1 / 21 摘要生产信息管理系统的应用是当今企业信息化的必由之路，本文详细介绍了综合生产信息管理系统的设计与实现，包含实时生产信息集成系统和生产管理报表等，并结合具体实例对系统的构建进行了详细的讲解。关键词：生产信息管理系统，生产管理报表， PIMS， JSP精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 21 页2 / 21 AbstractThe application of process information system is the only way for enterprise information .The design and realization of process information management system is expatiated on this article,process information integration system and process management report forms is included, and explain the construct of the system detailed based on the example. Key words ： Process Information ManagementSystem, Process Management Form, PIMS, JSP 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 21 页3 / 21 目录第1 章绪 论 4 第2章 功 能 简 介 5第3 章 结 构 简 介 6 - 8 第 4 章工程设计概述9-10 第 5 章工程功能结构与实施11-18 第6章总 结 1 9 致谢20参考文献 21 第一章绪论精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 21 页4 / 21 随着市场竞争的日益加剧，各生产企业都在不断提高自身的核心竞争力，如何能够实现科学、高效、统一、灵活的生产管理成为企业管理者面临的主要问题之一。近年来，信息技术在生产管理中得到了广泛应用，利用这些技术构建的综合生产信息管理系统已在各生产企业中发挥了重要的作用，已越来越引起企业管理者的重视。PIMS从现场获取数据并将它们加工成可利用形式的基本功能；2向把需要控制的信号通过计算机直接发送到现场的执行机构，这样就建立了控制软件所需的双向连接。数据管理就是根据用户的需要，对数据进行更深层次的加工，如量程变换、报警、统计、分析等。数据交互就是根据不同用户的需求，把数据以不同的形式提交给用户以实现交互，如现场操作工需要监控，管理人员需要数据报表、工艺工程师要对数据进行分析等， PIMS为不同的用户提供了多种交互手段。PIMS已经在工程实践中经过长期的考验，已经广泛应用于石油、化工、半导体、汽车、电力、机械、冶金、交通、楼宇自动化、食品、医药、环保等多个行业和领域的工业自动化、过程控制、管理监测、工业现场监视、远程监视/ 远程诊断、企业管理 / 资源计划等系统。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 21 页6 / 21 第三章结构简介从功能上分， PIMS可以分成组态和运行两个部分，从结构层次上分，PIMS包含IO 驱动、实时数据库、人机界面三个层次。PIMS各组成部分的功能简介如下：工程管理器工程管理器是整个系统的管理器，用于创建、删除、备份、恢复、选择当前工程等。实时数据库 (DB 实时数据库是 PIMS系统的数据处理核心，它一方面管理系统的数据处理，如实时数据的处理、历史数据存贮、报警处理、统计数据管理等，另一方面它还要为 PIMS的其它组件提供数据服务，如View、IO 驱动程序、网络通讯组件等提供各种服务。因此实时数据库是PIMS系统的中枢部分、而且是PIMS分布式系统的服务器。通信程序组件 (NetClient/NetServer、TelClient/TelServer、ScomClient/SComServer 通信程序采用以太网 (TCP/IP、电话拨号、串口等多种通讯介质进行数据通讯，它是连接客户端 (View和服务器 ( 实时数据库 的桥梁，是构成 PIMS分布式系统的重要组成部分。I/O 驱动程序I/O 驱动程序是 PIMS与现场 IO 通讯的中介，它把不同的IO 设备虚拟成逻辑设备，用户不必关心设备与计算机通讯的具体协议，它负责把数据从现场设备采集到实时数据库、并把控制指令下达到实际的物理设备。PIMS系统提供了大量的常用 IO 驱动，包括常见 PLC 、板卡、智能仪表、 DCS等多种 IO 设备。