基于混合架构的油脂生产网络化计量管理控制系统

王 莉，牛群峰，惠延波，赵 峥

（河南工业大学 电气工程学院，郑州 450000）

精确计量控制和网络化管理是产品质量、成本核算等企业生产活动的有力保障[1-2]。随着先进的工业控制技术、信息化技术的不断发展，国内油脂企业已开始进行信息化系统建设，最初是自动发油控制系统，其后根据业务需要相继实施了储油罐自动计量系统、成品油管输送计量系统以及成品油管理信息系统等[4-5]，摒弃了人工开票、手动控泵等原始操作手段。但各系统之间信息相对孤立，各厂区的设备相互独立，鲜有全厂的自动化集成和综合信息管理系统，无法进行数据互联和数据交换，企业无法集成各个子系统数据信息，无法通过系统实时又准确地对销售、仓储（入库、库存、出库）、控制等环节进行集中管控，随时进行企业生产效益盘点，销售、油库、包装车间的业务数据提供，设备的运行情况监控等工作，不利于提升整个企业的管控一体化水平。

本文分析了目前油脂加工厂中的计量控制部分和管理部分存在的问题，从客观实际出发，设计了一套安全可靠、自动化程度高、通用性强的网络化计量管理控制系统。

1 系统总体设计

油脂生产领域涉及到许多环节的计量需求，主要包括原料计量、生产过程计量、油脂储运计量、油脂流通计量等。油脂生产环节中原料计量、生产过程计量主要以粉体物料计量管理控制为主，油脂储存计量、油脂流通计量以液体计量管理控制为主。油脂生产网络化计量管理控制系统是集成粉体物料计量和液体计量全过程的网络化计量管理控制系统，包括一个网络化计量管理控制平台和原料计量、生产过程计量、油脂储存计量、油脂流通计量等子系统。每一个计量子系统根据现场实际情况配置液体计量模块和粉体物料计量模块的数量，将油脂生产储运环节中各类产品的计量信息集成至一个计量管理平台，采用C/S与B/S混合架构实现网络化计量管理控制，通过OPC（object linking and embedding（OLE）for process control）与控制器通信，进行过程管理和故障诊断，最终通过总线和以太网将各个子系统的数据即时发送至操作层管理计算机，通过局域网或者Internet将整个计量管理系统的数据传至管理层计算机，实现远程监控系统。

系统由现场设备（流量计、液位计、电液阀、油泵、溢油报警器、包装秤、中间计量秤等）、现场控制级（粉体物料计量控制器、液体流量计量控制器、现场电气控制柜等）和远程管理级（网络化计量管理控制平台）三级组成。系统结构框图如图1所示。全厂油脂生产网络化计量管理控制系统示意图如图2所示。

图1 系统总体结构框图Fig.1 General structure of system

图2 系统示意图Fig.2 Structure of system

2 系统设计与实现

2.1 系统主要功能

（1）粉体物料计量控制

系统的粉体物料计量模块能够实时采集粉体物料计量信息、包装质量、累计包数和设备状态等信息，进而实现计量过程监控，信息存储，信息查询，报表打印等功能。

（2）液体计量控制

系统的液体计量控制模块能够完成油品计量过程的定量及非定量控制，实时采集油品温度、油品密度、瞬时流量、累计质量、静电接地和溢油报警等状态信息，进而实现计量过程监控，信息存储，信息查询，报表打印等功能。

（3）计量信息管理监控

系统的网络化计量管理控制平台能完成现场数据的实时读写，实现生产过程的实时控制；通过数据库存储、调用、查询各项数据，可绘制出实时曲线、历史曲线及棒状图，满足用户生产过程、生产工艺、产品质量的分析和改进；能对各类油脂的生产储运过程进行精准化计量，满足各环节的计量要求，直接用于油脂生产储运的现场测试。

（4）IC 卡管理控制

系统的管理控制模式采用射频智能卡实现操作过程管理和计量控制，在发卡处办理发卡业务，根据业务需要在关键计量设备上采用IC卡管理控制计量过程。

（5）计量成本核算

系统的成本核算功能是在软件平台中通过对数据库信息的查询，对油脂加工企业生产经营过程中各种耗费如实反映，将企业在生产经营过程中发生的各种耗费按照一定的对象进行分配和归集，以计算总成本和单位成本。只要用户输入符合企业的计算公式，管理软件会自动生成成本核算单子，实现查询和报表。

