基于信息总线的煤化工MES平台

图5 焦化MES信息集成系统报警提示及处理
通用数据采集处理及参数配置工具：焦化MES的通用数据采集处理及参数配置工具是符合美国MES学会制定的ISA S95 企业控制系统集成标准，符合OPC的通用规范，基于.NET架构开发的。用户只需在相应的MES模块上安装这个工具，即可与信息集成平台之间建立对应的数据通道，完成信息的实时交互。如图6所示。

图6 通用数据采集处理及参数配置工具
　　该工具为用户提供了方便友好的界面，根据配置表按指定时间采集实时数据，将采集数据按需进行运算处理（如数据积分、数据平滑和数据滤波等），将采集数据按需进行单位换算，按工厂特型进行建模处理，将预处理的数据转储至关系数据库保证了数据及时从现场设备采集，并及时传输到信息集成平台上。
数据校正：由于仪表、管道泄漏和测量误差等因素的影响，会引起过程测量数据的不协调性和不正确性。数据校正技术正是针对流程工业的这类问题的解决方法，包括过失误差的侦破和识别、数据的协调。通过多年来在流程工业方面的研究和工程的实施，将数据校正技术集成到焦化MES平台中，使信息集成平台不仅有通用的信息集成功能，而且具有对测量误差的侦破、识别、过程数据的分类和校正功能，通过实时地对采集数据进行校正处理，使得各个MES模块获得剔除误差后的协调数据和信息，以确保企业过程优化控制和生产调度等MES功能应用的正确性和有效性。焦化公司的碳一分公司进行了MES系统的数据校正技术研究和实施，碳一变换炉反应（CO+H2O—>H2 +CO2）进出流股的校正过程示例如图7。结果表明，通过数据校正技术，可以对测量数据进行有效处理，得到准确一致的可靠数据。

图7 焦化MES系统数据校正技术的应用实例
动态成本控制优化：由于物耗、能耗、设备、成本、计划与调度等生产管理要素与综合生产指标密切相关，综合生产指标往往不能连续在线测量，而且又难以用控制系统的输入输出来描述。成品连续地产出，工艺运行也在不断的变化之中，产品成本只能按某一时段（通常为月），由各级生产统计人员读取进出物流的累计值、公用工程的消耗量，有时还需要进行必要的人工处理和工序间的人为摊派，人工完成进出工厂的物料平衡和工程内部各产品的物耗分配，进行能耗计算，这个能耗是该时段产品的实际能耗的平均值。通过MES的信息集成平台的动态物耗能耗估算模型，就可以对全部工艺物流、公用工程（水、电、汽）消耗的测量数据进行在线校正，动态获取折旧费、人工费、修理费、管理费和外购原料等物耗信息，根据设定的算式和时间间隔，可以自动地给出任意时段（班、日、旬、月等）的各种产品或中间产品的动态能源消耗状况。在市场经济环境下，原材料、能源和产品的价格瞬间万变，对物耗能耗的动态计算，对于大型工业企业的节能降耗是有重大意义的。

图8是通过物耗能耗模型得出的成本消耗比较情况的变化趋势图。

图8 成本消耗比较情况的变化趋势图
　　通过不断的研究和实践，目前已经初步建立了通用物耗能耗建模的框架，根据流程可以画出节点流股的关联图，并对每个节点元素进行模板的定制，就可以自动生成对应流程的物耗能耗关联矩阵，即投入产出理论中的直接消耗矩阵和完全消耗矩阵。通过与相应实时数据库的位号和关系数据库中的数据连接，可根据模型中定义的多尺度时间片段，计算出当前物耗能耗的实际数据。
　　图9中，首先将生产数据分为大类和子类。例如在化工行业中，原料、辅料、公用工程等为大类。用户首先通过鼠标拖动，即可建立生产元素大类和子类的关系，然后按如图10所示中对各个元素进行模板定制，即可自动生成投入产出的物耗能耗模型。

图9 物耗能耗模型中的数据元素分类配置

图10 物耗能耗模型中的元素模板的定制
　　企业的动态成本控制，是基于MES信息总线，在数据准确一致的基础上，将物耗能耗建模方法用于以节能降耗为目标的生产优化中。从数据的采集、集成、共享、数据的协调到实时物耗能耗的计算和优化，都是很好地针对流程工业的生产特点。在技术上，采用.NET基于测量数据的校正技术，采用先进的投入产出控制算法为企业提高设备利用率、提高产量、降低能耗，促进企业的良性发展，提高企业整体信息化水平，提升国民经济竞争实力，从而实现良好的社会效益。

5.结论
　　上海交大和上海焦化有限公司经过两年多来的工作，已经自主开发了针对煤化工的MES体系，建立了基于信息总线的MES平台，对信息总线的核心技术进行了研发，包括模型建立及部署、信息共享和信息同步、通用接口、通用数据采集处理及参数配置工具等，实现了对模型的统一命名和部署，实时同步跟踪和监控各种信息，数据和关系数据的同步和共享。并在信息总线的基础上完成了相应的MES功能模块。应用表明，基于信息总线的煤化工MES完全满足企业的先进控制和实时管理的需要，是MES理论及应用的典型示范。

(作者朱建宁，潘兆鸿，李光华，李锋单位系上海焦化有限公司;赵霞，沈飞单位系上海交通大学;谢秋风，吴湘骊单位系上海慧铭自动化信息产业有限公司）