基于批量生产控制系统的批量生产的控制方法

摘要

本发明公开了一种基于批量生产控制系统的批量生产的控制方法，批量生产控制系统包括上位机和与现场设备连接的下位机，下位机上设置一批量控制程序，包括：A.在系统中设置强制操作命令；B.执行批量控制程序的代码、产生相应控制命令并发送所述控制命令至相应设备以修改所述设备实际状态；C.当接收到用户输入的强制操作命令和强制操作的目标步时，从所述批量控制程序的起始步虚拟执行至所述目标步，获得虚拟执行结果，虚拟执行包括执行所述批量控制程序中的代码，产生对应的控制命令且生成所述设备虚拟状态；D.将设备实际状态修改成与设备虚拟状态相同；E.从目标步继续执行所述批量控制程序，从而控制后续的生产。

说明书

技术领域

本发明涉及工业流程中的自动化控制领域，尤其涉及一种工业上的批量生产的控制方法。

背景技术

工业生产过程按其输出的产品是呈连续的产品流、离散批量产品流或是离散数量的产品分为连续生产过程、批量生产过程和离散生产过程。

其中，批量生产过程是由一个以上按一定顺序执行的操作组成，完成该些操作就能生产出一定数量的最终产品。如果需要生产更多数量的产品，则需重复执行这些操作步。

在批量生产过程中，现场设备的数量和种类很多。以本体法PVC(聚氯乙烯)生产工艺为例，采用的设备大多是二位式控制设备，如电磁阀、切断阀、电机、泵，其数量高达700多个。而且，每个设备都需要对其进行开/关操作，因此，通常通过批量生产控制系统来控制整个批量生产过程。

请参阅图1，图1为一种批量生产控制系统控制批量生产的原理结构示意图。批量生产控制系统，如DCS(集散)控制系统或PLC(可编程逻辑控制器)控制系统，用以控制整个批量生产过程。它一般由上位机4和下位机5组成。其中，

上位机4包括一个人机交互(对话)界面，操作员输入的命令由它传输到下位机5，生产现场的数据由下位机5传送到上位机4的人机交互界面进行显示，以方便操作员读取生产过程中的各项数据；

下位机5，连接批量生产过程中的各种设备，在其上设置一个批量控制程序6，通过执行批量控制程序6中的代码，产生相应控制命令，并向对应设备发出控制命令，从而使得设备实际状态发生改变，如控制设备实际状态从“开”至“关”、从“关”至“开”。

批量控制程序6根据批量生产组成操作阶段的前后顺序，编写相应的代码，而且一般是某一代码段完成某一操作阶段。

上位机4一般为PC(计算机)和下位机5，下位机5一般为DCS(集散)控制系统的控制站或PLC。。

目前，批量生产控制系统有两种控制模式：自动模式和手动模式，对应的控制批量生产就有两种控制方法：自动控制方法和手动控制方法。所述自动控制是指在自动模式下，计算机自动逐条执行批量控制程序6中预先编好的代码，产生相应控制命令，并将控制命令输出至对应设备，更改设备的实际状态以控制该设备的工作；而手动控制方法是指在手动模式下，操作员在上位机4上直接发出控制命令，通过下位机5将该控制命令输出至相应的设备，以遥控现场设备的生产。在批量生产控制系统中，通过选择其中一种模式来控制批量生产。

但是，由于手动控制方法的执行速度慢、效率低，所以通常采用自动控制方法执行批量控制程序6预先编好的代码，进而逐步完成批量生产过程中的各种操作阶段。

当批量生产过程中采用自动控制方法控制批量控制程序6的代码执行时，由于存在不可预知或人为的原因造成批量控制程序6无法继续正常执行的情况，可以进入手动模式，通过手动控制方法控制相应的设备工作。但是，在批量生产控制系统中，故障处理的种类较多，对应的控制命令也繁多。

以本体法PVC生产工艺为例，常见的故障处理如：设备故障处理(设备出现故障信息)、步操作超时处理(一些特殊步如加料等待步操作超过规定的时间)、控制程序暂停处理(由于工艺原因，操作人员暂停生产)、加料出错处理(需放料或重新加料)、批次操作取消(本批次生产取消，不生产)