HMI开发系统 (Draw开发系统是一个集成开发环境，可以进行系统的配置、组态( 包括画面组态、数据库组态、 IO 驱动组态 ，用户可以根据自己的需要和工程的实际情况来建立自己的应用系统。HMI运行系统 (View运行系统是用户开发出来的应用系统的结果显示，可以与最终用户( 如现场操作人员等 进行交互，提供流程图显示、历史/ 实时趋势显示、历史 / 实时报警显示、报表等多种数据表现方式。Web服务器(Web Server Web服务器是为用户提供Web服务的程序，用户可以通过IE 等标准浏览器来访问 PIMS的数据，从远程查看工业现场数据，及时了解工厂生产情况。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 21 页7 / 21 工程管理器利用工程管理器可以使用户集中管理本机上的所有工程。工程管理器的主要功能包括：新建、删除工程，工程的备份、恢复，切换到开发或运行环境等。工程管理器界面简洁友好，易学易用。界面从上到下大致分为三个部分，如下图所示：菜单条、工具栏工程信息显示区状态栏文件(F/ 增加新工程 (A该菜单命令为新建一个PIMS工程。工程定义时可以指定工程名称、存储路径、以及简短描述。新建工程时在指定的路径下自动创建PIMS应用工程的系统子目录并生成各种系统文件。文件(F/ 删除应用 (D精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 21 页8 / 21 从工程管理器中删除当前选中的工程。注意：此删除操作仅仅将应用工程的名称从工程管理器列表中删除，实际工程目录及目录下的文件并不会被删除，如果使用搜索命令在工程所在的目录中搜索，还可以继续找到该工程。如果确实要删除文件，请删除工程后进入Windows的资源管理器手动删除文件。文件(F/ 备份(B在实际应用中为了防止意外事件造成损失，或需要把一个做好的工程拷贝到另外的机器上，可以把工程的组态文件压缩成一个文件。压缩时，只压缩组态文件，存贮的历史数据等数据将不会压缩。压缩完成后, 在指定的备份目录下形成一个备份文件 ( 扩展名为 .PCK。文件(F/ 恢复(V把备份文件中的应用工程内容经解压缩处理后，恢复到指定的目录。恢复时，需要象工程定义一样指定工程的名称、路径和说明。文件(F/ 搜索工程 (F该菜单命令为搜索用户指定目录下的所有PIMS工程，将其工程名称、工程所在路径、说明等信息加入到工程管理器中。搜索出的工程包括指定目录和其子目录下的所有工程。如果应用程序管理器已经存在该工程，则不会把该工程再加到列表中。文件(F/ 进入组态 (C把当前选中的工程设置为当前工程，进入到组态开发环境。文件(F/ 进入运行 (R把当前选中的工程设置为当前工程，本机直接进入到运行状态。文件(F/ 退出(X把当前选中工程保存为当前工程后退出工程管理器。第四章工程设计概述精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 21 页9 / 21 在 PIMS中，每一个实际的应用案例叫做工程，它包含了数据库、IO 驱动、人机界面、网络应用等各个方面的组态和运行信息。一般典型的工程中往往包含以下几个方面的内容：1设备驱动：计算机跟什么样的设备相连，如PLC 、板卡、 DCS 、智能仪表，是直接相连还是通过设备供应商提供的软件相连？是什么样的网络？2数据库：我们关心的是什么？如需要一个反应器的温度，对应的采集设备的什么通道？采集后是否要量程变换？是数字点还是模拟点？是否要进行报警处理？是否存贮历史？是否要进行统计、累计、运算？数据库提供了数据处理的手段。3应用：在应用组态中，最重要的一部分是人机界面的组态。现场数据采集到计算机中后，要求最终用户看一些枯燥无味的数据那是不可能的，因此我们提供了人机界面的组态。包括流程图组态、历史实时趋势组态、历史实时报警组态、报表组态、 WEB 发布等多种手段。因此，对于一个典型的工程最少要包含上述几个方面( 但是也不是绝对这样，例如有的系统可能通过其它网络节点的数据库获取数据，可能不需要设备驱动和本地数据库 。要建立一个系统，组态也会包含上述三个方面。一个典型的应用系统结构图如下：下面要结合一个实际的例子介绍怎样建立一个简单的示例工程。首先明确目标：利用PIMS提供的仿真仪表，建立一个液位平衡系统。一个模拟输入量，罐的液位；两个数字输入量分别表示罐的入口阀和出口阀；一个数字量表示自动 / 手动控制。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 21 页10 / 21 位号类型功能Level 模拟 IO 量液位，量程范围 0 到 100。In 数字 IO 量入口阀， 0 关闭， 1 开阀Out 数字 IO 量出口阀， 0 关闭， 1 开阀Auto 数字 IO 量自动/ 手动控制，为 0 时表示手动，为1 时表示自动。