（6）信息查询

系统在现场和管理站均可以实现按日期、时间进行计量信息查询，也可以按定量包装的累计产量，发油量，报警信息的多少，日、月销售额等进行特殊查询。上位机通过OPC获取下位机的信息，通过ADO.NET将信息存储到数据库，供查询和远程访问。

（7）WEB 浏览

系统为用户提供了便捷而丰富的远程信息服务功能，它将各类报警、产量、发油记录、成本核算等信息资源整合在一起，使得用户能够在局域网，Internet上浏览、查询和共享。

2.2 系统软件架构

油脂生产网络化计量管理控制平台的设计根据油脂加工厂的工艺流程，充分考虑发油、粉体计量要求及技术和业务人员的认可，同时需具有高度的安全性和一定的可扩展性。本系统选择基于.NET平台的Visual Studio 2008开发平台。采用C/S与B/S混合架构进行开发，监控软件采用C/S模式，可实现数据安全、高效地传输；公司内部网中的计算机，选择B/S模式来访问网络化信息管理服务器。C/S与B/S混合体系结构如图3所示。管理软件整体设计结构如图4所示。

图3 C/S与B/S混合体系结构Fig.3 Structure of C/S and B/S mixed framework

图4 管理软件整体设计Fig.4 Software design of system

2.3 关键技术实现

2.3.1 数据库逻辑与交互设计

数据库逻辑设计是数据库整体设计中的一个关键环节。如设计不详尽、不合理，将会引起诸多问题，甚至需要将数据库重新设计。系统创建存储油库信息、发油操作记录、仓储信息等各自对应的数据实体后，最后再对分析的结构进行评估，通用的实体关系图（E-R图），如图5所示。

图5 系统E-R图Fig.5 E-R picture of system

数据库交互设计实现上使用ADO.NET作为其访问的接口，ADO.NET一方面连接了应用程序，另一方面连接了数据源，使用ADO.NET的对象结合SQL就能访问数据库中的数据，而且通过ODBC或OLEDB接口访问的数据库，也能通过ADO.NET来访问[3]，利用ADO.NET的connection对象来与数据源建立连接，使用command对象发送执行指令，读取写入数据使用DataReader对象与SQL语言配合完成数据库的添加、修改等功能。本系统选择使用SQL Server2005结合ADO.NET的模型实现数据库各项功能。

2.3.2 OPC通讯程序

OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础，采用客户/服务器模式，为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准，这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法。本系统采用OPC异步读写服务器/客户端程序。异步通讯时，OPC客户程序对服务器进行请求时，OPC客户程序请求后立刻返回，不用等待OPC服务器的响应，可以进行其他操作。相对于同步通讯，异步通讯的效率更高。

2.3.3 网页发布

Internet信息服务 IIS（internet information services）的主要功能就是负责将ASP.NET程序解释成HTML送给浏览器显示。设计步骤包括IIS的添加、IIS的运行、对IIS进行简单的配置，选择主目录选项卡，选择ASP.NET配置等过程。通用语言的基本库、消息机制、数据接口的处理都能整合到ASP.net的Web应用中。

油脂生产网络化计量管理控制系统部分运行界面如图6所示。图6（a）为软件运行界面，图6（b）为油脂储运数据查询网页，图 6（c）为成本核算网页。

图6 系统软件部分运行界面Fig.6 Interface of software running system

3 结语

本文以某油脂加工企业生产过程为例，给出一种基于C/S与B/S混合架构的油脂生产网络化计量管理控制系统实现方案。系统将油脂生产储运环节中各类产品的计量信息集成至一个计量管理平台，实现生产全过程数据共享和远程监控。系统安全可靠、自动化程度高、通用性强，具备操作简单、易用、直观、易维护特点。该系统大大提高了企业劳动生产率和管控水平，消除信息孤岛，为提高我国油脂加工企业计量智能化水平提供了一种有效的方法。该系统还可应用于工业过程中其他需要在线精确计量和网络化管理行业，应用前景广泛。

[1] 赵峥.油脂企业网络化计量控制系统研究[D].河南：河南工业大学，2013.

[2] 王莉，赵峥，惠延波，等.基于误差自动修正算法的定量包装秤智能控制系统实现[J].自动化与仪表，2013，28（3）：53-55.

[3] 李永明，李艳钊，刘勇，等.成品油油库自动化管理系统技术方案[J].中国勘察设计，2007（10）：66-68.

[4] 严宇，陈小榆，熊力.用企业网站实现油库信息统一管理[J].石油化工自动化，2004（3）：49-51. ■