一种聚乙烯生产过程的多功能运行监控方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乙烯生产过程的多功能运行监控方法，该方法依托Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络连结的三层体系结构实现：本发明专利技术在实施、应用上具有组网简单和升级、互连、更新、维护方便的优点，设备选型通用、标准。本发明专利技术解决了当前聚乙烯生产装置缺乏全方位运行监控手段的问题和ＤＣＳ系统无法直接实现各种先进监控技术的缺陷，并且就体系结构和设备选型而言，可方便地推广应用于其它类型的工业装置。

Multifunctional operation monitoring method for polyethylene production process

The invention discloses a multifunctional operation monitoring method for polyethylene production process, the realization of the three layer system structure based on Internet network link: the method and application in the implementation of the invention has simple networking and upgrading, interconnection, updating and maintenance convenient, universal and standard equipment selection. The invention solves the defects of the current PE plant lack the full range of monitoring means and DCS system cannot achieve a variety of advanced monitoring technology directly, and the system structure and the selection of equipment, industrial equipment can be conveniently applied to other types of.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油化工领域的聚乙烯生产技术，特别地，涉及一种聚乙烯生 产过程的多功能运行监控方法。
技术介绍
近二十年来，中国石油化学工业得到突飞猛进的发展。以处于石油化工生产链末端的合成树脂为例，到2007年底，合成树脂生产规模居世界第二位，需 求规模居世界第一位，成为名副其实的世界生产大国、消费大国、进口大国， 其中聚乙烯树脂占到合成树脂总量的5成左右。因此，聚乙烯生产过程和装置 是石油化工企业中最普遍和最重要的装置之一。聚乙烯树脂的生产工艺有许多种，但不管何种工艺，其生产运行和设备操 作都是通过集散控制系统(DCS)实现的。针对于几乎全部的石油化工生产装 置，DCS系统能够实现数据采集、工艺流程显示、过程趋势显示、基础控制系 统组态、逻辑控制、回路控制和历史数据存储等功能，成为直到上世纪末石油 化工行业的首选主控设备，其装机也涵盖了超过95%的国内聚乙烯生产过程。随着信息技术和自动化技术的发展和日益走向工业应用，聚乙烯生产过程 开始追求节能降耗、安全平稳、排产灵活、操作最优、质量卡边的运行操作模 式，由此而产生的工艺建模技术、先进控制技术、故障诊断技术、专家系统技 术、动态优化技术、牌号切换技术、质量控制技术等各种先进监控技术为上述 需求提供了可能。然而，由于DCS系统本身在使用目的上的不同和功能设计上 的限制，由各种先进监控技术所生成的专用控制模块基本上无法直接嵌入到 DCS系统中加以实施。因此，很久以来研究者们就在探讨、设计一种以DCS为 基础、能够直接安装在DCS之上的上位机系统来实现上述各种先进监控技术。 迄今为止，已经有几种基于不同技术原理的方案见诸报道，但在功能上都存在 这样或那样的不足
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种聚乙烯生产过程的多功 能运行监控方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的，该方法首先组装监控系统， 安装操作系统并在OPC接口机中安装监控系统与DCS的数据接口软件；打通 OPC接口机与DCS的数据链路；数据库服务器中安装实时数据库和数据库通讯 接口模块；打通实时数据库与0PC接口机的数据链路；实时数据库建库；组态 监控画面；数据库服务器中安装先进监控功能模块，操作站、监视站中安装人 一机交互模块；检查整个监控系统的数据连通情况和整个监控系统先进监控功 能模块的运行情况；在线采集聚乙烯装置的操作运行数据DCS系统在线采集 聚乙烯装置的操作运行数据，并通过OPC接口机传送至数据库服务器；分析采 集的操作运行数据，调试模型参数、控制参数和优化参数；确定模型参数、控 制参数和优化参数；调用先进控制系统对生产过程进行监控，对生产过程进行 监控的过程中实时优化模型和控制策略；并对生产产品的品质监控及装置运行 的安全维护。本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果(1) 本专利技术的方法解决了现存DCS系统无法直接实现各种先进监控技术的 缺陷，为聚乙烯生产装置提供了一种新型的、集成多种技术的多功能运 行监控方法。