在自动控制状态下，液位大于80 时打开出口阀，关闭入口阀，液位小于20 时关闭打开入口阀，关闭出口阀。在手动状态下由用户控制。建立一幅画面观察液位的变化情况。在开始菜单中启动工程管理器，选择新建工程：根据需要，填写工程名和工程路径等信息。第五章 工程功能结构与实施精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 21 页11 / 21 5.1 系统功能结构该化工企业属于流程行业，为了实现节能高效生产，同时加强企业内部管理，从建厂初期就十分注重企业信息化建设，准备组织实施多套计算机应用软件系统，包括生产信息管理、OA 、ERP等。在生产信息管理应用上要求实现生产实时数据采集与发布、能源计量管理、设备管理、库存管理等功能，从而达到生产信息的综合处理，构成企业的综合生产信息管理系统。我公司为了适用不断变化的市场需求，及时调整生产策略，也为了便于全厂生产的统一调度和加强企业内部管理，采用了PIMS 生产管理系统。选择了浙江中控的PIMS 系统，并于 2006 年开始使用 PIMS系统。系统针对各生产车间和主要职能科室的不同应用需求及业务流程分为实时生产信息集成系统和生产管理报表系统两大部分。生产信息管理系统的服务器放在工厂的调度中心，完成数据采集、数据处理、Web 发布等功能。在工厂管理层与过程控制层之间，通过工业以太网和RS-485 总线进行通讯。在企业管理层、工厂管理层之间，通过以太网进行通讯。在企业管理层配置有用于企业管理的关系数据库，还有统计报表生成软件模块，用于生成统计报表。该生产信息管理系统的系统结构可以划分为三个层次，自下而上依次为：过程控制层、工厂管理层、企业管理层。其中企业管理层完成管理者和各职能科室生产管理报表生成的任务；工厂管理层完成各职能科室实时监控的任务，它对下连接现场控制层，对上通过网络连接企业管理层，它不仅负责现场控制设备的实时数据采集，而且在系统中起到上传下达的重要作用；过程控制层由DCS 、PLC 、智能仪表等控制器组成，是整个生产管理系统的基础。5.2 实时生产信息集成系统精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 21 页12 / 21 我公司设有 13 个生产车间，各生产车间分别采用了10 套浙大中控的 GCS-1 作为能源计量采集站、另有2 套浙大中控的 JX-300X 和 1 套 JX-300XP分别用于三个车间进行自动控制。PIMS 作为能源计量中心服务器，它通过不同的通讯方式与各车间能源计量采集站和控制系统进行数据采集。同时，通过软件自带的 Web Server 可将所有流程画面、实时及历史趋势曲线、计量报表发布到企业局域网中。具体结构如下图所示。图 1 系统网络拓扑结构Fig.1 System network topology PIMS系统主要实现了以下一些功能：1、数据采集功能PIMS软件提供了多种通讯协议的数据接口和I/O 设备驱动，支持目前主流的数据通信、数据交换标准，包括：DDE 、OPC 、ODBC 等。可集成不同厂家的控制系统及智能设备，如Honeywell 、YOKOGAWA、Siemens、AB等。各能源计量站在地理位置上相对比较分散，且没有配置操作站。PIMS 系统通过标准 MODBUS 通讯协议，以RS-485 的通讯方式对各能源计量采集站进行一对多数据采集；对于三套DCS 控制系统，以 OPC 方式进行通讯。2、实时数据、流程图画面浏览基于 PIMS开发系统制作的流程图能够较真实地反映工艺流程情况，所有画面具有实时、立体、动态效果，如液位升降、故障报警等。数据实时刷新，可达到 0.5S 的刷新速度。使企业管理层能够清晰地了解当前生产情况及设备运行精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 21 页13 / 21 状况。3、实时趋势、历史趋势的查询分析实时趋势能够及时地反映当前时间段数据的变化情况，历史趋势可以选择查询时间进行历史数据查询，了解较长时间的生产情况。当发生生产事故时，可以通过历史趋势查询进行事故追忆和原因分析。4、实时信息网上发布PIMS 信息模型是以动态采集数据、传输在线设备数据为核心，通过动态交互及相应的分析处理，完成系统数据的输入输出及系统内部各部分间的信息共享。在该系统中，客户端通过浏览器，浏览页面内容、生成报表，还可以动态提交设备故障报告单、设备采购计划单等动态数据给web 服务器，而服务器端则可以根据用户的不同请求调用相应的程序及方法，并通过建立ODBC 与数据库连接，这样，可以将用户登录的数据和生产数据存入关系数据库并用于生成统计报表，或根据用户请求调用数据库的相应数据，并通过一定的处理放在浏览器上供用户浏览、打印，使设备信息的传输变得异常简单、迅速，提高了企业的工作效率。