面向造纸企业信息集成系统的研究与开发
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摘要
现代造纸过程中,异构设备和异构网络造成了生产过程自动化系统之间缺少信息沟通,企业管理信息系统和生产过程自动化系统之间相互独立。这种“信息孤岛”现象严重影响造纸企业各部分之间的联系,进一步制约了管理层的决策。因此迫切需要构建一个综合信息集成平台来共享企业生产、管理数据,从而为企业决策提供可靠的数据支撑,提高生产管理效率,消除“信息孤岛”现象。
论文结合浙江省制造业信息化工程重大科技攻关项目——“造纸过程的绿色化控制技术和综合信息集成平台研发”,提出了集成平台设计的整体方案,并在此基础上进行了开发。论文完成的主要工作有:
1.通过对造纸企业的现场调研,结合需求分析,提出集成系统整体设计方案。系统可分为设备层、抽象层和信息层。其中抽象层起到了“承上启下”的作用:即获取设备层的数据,并且提供给信息层。
2.在抽象层中,数据库是必不可少的存储数据的部分,数据库设计的好坏直接关系到集成平台的优劣。在需求分析的基础上,利用IDEF方法建立了造纸企业信息集成平台的功能模型和信息模型,并进行了数据库的设计。
3.集成平台的数据信息来源包括企业的管理数据和造纸车间的生产过程数据。在生产过程数据的获取中存在着系统异构问题,利用OPC技术可以解决这一问题,以实现生产过程数据的获取和存储。OPC技术的出现使得抽象层可以屏蔽设备层种类繁多的数据接口,从而向信息层提供统一的数据存取接口。
4.信息层中的信息发布是集成平台和用户直接接触的一环,具有相当重要的地位。通过对现有WEB技术的分析,在JAVA平台下,利用Struts框架构建WEB服务器并实现了企业管理信息的Web层发布以及企业生产实时数据的显示和趋势图的显示。
5.最后对全文进行了总结,并指出了造纸企业信息集成平台中有待进一步研究和解决的问题。
In modern papermaking process, heterogeneous equipments and networks not only lead to the lack of direct communication between process control systems but also create the independence between management system and process control system in enterprises. This "isolated islands" phenomenon will eventually break the relationship among all the departments and make the decision-making inefficient. Therefore, it's essential to construct a comprehensive information platform on which the producing data and the management data are integrated, and it can be used to share data among departments and thus to provide reliable data support for enterprise's quick decision-making.
The carried out design and implementation of the platform are based on the significant manufacture industry information project in Zhejiang province—Papermaking Process Green Control Technology and Synthesis Information Integration Platform. The main work and contribution in this dissertation are as follows:
1. An overall design of integrated systems is proposed after investigation and requirement analysis of papermaking enterprise. The system can be divided into three layers: device layer, abstract layer (middleware layer) and information layer. The abstract layer is designed as a connecting link between the preceding and the following, which collects data from device layer and sends it to information layer.
2. Database system is indispensable in abstract layer, based on requirement analysis, the IDEF modeling methods are adopted to design the function model and information model, and then the database of integrated system is established.
3. The data resource of integrated platform includes both management data of enterprise and producing data in papermaking process. There is a problem caused by heterogeneous systems in data access, to which the OPC technology is a preferable solution. OPC makes it possible for the abstract layer to shield variety of data interfaces in device layer and provide unified data access to information layer.
4. The information layer plays a quite important role because users contact the platform directly through this layer. Based on the analysis of the existing WEB technology, a stable WEB server using Struts frame on JAVA platform is constructed, then the presentation of Management information on WEB, display of process data and curves drawing of real-time data are realized.
5. The work in the dissertation is summarized and analyzed. Furthermore, the problems to be solved in future are pointed out.