本专利技术的方法不仅可应用于聚乙烯生产过程，也可应用于 其它以DCS系统作为主控设备的工业生产过程。(2) 所选用的硬件设备全部为市场上常见的通用标准设备，不仅现场实施方 便，而且备品备件容易，避免了专用设备价位高、供货不及时或自组装 设备可靠性差、通用性差的缺点，为设备更换、系统升级带来便利。(3) 采用机理分析和数据分析相结合的混合建模方式，既区别于单纯的机理 建模又不同于单纯的数据建模；机理建模部分包括聚合动力学模型、能 量平衡模型、质量平衡模型、相平衡模型和专用物性数据集，数据建模 部分采用多元统计理论与技术和大量的现场运行数据。(4) 本专利技术的方法突破了传统的单一设备故障诊断概念，把关键变量评估、 设备维护计划管理和应急预案管理等纳入到同一个功能框架下，完善了 聚乙烯装置运行的安全监控能力。附图说明图1为聚乙烯生产过程多功能运行监控系统的网络结构示意图。 具体实施例方式本专利技术的聚乙烯生产过程多功能运行监控方法依托Intemet网络连结的三层 体系结构实现，如图1所示。监控系统由OPC接口机、数据库服务器、操作站 组和监视站组构成，其相互连接关系为OPC接口机连接于生产现场的DCS系 统，为数据库服务器提供生产过程数据，数据库服务器从OPC接口机中取得数 据，操作站组和监视站组则通过工业以太网连接到数据库服务器，可读取数据 库服务器中数据并进行处理。OPC接口机是本专利技术中与DCS进行数据交互的数 据接口设备，它通过DCS数据电缆与DCS系统连结。根据不同类型的DCS系 统，OPC接口机可以有不同选型。有些类型的DCS， OPC接口机是直接集成在 DCS的工程师站中，而另外一些类型的DCS， OPC接口机往往是一台单独的运 行设备。在实际实施方案设计中，可以按照所要连结的DCS类型的不同选用OPC 接口机。作为本专利技术的核心，大部分先进监控技术通过数据库服务器实现。通 常，数据库服务器是一台高性能的、达到防爆防尘标准网络服务器，如惠普服 务器、戴尔服务器等。操作站、监控站等等是最上层的监控工作站，本方法中 所有人一机交互操作和信息显示都在这些监控工作站中实现，并且可以视聚乙 烯生产过程的流程规模不同和现场技术人员运行操作习惯设置一台或多台。通 常，操作站、监视站的选型为达到防爆防尘标准的工业控制计算机，最好配置 触摸屏。本专利技术提出的聚乙烯生产过程多功能运行监控方法集成在上述硬件设备 中。OPC接口机中配置与DCS的数据接口，以实现与DCS的双向数据通讯。 数据库服务器中包含四个主要的功能模块先进监控功能模块、实时数据库模 块、数据库通讯接口模块和人一机交互操作模块。其中，先进监控功能模块是 整个监控系统的核心而实时数据库模块是整个监控系统的信息流枢纽。先进监 控功能模块中实现聚乙烯生产过程的工艺建模技术、先进控制技术、故障诊断 技术、专家系统技术、动态优化技术、牌号切换技术、质量控制技术等各种先 进监控技术。实时数据库模块采用成熟的工业实时数据库，如Aspen Tech的 Infoplus.21、 Oil System的PI、 Honeywell的PHD等，具体选择往往取决于使用 者对某个产品的熟悉程度或日后维护的方便性。数据库通讯接口模块负责实时 数据库与OPC接口机之间的数据通讯。人一机交互操作模块主要实现监控系统 的所有人一机交互操作和信息显示，即可采用通用的Web浏览器技术开发，也可以选用成熟的组态界面软件(如Intellution的FIX、 Wonderware的InTouch、 SIMATIC的WinCC)，还可以选用数据库中自带的配套组件(如Infoplus.21的 Process Explore、 PI的Process Book)。本专利技术提出的聚乙烯生产过程多功能运行监控方法，其技术核心体现在数 据库服务器的先进监控功能模块中，涵盖聚乙烯生产过程运行、操作、计量、 计划调度、安全维护、产品质量各个生产环节的多种先进监控功能。本模块根据其功能又划分为4个子系统聚乙烯过程模型化系统、聚乙烯过程先进控制 系统、过程最优化系统、装置安全维护系统。其中，聚乙烯过程模型化子系统 包含ll项功能熔融指数模型(功能l，计算反应器当前的产品质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乙烯生产过程的多功能运行监控方法，其特征在于，包括以下步骤：　（１）组装监控系统，安装操作系统：监控系统主要由ＯＰＣ接口机、数据库服务器、操作站组和监视站组组成。ＯＰＣ接口机与生产现场的ＤＣＳ系统相连，，数据库服务器与ＯＰＣ接口 机相连，操作站组和监视站组通过工业以太网连接与数据库服务器相连。各设备安装操作系统，并在ＯＰＣ接口机中安装监控系统与ＤＣＳ的数据接口软件。　（２）打通ＯＰＣ接口机与ＤＣＳ的数据链路。　（３）数据库服务器中安装实时数据库和数据库通 讯接口模块。　（４）打通实时数据库与ＯＰＣ接口机的数据链路。　（５）实时数据库建库。　（６）组态监控画面。　（７）数据库服务器中安装先进监控功能模块，操作站、监视站中安装人－机交互模块。　（８）检查整个监控系统 的数据连通情况和整个监控系统先进监控功能模块的运行情况。　（９）在线采集聚乙烯装置的操作运行数据：ＤＣＳ系统在线采集聚乙烯装置的操作运行数据，并通过ＯＰＣ接口机传送至数据库服务器。　（１０）分析采集的操作运行数据，调试模型参数、 控制参数和优化参数。　（１１）确定模型参数、控制参数和优化参数。　（１２）监控站组调用先进控制系统对生产过程进行监控，对生产过程进行监控的过程中实时优化模型和控制策略。监控站组监控生产产品的品质及装置安全运行。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁军，蒋斌波，杜丽，王文庆，刘育明，叶鲁彬，吴雪峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]