而现有技术中每一种故障类型的处理对应一个控制命令，即不同的故障处理需执行不同命令，还是以PVC生产为例，它至少包括以下命令：“启动”(用于批量控制程序的启动)、“暂停”(响应操作员的暂停操作，用于程序的暂时中断；或者当设备出现故障时程序自动暂停中断，等待操作员处理设备问题)、“保持”(用于加料过程出错后的数据保存，以便恢复后继续完成加料过程)、“步进”(当由于现场信号处理故障造成步转换条件不满足时，控制程序强制进入下一步)、“重试”(用于程序暂停后的再次启动执行)、“继续”(用于加料出错后执行了保持命令时，控制程序的再次启动执行)和“取消”(取消本批次生产过程，系统重新恢复到初始状态)等。

由于批量生产过程中控制命令繁多，因此造成批量控制程序6的编制复杂，进而增加操作人员调试程序的难度。还有，操作人员需记住各种控制命令，这不仅费时费力且各种命令容易混淆，造成使用不方便甚至由于使用的控制命令不正确而造成不安全生产的后果。

还有，在批量生产过程中，存在某些特殊生产，如在生产过程中需要重复某一操作阶段，这就需要重复执行批量控制程序6中的某一段代码；还比如生产过程中需要跳过某一操作阶段，这就需要在自动控制时跳过批量控制程序6的某一段代码，但是，采用现有的自动控制方法，却无法满足该些生产的需要。

另外，现有的批量生产控制方法中，没有一个友好的设备显示界面来使操作员(用户)得知某个设备的工作状态(正常、故障、得电等)，给操作员的操作带来使用和监视上的不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种批量生产过程中的控制方法，以解决现有技术中采用自动模式自动执行批量控制程序以控制批量生产过程，当出现非正常生产的情况下，用户处理难度大且影响生产安全性的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种基于批量生产控制系统的批量生产的控制方法，所述批量生产控制系统包括上位机和与现场设备连接的下位机，所述下位机上设置一批量控制程序，包括：A、在所述系统中设置强制操作命令；B、执行所述批量控制程序的代码、产生相应控制命令并发送所述控制命令至相应设备以修改所述设备实际状态；C、当接收到用户输入的所述强制操作命令和强制操作的目标步时，从所述批量控制程序的起始步虚拟执行至所述目标步，获得虚拟执行结果，所述虚拟执行包括执行所述批量控制程序中的代码，产生对应的控制命令且生成所述设备虚拟状态；D、将所述设备实际状态修改成与所述设备虚拟状态相同；E、从所述目标步继续执行所述批量控制程序，从而控制后续的生产。

B步骤与C步骤之间还包括：进入系统的手动模式。

接收用户输入的所述强制操作命令和强制操作的目标步进一步包括：B1：当接收到所述强制操作命令时，请求用户输入强制目标步的步号；B2：接收所述强制目标步的步号；B3：当所述步号与预先设置的强制目标步步号列表中的步号都不相同时，请求用户重新输入强制目标步的步号。

步骤C还包括：在虚拟执行之前，保存所述批量控制程序当前执行代码的步号。

步骤D进一步包括：D1：当设备虚拟状态和设备实际状态不相同时，发出强制不一致信号，请求用户修改所述设备实际状态；D2：接收并保存修改后的设备实际状态。

所述批量生产包括本体法聚氯乙烯PVC生产。

该方法还包括：在所述上位机上设置一个输出界面，将设备的所有状态用不同显示方式进行显示。

所述显示方式包括不同的显示颜色。与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明设置强制操作命令，当在自动模式下执行批量控制程序出现故障或非正常生产(如重复某一操作阶段或生产过程中跳过某一操作阶段)，用户直接输入强制操作命令，就能将批量控制程序从起始步虚拟执行至强制目标步，获得执行至强制目标步时的设备实际输出状态，从而使得程序从强制目标步继续执行，消除了程序的执行故障，并且也满足了生产过程中的非正常生产需要，最重要的是，免除了记忆繁多的控制命令，方便用户使用。