论文结合浙江省制造业信息化工程重大科技攻关项目——“造纸过程的绿色化控制技术和综合信息集成平台研发”,提出了集成平台设计的整体方案,并在此基础上进行了开发。论文完成的主要工作有:
1.通过对造纸企业的现场调研,结合需求分析,提出集成系统整体设计方案。系统可分为设备层、抽象层和信息层。其中抽象层起到了“承上启下”的作用:即获取设备层的数据,并且提供给信息层。
2.在抽象层中,数据库是必不可少的存储数据的部分,数据库设计的好坏直接关系到集成平台的优劣。在需求分析的基础上,利用IDEF方法建立了造纸企业信息集成平台的功能模型和信息模型,并进行了数据库的设计。
3.集成平台的数据信息来源包括企业的管理数据和造纸车间的生产过程数据。在生产过程数据的获取中存在着系统异构问题,利用OPC技术可以解决这一问题,以实现生产过程数据的获取和存储。OPC技术的出现使得抽象层可以屏蔽设备层种类繁多的数据接口,从而向信息层提供统一的数据存取接口。
4.信息层中的信息发布是集成平台和用户直接接触的一环,具有相当重要的地位。通过对现有WEB技术的分析,在JAVA平台下,利用Struts框架构建WEB服务器并实现了企业管理信息的Web层发布以及企业生产实时数据的显示和趋势图的显示。
5.最后对全文进行了总结,并指出了造纸企业信息集成平台中有待进一步研究和解决的问题。
In modern papermaking process, heterogeneous equipments and networks not only lead to the lack of direct communication between process control systems but also create the independence between management system and process control system in enterprises. This "isolated islands" phenomenon will eventually break the relationship among all the departments and make the decision-making inefficient. Therefore, it's essential to construct a comprehensive information platform on which the producing data and the management data are integrated, and it can be used to share data among departments and thus to provide reliable data support for enterprise's quick decision-making.
The carried out design and implementation of the platform are based on the significant manufacture industry information project in Zhejiang province—Papermaking Process Green Control Technology and Synthesis Information Integration Platform. The main work and contribution in this dissertation are as follows:
1. An overall design of integrated systems is proposed after investigation and requirement analysis of papermaking enterprise. The system can be divided into three layers: device layer, abstract layer (middleware layer) and information layer. The abstract layer is designed as a connecting link between the preceding and the following, which collects data from device layer and sends it to information layer.
2. Database system is indispensable in abstract layer, based on requirement analysis, the IDEF modeling methods are adopted to design the function model and information model, and then the database of integrated system is established.
3. The data resource of integrated platform includes both management data of enterprise and producing data in papermaking process. There is a problem caused by heterogeneous systems in data access, to which the OPC technology is a preferable solution. OPC makes it possible for the abstract layer to shield variety of data interfaces in device layer and provide unified data access to information layer.
4. The information layer plays a quite important role because users contact the platform directly through this layer. Based on the analysis of the existing WEB technology, a stable WEB server using Struts frame on JAVA platform is constructed, then the presentation of Management information on WEB, display of process data and curves drawing of real-time data are realized.
5. The work in the dissertation is summarized and analyzed. Furthermore, the problems to be solved in future are pointed out.
引文
[1]王慧.制浆造纸工业综合自动化的发展、现状及趋势[J].中国造纸学报,2002,17(1):122-126.
[2]阳宪惠.企业信息集成与工控系统的网络化[J].电气时代,2003,6:34-37.
[3]马丽,李平.信息管理系统开发中的需求管理过程实践[J].微计算机信息,2006,10:76-78.
[4]张桔娴,汪国忠.生产现场管理执行系统(MES)讨论[J].长沙通信职业技术学院学报,2004,3(1):52-55.
[5]饶元.面向服务体系结构的企业资源计划系统应用模型与集成策略[J].计算机集成制造系统,2006,12(10):1570-1576.
[6]周士贵.管控一体化系统数据集成和预处理的研究[D].天津,天津大学,2003.
[7]王凯.PlantWebTM特刊,艾默生过程管理技术资料.