在设备数据在线传输方面，主要采用客户机服务器模式，利用ActiveX 插件实现数据的实时传输。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 21 页14 / 21 5、生产报表功能PIMS 软件提供了历史报表和万能报表。使用历史报表可根据生产数据形成典型的班报、日报、月报、季报、年报。万能报表提供类似EXCEL的电子表格功能，可以形成更为复杂的报表系统。6、历史数据存储PIMS 软件中的实时数据库可以连续压缩存储大量的历史数据。提供了变化率保存和定时保存两种方式，利用强大的压缩和检索功能，保证对历史数据的保存和追溯，根据保守计算平均1000 点500 模拟量、 500 数字量），每天：50M ，每月 1.5G，每年只需要 18G的硬盘空间。7、二次计算功能根据从各能源计量采集站中得到的一些过程量流量、温度、压力等）在PIMS 中进行二次计算和处理最终可得到各车间和总的耗能用气量、用水量等）情况。此外，由于系统位于企业局域网与过程控制网之间，网络安全问题至关重要。在系统建设时我们配置了硬件防火墙在PIMS服务器与局域网间进行安全隔离。同时 PIMS服务器采用双网卡对企业局域网和过程控制网进行了网段隔离并安装了杀毒软件进行定时查毒。5.3 生产管理报表生产管理报表功能是生产信息管理系统的重要组成部分。为实现系统的集成统一，先将 PIMS中 WEB 发布的实时信息流程引入了生产报表管理系统中；然后根据厂内8 个主要生产职能科室的工作业务情况对每个生产职能科室开发了相应的管理模块。同时为了便于整个报表系统的管理还针对整个系统和各模块的一些重要信息开发了后台管理模块。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 21 页15 / 21 图 2 报表系统主要结构Fig.2 Frame of management report forms 1）各功能模块1、生产管理各车间根据生产部下达的生产计划进行生产，并将每日生产信息录入系统，系统将所有车间信息汇总形成生产统计报表。生产部每月制订生产计划，通过查询各车间生产情况了解生产计划的执行情况。分析计划与实际差异原因，便于及时调整和处理。2、能源管理系统将全厂各车间和单位的能耗情况用水量、用电量、用汽量）进行汇总形成能源平衡报表，其中各车间的用水量和用汽量由PIMS软件根据采集到的实时数据进行二次计算后存入数据库，各单位能耗由设备能源部统一录入。设备能源部通过能源平衡报表对各车间和单位之间及各车间和单位不同时期内的能耗情况进行比较和分析。以便更有效规范地控制各车间和单位的能耗。3、设备管理设备能源部将全厂各类设备的相关信息进行记录，当到了设备检修日期时系统会提示用户。每次检修后将设备检修记录填入系统。这样设备的状态信息更加及时地在系统中显示，大大提高了设备管理效率。4、计量管理该模块与设备管理模块相似，主要对全厂的计量器具进行记录和管理。5、库存管理库存管理主要为原料和成品的库存。库管人员将每日的原料和成品的进出库情况进行记录，系统形成原料和成品的库存日报表和进出库累计表并可比较库存量和设定的库容值 最高库存、最低库存）进行库容报警。管理人员可通过原料和成品库存情况及时安排采购和销售。6、质量分析质量管理部对采购的原料及生产的产品进行质量检测并将原料、产品的检测报告进行记录，检测过程中的分析结果也进行记录形成分析汇总表。管理人员可及时了解产品质量情况。7、环保管理环保部负责记录每日的废水及固废排污情况，系统生成统计报表。管理人精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 21 页16 / 21 员可了解排污是否达到环保要求。8、安保管理安保部负责记录每日安全保卫情况。便于管理人员及时了解全厂安保情况。2）后台管理模块后台管理模块主要为系统管理员提供一个系统管理的平台，管理一些系统重要信息。1、用户管理主要负责添加或删除某个用户，对用户进行用户名和密码的设定，对每个用户进行用户级别的设定、用户对各功能模块的操作权限的设定，指定用户为相关部门。2、部门设定、产品设定、原料设定、供应商设定、电表设定、环保设定主要负责添加或删除某个部门、产品、原料、供应商、电表、废水或废物等与各功能模块相关联的信息，根据需要对某个信息指定所关联的模块。1. 系统实现5.3 实时生产信息系统的实现PIMS 软件的组态程序提供了实时数据库组态、流程图组态、实时历史趋势组态、 I/O 设备通讯组态、动画及脚本组态等相应的组态功能。1）实时数据库组态在数据库中建立各种类型 模拟、数字、累积等）的数据点，数据点以位号的形式表示。将预定义的位号名称和位号描述在实时数据库中建立以便其他组态程序的引用。2）流程图组态利用 PIMS提供的绘图工具及图库中提供的子图绘制出流程图，同时在流程图上将实时数据库的数据位号引入。