附图说明

图1是一种控制系统控制批量生产的原理结构示意图；

图2是本发明的一种基于上述批量生产控制系统的批量生产的控制方法的原理流程图；

图3，为本发明的一个具体实施例的流程图；

图4其为该批量生产控制系统中的批量控制程序中的PVC聚合生产的操作阶段。

具体实施方式

以下结合附图，具体说明本发明。

还请参阅图1，批量生产控制系统包括上位机4和与现场设备连接的下位机5，下位机5上设置一批量控制程序6，执行批量控制程序6的代码、产生相应控制命令并发送所述控制命令至相应设备以修改设备实际状态。

请参阅图2，其为本发明的一种基于上述批量生产控制系统的批量生产的控制方法的原理流程图。它包括

S110：在系统中设置强制操作命令；

S120：执行批量控制程序6、产生相应控制命令并发送所述控制命令至相应设备以修改所述设备实际状态；

S130：当接收到用户输入的所述强制操作命令和强制操作的目标步时，从批量控制程序6的起始步虚拟执行至所述目标步，获得虚拟执行结果，所述虚拟执行包括执行批量控制程序中的代码，产生对应的控制命令且生成所述设备虚拟状态；

S140：将设备实际状态修改成与设备虚拟状态相同；

S150：从目标步继续执行批量控制程序，从而控制后续的生产。

请参阅图3，为本发明的一个具体实施例的流程图。该控制批量生产的方法包括以下步骤：

S210：在批量生产控制系统中设置强制操作命令；

S220：进入自动模式，通过下位机自动执行批量控制程序中的代码，产生相应控制命令并发送该控制命令至对应设备，以修改设备实际状态，控制设备的工作；

S230：当批量控制程序执行过程中，出现程序无法继续正常执行、需要跳过某部分程序代码进入下一段代码或者要求重复执行某部分代码等非正常生产时，切换至系统的手动模式；

用户可以通过上位机发出控制命令，将该操作阶段中的后续操作完成，也可以直接到现场手动启停设备；

由于强制操作是一个非正常的生产控制程序，为了防止用户的误操作，系统一般先切换至系统的手动模式，这也是生产安全操作的需要；

S240：当系统接收到用户输入强制操作命令时，输出预先设置的输入界面，请求用户输入强制操作目标步的步号，该输入界面可以是对话框也可是选择框；

S250：当系统接收到用户输入的强制操作目标步的步号时，判断该步号的合法性；本发明可以预先设定强制目标步的步号列表，将接收到的步号与强制目标步号列表中的步号一一比对，如果有相同的，则执行后续步骤，否则重新请求用户输入步号，直至输入的步号合法；

上位机保存正常生产的批量控制程序的当前操作步号，以提高生产的安全性；

S260：目标步的步号合法后，从批量控制程序的起始步虚拟执行至目标步，获得虚拟执行结果，虚拟执行包括执行批量控制程序中的代码，产生对应的控制命令，生成设备虚拟状态，但不向对应设备发送控制命令且不更改设备实际状态；

S270：当系统执行至强制目标步后，切换至手动模式；

S280：判断所有设备虚拟状态与本设备实际状态是否相同，若相同，进行步骤S290，否则发出强制不一致信号，请求用户修改设备实际状态，直至修改后的设备实际状态与设备虚拟状态相同；

用户可以通过在上位机上遥控相关设备，也可以也到现场手动启停设备达到修改设备实际状态的目的；

S290：系统从目标步开始继续执行后续代码，从而控制后续的生产过程。

以下以一个简单本体法PVC聚合生产为例，具体说明本发明。

请参阅图4，其为该批量生产控制系统中的批量控制程序中的PVC聚合生产的操作阶段。

该生产中涉及的设备有：初级真空系统设备(主要有真空泵，进出口阀门等)、次级真空系统(主要有真空泵，进出口阀门等)，加料系统(主要有加料阀，加料泵等)、VCM冷凝系统(主要有压缩机，进出口阀门等)以及冲、洗系统(主要有冲洗泵，冲洗阀等)等。