[8]赵国玺.FF总线解决方案及PlantWeb设计方法[J].自动化博览,2002,19(6):41-42.
[9]毛金华,张湜,林锦国.基于FF现场总线PlantWeb工厂管控网的建立与应用[J].工业控制计算机,2003,16(12):7-8,15.
[10]张国斌.工业自动化的发展趋势和常规策略[J].自动化博览,2000,14:30-33.
[11]张秋余,袁占亭等.CIMS多数据库集成系统关键技术的研究[J].兰州理工大学学报,2004,30(4):98-101.
[12]Burkres OA.,Chen J.InterBase,an execution environment for heterogeneous software system[J].IEEE Computer,1993,26(8):57-69.
[13]Ahmed R.,Albert J.,et al.An overview of Pegasus[M].1993:273-277
[14]王国仁,于戈.Polybase系统中的查询处理技术[J].软件学报,1996,70:140-146.
[15]赵菁,孙辉.基于CIM的仿真培训系统实时数据库的设计[J].浙江大学学报,2005,39(10):1512-1516.
[16]叶锋,叶清华,顾全.关于组件接口规范的应用研究及实现[J].电力自动化设备,2006,26(7):47-51.
[17]于戈,张斌,王国仁等.一个基于CORBA软件总线的CIMS信息成平台系统的设计[A],第四届全国计算机应用联合学术会议论文集[C].北京:电子工业出版社,1997,1526-1531.
[18]李洁,丁颖.语义网关键技术概述[J].计算机工程与设计,2007,28(8):1831-1833,1836.
[19]程扬.数据仓库技术的研究与分析[J].福建电脑,2007,9:14-15.
[20]Anke,Geipel-Ken.微型化和在线分析技术是流程工艺分析的发展趋势[J].流程工业,2007,3:62-62.
[21]陈晓红.数据挖掘的过程、技术及其工具[J].武汉科技学院学报,2006,19(7):48-50.
[22]Ron Ben-Natan.CORBA-A guide to common object request broker architecture,1998.
[23]贾晨芳.企业信息化之路-ERP在中国的实施[D].大连,东北财经大学,2000.
[24]陈义.流程企业CIMS及其数据集成技术研究[D].杭州,浙江大学,2003.
[25]王林青.基于CIM/CIS电力调度实时信息集成系统及应用研究[D].杭州,浙江工业大学,2006.
[26]陈禹六等.计算机集成制造系统(CIM)设计和实施方法论[M].清华大学出版社,1996.
[27]Sun Yu-quan.Some problems in the CIMS developing procedure[J].Computer Integrated Manufacturing Systems-CIMS,1999,5(6):55-61.
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[33]陈禹六.IDEF建模分析和设计方法[M].北京:清华大学出版社,1999.
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[35]周志逵.数据库原理与技术[M].科学出版社,1994.
[36]冯寿鹏,周正康.IDEF0建模方法在GIG体系结构中的应用[J].西安通信学院学报,2005,4(5):29-31.
[37]李俊平.IDEFlX语义建模方法及其在数据库设计中的应用[J].微计算机应用,2005,26(4):455-458.
[38]杨建成,刘燕.IDEFlX方法在机房管理系统数据库建模中的应用[J].闽江学院学报,2004,25(2):53-56.
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[40]黄志伟等.基于Intranet的综合自动化系统信息集成平台[J].化工自动化及仪表,1998,25(5):1-5.
[41]王树青等.集散型计算机控制系统DCS[M].浙江大学出版社,1994.
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[49]李东海,孙鹤旭,雷兆明.OPC技术在远程监控系统中的应用研究[J].微计算机信息,2005,21(6):20-22.
[50]马龙华,刘俊,钱积新.OPC数据存取规范的研究和应用[J].化工自动化及仪表,2002,29(1):43-45.
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[53]阳宪惠.工业数据通信与控制网络[M].清华大学出版社.
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[60]Bruce Eckel.Thinking in Java[M].Prentice Hall PTR,3rd edition,2002.
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