3）实时趋势、历史趋势组态PIMS 提供了实时趋势和历史趋势控件，利用已有的控件，填入每个趋势笔对应的位号 一个趋势最多有 8 个趋势笔）。同时指定趋势图的数值范围、趋势颜色、采样周期等参数。4）I/O 设备通讯组态PIMS 提供了各种标准通讯协议的驱动程序，与浙大中控GCS-1系统采用MODBUS 通讯协议。在MODBUS 驱动下建立I/O 设备，指定数据更新周期、通讯超时时间、 I/O设备地址、串口参数等信息。在实时数据库中通过I/O设备名称和寄存器地址连接相应的数据信号。5）动画及脚本组态现场采集的数据大多是原始值，而实际需要的数据是经过补偿或累积的数值。通过 PIMS脚本功能对所需进行运算的位号进行脚本程序的编写。在运行中完成计算并赋值。最后，利用 PIMS软件中的 Web Server 程序将组态的流程画面、趋势等内容发布到局域网中。5.4 生产管理报表的实现为使生产管理报表部分基于B/S 结构构建，根据对现下几种主要的技术实现方法的分析和比较。我们采用了JSP技术进行开发。1）JSP简介精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 21 页17 / 21 JSPJava Server Page ）是一种用来开发含有动态内容的网页的技术。它基于强大的 JAVA语言，可以在Serverlet和 JavaBean 的支持下，完成功能强大的站点程序，具有良好的伸缩性。利用它可以很方便地在HTML页面或其他标记语言，如 XML ）中生成动态内容。从而实现WEB 动态交互。JSP 技术原理如下：首先由客户端向服务器发出页面请求，服务器收到请求后，由JSP 引擎将页面代码转换为JAVA Servlet ，然后由服务器上的JAVA编译器对转化的JAVA Servet 代码进行编译，再由JAVA虚拟机执行编译后得到的字节码，并将结果传回客户端。2）数据库设计系统采用微软的SQL Server 2000标准版作为报表系统的核心数据库。根据对全厂各生产职能部门的主要业务的调研和现存的纸质报表与执行性文档等进行了分析和进一步的提炼，在数据库中设计了相应的数据表。数据表按一定规则进行命名，可以方便地找到模块中某张报表在数据库中对应的数据表。String url=jdbc:microsoft:sqlserver:/localhost:1433。DatabaseName=xhcpims 。Connection conn=DriverManager.getConnection(url,sa,pims。b. 执行 SQL语句建立数据库连接后，可执行插入、查询、更新、删除等SQL语句。 /执行 SQL查询Statement stmt=conn.createStatement(。String sql=select * from table1 order by ID 。ResultSet rs=stmt.executeQuery(sql。c. 显示查询的结果以 HTML 格式显示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 21 页18 / 21 图 3 报表显示Fig.3 Forms display 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 21 页19 / 21 第六章总结系统正式在该企业投运后，对企业生产的各个环节都起到了积极的促进作用。一方面，企业管理者无需到各个车间了解生产情况，而在办公室内就能完成对生产情况的全面了解从而有效地进行调度管理、人员考核、成本核算等工作。另一方面，各生产职能科室的工作人员通过本系统的使用，使得工作业务更加简单高效灵活。对全厂综合信息的处理使得整个生产流程更加透明地展现在企业管理者面前。真正达到了生产管理与过程控制之间的有效沟通，从而大大提高了生产效率，产生了良好的经济效益。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 21 页20 / 21 致 谢本次毕业设计的顺利完成，除了自己的努力之外，还需要特别感谢帮助过我的同事：戚德民 仪表自动化工程师）、王丽仪表自动化工程师）等，他们给了我很多非常好的和及时的建议和指点，在此表示真挚的感谢。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 21 页21 / 21 参考文献：1 马国华 监控组态及其应用清华大学出版社，2001年。2 Hans Bergsten 著. 何健辉，许俊娟译JSP 设计中国电力出版社，2002年。3 郭小宝，王爽心基于 B/S 结构的电厂经济指标在线监测系统自动化博览， 20055）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 21 页