该程序中包括：

第一段程序代码：其起始步号为100，主要用于完成阀检操作，即对各个现场设备进行检查，判断各个设备是否处于规定的设备状态；

第二段程序代码，其起始步号为200，主要用于完成真空系统操作，即，对设备进行抽真空处理，真空类型由操作员选择，当执行开釜操作后采用二次真空，否则采用一次真空；

第三段程序代码，其起始步号为300，主要用于完成第一次VCM(氯乙烯)加料，试压检查操作，即，真空合格后，开始向聚合釜中加入少量的VCM，延时检查釜压是否下降，以此检查聚合釜是否下降，以此检查聚合釜及工艺管道的密封情况；

第四段程序代码，其起始步号为400，主要用于完成种子入料、第二次VCM加料操作，引发剂加料操作，即，试压合格后，种子釜中的种子加入聚合釜，并将种子釜的冲洗VCM加入到聚合釜，种子加完后，再次加入VCM到预定制，如32吨，然后加引发剂；

第五段程序代码，其起始步号为500，主要用于完成加热、升温操作，即加热、升温，将压力到0.9MPa时停止加热；

第六段程序代码，其起始步号为600，主要用于聚合反应操作，即控制聚合釜压力为0.95MPa，聚合反应时间为5小时左右；

第七段程序代码，其起始步号为700，主要用于完成一次脱气/二次脱气、VCM回收操作；

第八段程序代码，其起始步号为800，主要用于完成汽提操作；

第九段程序代码，其起始步号为900，主要用于完成出料、吹、洗釜操作；

第十段程序代码，其起始步号为926，主要用于进釜操作，即由操作员选择量澡开釜，如果需人进入聚合釜则执行进釜锁定，否则程序结束，进入下一批次生产。

假设程序执行到汽提阶段时，汽提部分有一个或几个阀出现故障(如阀门反馈状态错误)，此时批量控制程序将被故障监控程序暂停，无法正常执行下去。操作员将程序切换到手动状态；在控制室中通过上位机遥控相关设备(或到现场手动启停设备)，完成汽提操作；操作人员输入强制操作命令，输入强制操作目标步900(也可以是800单元中合法的可以强制操作的步号，具体步号根据操作人员实际完成的操作来决定)；系统检查到900为合法目标步的步号；进入强制操作，程序从开始步开始虚拟执行到900结束(时间大约为1分钟)；虚拟运行结束后，程序自动设置为手动，同时程序对所有设备实际状态进行检查，当有设备实际状态和该设备虚拟状态不相同时，对这些设备产生不一致报警提示；操作员根据设备的不一致提示将其手动输出进而修改设备实际状态，当消除所有不一致报警后，系统可切换的自动模式；此时程序的下一次的起始步改为900，程序可以从900单元继续自动执行。

批量控制程序的步号在执行过程中操作员是无法修改的，通常是在编写批量控制程序时预先设定的，这也是从安全上考虑的。

另外，假设由于操作员大意，本应选择蒸汽汽提，错选为氮气汽提(程序运行到了800多步)。此时，操作员可输入强制操作命令和输入强制目标步的步号为800；控制程序虚拟的从开始步运行到800步；虚拟运行结束后，程序自动设置为手动，操作员将有强制不一致的设备修改到自动程序所需状态，消除强制不一致；切换到自动，启动程序，程序从800步开始重新执行，操作员又可以重新选择了。

其他可以使用强制操作的情况还有很多，在此不再列举。

目前，操作员主要从上位机中获得现场设备的状态，如电机是否得电信号、电机处于运行还是停止状态信号、阀门开关到位信号等等，而设备的强制不一致信号和故障信号一般是一个复合信号，而非实际的来自现场设备的信号，即单纯的信号中，操作员无法判断是电机是否得电、电机处于运行还是停止状态号、阀门开关到位等准确信息，基于此，本发明在所述上位机上设置一个输出界面，将设备的所有状态用不同显示方式进行显示。所述显示方式包括不同的显示颜色。

以一个电机为例，如电机得电且没有故障，输出界面的电机标志显示为绿色，有强制不一致的情况下电机标志为黄色，电机在运行时，电机标志为黑色等。