造纸厂CIPS体系结构和生产执行系统的方案研究.pdf

跨压料技大学 论文题目： 造纸厂CIPS体系结构和生产执行系统的方案研究 申请学位学科：工学 所学学科专业：控制理论与控制工程 培养单位：电气与电子工程学院 硕士生：．陈瑜 导师：王孟效教授 2006年5月 造纸厂CIPS体系结构和生产执行系统的方案研究 摘要 Process 随着CIPS(ComputerIntegratedSystem，即计算机集成过程系统) Resource 管理／计划调度／监控／直接控制”转变为“决策管理ERP(Enterprise Executive Control System，过程 System，生产执行系统)层／优化与控fl；tJPCS(Process 控制系统)层”三层结构。而处于中问层的MES在整个CIPS中起到承上启 下的作用，是生产活动和管理活动的桥梁，是CIPS发展的关键。但是，如 与离散工业大同小异，而处于中间层的MES在离散制造业得到了深入研究和 应用，但在流程工业还处于起步阶段。MES的许多研究处于断层状态的情况 响深远。 作为典型的流程工业，制浆造纸工业在整个国民经济中具有重要的地位 和作用，实现制浆造纸工业的综合自动化，在提高它的经济效益的同时减少 污染、降低消耗以保护环境，对国家和社会具有重要意义。因此我们需要在 整个企业范围内，针对制浆造纸企业的生产特点，将现代的管理技术、制造 技术、自动化技术和信息技术有效地集成起来，即在CIPS的指导下，在制 浆造纸工业中实现CIPS。 本文对流程工业综合自动化系统发展状况进行了综述，并概述了CIPS 的体系结构。在国内夕[CIPS体系结构理论的基础上，结合我国制浆造纸工 业的实际情况，提出了一种制浆造纸工业CIPS的三维体系结构，并以上述 提出的制浆造纸工业CIPS=维体系结构图为基架，提出了一种新的基于 SIMATICPCS7的造纸厂CIPS方案。 本文还分析了流程工业生产执行系统MES的发展状况，对流程工业生 产执行系统产生的背景及其定义、特点、体系结构以及功能框架模型进行了 深入的研究。在此基础上提出一种基于西门子SimaticIT在造纸厂实施MES 的方案。 生产调度系统是MES中最核心而不可或缺的一部分，本文研究了流程 工业MES中生产调度系统的特点，介绍了一些流程工业生产调度的优化方 法。然后以基于遗传算法的打浆过程优化控制为例来介绍先进控制算法在优 化控制中的应用。 信息集成是CIPS的核心，由于流程工业本身的特点，在流程工业CIPS 中，下层生产过程的实时信息和上层企业资源管理中的各种不同类型和属性 的信息都在MES层进行融合与贯通，因此MES层的信息集成至关重要。 因此，本文还研究了基于OPC和XML的MES的信息集成。 IT 关键词：流程工业，CIPS，体系结构，MES，制浆造纸，SIMATIC ‘RESEARCHoNTHE SCHEMEoF CIPSSTRUCTURE AND EXECUTIVE SYSTEMFoRPAPERINDUSTRY ABSTRACT withthe