21 名师归纳总结 -

27、 - - - - - -第 15 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 员可明白排污是否达到环保要求；8、安保治理 安保部负责记录每日安全保卫情形；便于治理人员准时明白全厂安保情 况；2）后台治理模块 后台治理模块主要为系统治理员供应一个系统治理的平台,治理一些系统 重要信息；1、用户治理 主要负责添加或删除某个用户,对用户进行用户名和密码的设定,对每个用户进行用户级别的设定、用户对各功能模块的操作权限的设定,指定用户为 相关部门；2、部门设定、产品设定、原料设定、供应商设定、电表设定、环保设定 主要负责添加或删除某个部门、产品、原料、供应商、电表、废水或废物 等与

28、各功能模块相关联的信息,依据需要对某个信息指定所关联的模块；1. 系统实现 5.3 实时生产信息系统的实现 PIMS 软件的组态程序供应了实时数据库组态、流程图组态、实时历史趋势 组态、 I/O 设备通讯组态、动画及脚本组态等相应的组态功能；1）实时数据库组态 在数据库中建立各种类型 模拟、数字、累积等）的数据点,数据点以位号 的形式表示；将预定义的位号名称和位号描述在实时数据库中建立以便其他组 态程序的引用；2）流程图组态 利用 PIMS供应的绘图工具及图库中供应的子图绘制出流程图,同时在流程 图上将实时数据库的数据位号引入；3）实时趋势、历史趋势组态 PIMS 供应了实时趋势和历史趋势控件

29、,利用已有的控件,填入每个趋势笔 对应的位号 一个趋势最多有 8 个趋势笔）；同时指定趋势图的数值范畴、趋势 颜色、采样周期等参数；4）I/O 设备通讯组态 PIMS 供应了各种标准通讯协议的驱动程序,与浙大中控 GCS-1 系统采纳 MODBUS通讯协议；在 MODBUS驱动下建立 I/O 设备,指定数据更新周期、通讯 I/O 设备名 超时时间、 I/O 设备地址、串口参数等信息；在实时数据库中通过 称和寄存器地址连接相应的数据信号；5）动画及脚本组态 现场采集的数据大多是原始值,而实际需要的数据是经过补偿或累积的数值；通过 PIMS脚本功能对所需进行运算的位号进行脚本程序的编写；在运行中

30、完成运算并赋值；最终,利用 PIMS软件中的 Web Server 程序将组态的流程画面、趋势等内 容发布到局域网中；5.4 生产治理报表的实现为使生产治理报表部分基于B/S 结构构建,依据对现下几种主要的技术实现方法的分析和比较；我们采纳了 JSP技术进行开发；1）JSP简介16 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - JSPJava Server Page ）是一种用来开发含有动态内容的网页的技术；它基于强大的 JAVA语言,可以在 Serverlet 和 JavaBean 的支持下,完胜利能强大的站点程

31、序,具有良好的伸缩性；利用它可以很便利地在 HTML页面 或其他标记语言,如 XML）中生成动态内容；从而实现 WEB动态交互；JSP 技术原理如下：第一由客户端向服务器发出页面恳求,服务器收到请求后,由 JSP 引擎将页面代码转换为 JAVA Servlet ,然后由服务器上的 JAVA编译器对转化的 JAVA Servet 代码进行编译,再由 JAVA虚拟机执行编译后得到的字节码,并将结果传回客户端；2）数据库设计系统采纳微软的SQL Server 2000标准版作为报表系统的核心数据库；根据对全厂各生产职能部门的主要业务的调研和现存的纸质报表与执行性文档等进行了分析和进一步的提炼,在数据

32、库中设计了相应的数据表；数据表按肯定规章进行命名,可以便利地找到模块中某张报表在数据库中对应的数据表；String url=jdbc:microsoft:sqlserver:/localhost:1433DatabaseName=xhcpims；Connection conn=DriverManager.getConnectionurl,sa,pims；b. 执行 SQL语句建立数据库连接后,可执行插入、查询、更新、删除等SQL语句； /执行 SQL查询Statement stmt=conn.createStatement；String sql=select * from table1 ord

33、er by ID ；ResultSet rs=stmt.executeQuerysql；c. 显示查询的结果以 HTML格式显示；17 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 3 报表显示Fig.3 Forms display 18 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第六章总结系统正式在该企业投运后,对企业生产的各个环节都起到了积极的促进作 用；一方面,企业治理者无需到各个车间明白生产情形,而在办公室内就能完 成对

34、生产情形的全面明白从而有效地进行调度治理、人员考核、成本核算等工 作；另一方面,各生产职能科室的工作人员通过本系统的使用,使得工作业务 更加简洁高效敏捷；对全厂综合信息的处理使得整个生产流程更加透亮地呈现 在企业治理者面前；真正达到了生产治理与过程掌握之间的有效沟通,从而大 大提高了生产效率,产生了良好的经济效益；19 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 致 谢本次毕业设计的顺当完成,除了自己的努力之外,仍需要特殊感谢帮忙过我的同事：戚德民 外表自动化工程师）、王丽外表自动化工程师）等,他们给了我许多特别好的和准时的建议和指点,在此表示真挚的感谢；20 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考文献：1 马国华 监控组态及其应用清华高校出版社,2001 年；2 Hans Bergsten 著 . 何健辉,许俊娟 译 JSP 设计中国电力出版社, 2002年；3 郭小宝,王爽心基于 B/S 结构的电厂经济指标在线监测系统自动化博览, 20055）；21 / 21 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 21 页