运行优化与控制2_2MES系统

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1、流程工业生产过程运行优化方法与控制罗小川流程工业综合自动化教育部重点实验室luoxch@mail.neu.edu.cn第三章流程工业制造执行系统一、流程工业MES系统的体系结构二、流程企业MES系统的功能特点三、流程企业MES中的应用软件与集成技术一、流程工业MES系统的体系结构流程工业MES系统功能概述流程企业MES系统的体系结构流程企业MES中的主要功能模块流程企业MES中的相关软件系统流程工业MES系统1.流程工业MES系统功能概述MES是ERP和PCS之间的信息纽带，起着承上启下、前后贯通所有生产线的作用，是流程工业综合自动化系统实施的核心。它向上沟通企业管理E

2、RP平台，向下沟通现场控制设备PCS，起着实现产品设计、生产与质量监督、计划与物流调度、生产控制与管理全过程一体化的核心纽带作用。宝钢钢管厂调质区系统实施的相关信息国内自动化程度最高的钢铁企业。4级计算机系统：L1基础自动化级，L2过程计算机控制级，L3生产控制管理级（厂级），L4公司管理级。调质区只有一台L3终端，用于显示生产计划（指令）。实施MES系统后，增加了生产计划、物流跟踪、质量管理、设备管理等MES功能。调质区MES系统拓扑结构热处理基本知识金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表

3、面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。热处理一般包括加热、保温、冷却，有时只有加热和冷却。这些过程互相衔接，不可间断。加热温度是重要工艺参数之一：选择和控制加热温度 ，是保证热处理质量的主要问题。一般都是加热到相变温度以上，以获得需要的组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，是整体热处理中的“四把火”。退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同

4、的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。为了获得一定的强度和韧

5、性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。生产计划L3进行质量设计产生作业计划操作者在L2服务器输入即将生产的合同号向L3服务器得到合同信息，和质量设计产生的加工工艺参数将生产工艺数据下到L1，作为生产指示数据，使PCS控制设备开始工作数据采集L2服务器增加实时生产数据采集功能质量分析时,通过炉温查询功能输入合同号和炉号,可自动显示出生产该批钢管时的炉温和节拍曲线。质量分析管理查询和输入采样钢管的炉温最高值、最低值和平均值，水油淬冷却时间等，将这些数据组织成质量信息报文发给L3。在工作站上输入合同号和炉号,查询出生产该批钢管的时间段内的淬火炉、回火炉炉温,并显示出炉温

6、曲线。设备管理L2操作人员输入故障原因、故障设备,并与自动保存的故障停机开始时间、故障停机结束时间一起构成故障停机保文发往L3服务器。L3将长期保存设备的故障记录,并统计每天的设备运转率和故障率。调质区MES系统程序结构1.提高系统复用性2.方便管理维护ERPPCS综合集成软件平台企业资源管理生产过程管理实时监控软件平台生产过程优化先进过程控制MES2.流程企业MES系统体系结构实时数据库关系数据库MES层ERP层PCS层传感器、执行机构、在线分析仪资产管理资产动态管理实时调度生产管理中间库存管理ERP企业资源管理生产过程管理物流计划生产成本计划生产计划物流控制与管理生产

7、成本控制与管理生产调度中间产品管理安全控制与管理质量控制生产过程模型化生产过程模拟基于工艺目标与技术经济指标的过程优化控制接口与信息界面生产过程支持系统先进控制设备维护管理知识信息运行操作支持FCS系统DCS系统PLC系统3.MES主要功能模块生产过程模型——MES系统的核心生产过程管理生产过程支持系统基于工艺与经济指标的过程优化实时调度质量管理安全控制与管理设备维护管理生产流程模拟4.MES系统报表输出数据库解题器求解诊断及结果输出MPS文件生成数据录入图形建模接口MES信息集成计划调度静态优化先进控制监测生产统计企业工作流