冶金工业自动化系统的体系结构.ppt

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1、冶金工业自动化第一单元冶金工艺流程及自动化系统的体系结构模块二冶金工业自动化系统的体系结构一、知识点①冶金工业自动化的进展及系统结构。包括从简单的检测发展成三级结构的计算机集成制造系统（CIMS）和网络集成制造系统（WIMS）。②冶金工业自动化内容（基础自动化、过程自动化和管理自动化）、特点（EIC一体化等）与结构分析（基础自动化、过程自动化和管理自动化系统的多种结构形式）。二、知识点分析1．冶金工业自动化的进展与自动化系统体系结构冶金工业自动化从1755年英国人詹姆士一瓦特发明蒸汽机作为动力源，并连同其自动调速器一起用于高炉开始，经历了简单的热管理和单参数自动控制系统、EI

2、C一体化系统、1964年英国人D.H．Kelley提出的分层计算机系统及20世纪70年代新日铁的把其9个钢铁联合企业的多级计算机系统与其东京总部的管理计算机系统相连成为当时冶金工业最大规模的多级计算机系统、80年代的CIMS（计算机集成制造系统，国内称为管理控制一体化系统）化等几个阶段。至今，现代冶金工业自动化系统已达到如图1一37所示的CIMS结构的多级计算机系统。CIMS体系结构按ISO（国际标准化组织）如图1一37a所示分成6级，后来又有5级、3级之分，但实质是把功能分配在不同级别。5级体系结构（见图1一37b）由于层次多、结构复杂，在牵涉到大量既有生产性质又有管理性质

3、的信息时，就很难明确应该归于CIMS的哪一层次，造成开发混乱和标准不统一，实现CIMS成本高、不便形成平台技术，难以推广。因此，近来提出3级结构（见图1一37C）。其中BPS（BusinessPlanningsystem，业务规划系统）级是单纯考虑企业经营管理问题，近来应用于ERP,（企业资源规划），它主要是利用以财务分析决策为核心的整体资源优化技术；MES(Manufacturingexecutionsystem，制造执行系统）级是考虑生产与管理结合问题的系统，主要利用以产品质量和工艺要求为指标的先进控制技术和以生产综合指标为目标的生产过程优化运行、优化控制与优化管理技术，

4、使cIMS中具有生产与管理双重性质的信息问题得到了解决；PCS(ProcessControlsystem）级是单纯考虑生产过程问题的过程控制系统，即过程自动化和基础控制系统。近年来由于要适应激烈的市场竟争需要，互联网和信息技术的发展，全球化的趋势是钢铁公司的自动化已从公司内部到顾客和社会。实行生产―物流―销售―体化，不仅内部联网，且与最终用户（汽车、机电制造等工厂）以至税务部门和海关联网，使信息更广域化和高效化，甚至通过卫星监视船舶已到达地点，以向用户报告使之作接收准备。此外，电子商务的发展等，这就要求自动化系统能适应这些进展。为此，出现如图1一38所示的WIMS（网络集成制

5、造系统）。WIMS是以Web和智能技术为基础，能充分利用互联网的资源，能实现全球化供销链、远程技术支持和远程诊断等，M2一N2是常规控制和智能控制等，M3一N3可进行监控、复杂的数学模型和人工智能等运算，M4一N4以上是智能信息处理系统，M4一NS服务器将运行生产经营管理软件如ERP、MES等，M5一N5是电子商务，运行其软件的服务器与互连网相连。至此，冶金工业自动化已经成为自动化与信息化相结合的系统。2．冶金工业自动化的内容与特点(l）冶金工业自动化的内容从图1一37及图1一38可以看出，无论是6级、5级还是3级结构的CIMS系统，现代冶金工业自动化包括：基础自动化、过程自

6、动化、管理自动化和全球化的信息网络。基础自动化主要是执行生产过程所必需的监控。包括参数检测、自动控制（如温度、流量压力等过程量控制和工艺设备动作的顺序控制等）、报警保护和连锁、监控（生产数据采集、整理、显示和打印等）。一般分为过程检测及控制（仪表）和电气传动控制（电控）两部分。过程自动化主要是执行优化和某些管理功能，如：接收上位机指令并向基础自动化级发指令或SPC控制、过程跟踪、技术计算、数学模型运算与优化控制、某些设备或工艺参数管理、数据采集储存与整理、数据显示（含专门显示、趋势曲线、历史数据等大规模的数据储存与显示）与记录（打印各种报表）、生产实绩向上位机反馈、数据通信等

7、。管理自动化主要是生产管理（如基于订单的生产管理，以CAD、CAM等进行计划编制和组织生产并监视实况和及时调度等）与事务管理（如财务管理、设备管理等）。如制造执行系统（MES）大致有下列功能和子系统：制造标准管理、作业计划编制及计划合同管理、生产指令生成及下达、生产实绩收集及统计、质量管理、生产成本控制、生产及设备状况监视与技术数据分析与统计、产品库存管理、设备管理和生产调度等子系统以及业务数学模型等。全球化的信息网络主要是与冶金企业外的信息系统和电子商务。(2）冶金工业自动化系统的特点系统结构EIC一