配方管理控制系统的制作方法

本发明涉及石油化工控制领域，尤其涉及一种配方管理控制系统。

背景技术：

石化行业的自动化项目如果涉及批次配方管理，通常都是由很多工艺步骤组合而成的。当前的控制方式为，现场操作人员，需要对每一步工艺步骤通过组态软件在计算机上执行多个操作步骤才能完成，这样每个批次配方就需要非常多的操作步骤。即使生产相同的批次，也需要重复执行。批次配方管理的繁琐操作，对软件操作人员的要求较高，并且，操作人员不能有任何的错误，否则会导致设备的损坏、人员的伤亡、产品的损失。

随着石化行业生产的自动化程度不断提高，繁琐的操作已经严重影响了生产效率、人员安全。

技术实现要素：

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何提高配方管理的生产效率，保障操作人员安全。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种一种配方管理控制系统，包括：

设备管理模块，用于根据预先设定的配方管理数据建立需要的各工艺模型，并建立各所述工艺模型与对应的现场设备之间的通信连接；

配方创建模块，与所述设备管理模块连接，用于根据所述配方管理数据 设置各所述工艺模型的动作流程，以创建目标配方；

配方执行模块，与所述配方创建模块连接，用于加载并执行所述目标配方。

对于上述系统，在一种可能的实现方式中，所述工艺模型包括工程类模型、设备类模型和元件类模型，所述设备管理模块包括：

工程类模型管理单元，用于根据所述配方管理数据建立工程类模型；

设备类模型管理单元，用于根据所述配方管理数据在所述工程类模型中建立设备类模型；

元件类模型管理单元，用于根据所述配方管理数据在所述设备类模型中建立元件类模型。

对于上述系统，在一种可能的实现方式中，所述设备管理模块还用于设置所述工程类模型、所述设备类模型和所述元件类模型的属性参数值，并设置所述工程类模型、所述设备类模型和所述元件类模型之间的连接关系。

对于上述系统，在一种可能的实现方式中，所述元件类模型管理单元还用于根据所述配方管理数据，建立与各所述元件类模型通信的opc服务器，通过所述opc服务器控制各现场设备的运行。

对于上述系统，在一种可能的实现方式中，所述配方创建模块包括：

子配方创建单元，与所述设备管理模块连接，用于根据所述配方管理数据从已建立的各所述工艺模型中选择各所述子配方所需的工艺模型，并设置所选择的工艺模型的动作流程，以创建各所述子配方；

主配方创建单元，与所述子配方创建单元连接，用于根据所述配方管理数据从已创建的各所述子配方中选择所述主配方所需的子配方，并设置所选择的子配方的动作流程，以创建主配方，所述主配方为所述目标配方。

对于上述系统，在一种可能的实现方式中，所述配方执行模块包括：

发布控制单元，用于发布审核通过的主配方，将审核未通过的主配方取 消，并且在取消后的主配方的发布配方阶段消失后，返回到配方编辑状态。

对于上述系统，在一种可能的实现方式中，所述配方执行模块包括：

批次执行单元，用于将处于可执行状态的主配方进挂接后进入批次执行阶段。

对于上述系统，在一种可能的实现方式中，所述配方执行模块包括：

过期管理单元，用于显示并管理过期后的主配方和/或子配方。

对于上述系统，在一种可能的实现方式中，还包括：

物料监控模块，用于显示当前选择批次中的物料信息。

对于上述系统，在一种可能的实现方式中，还包括：

占用管理模块，用于显示当前选择批次中的占用管理信息。

有益效果

本发明的配方管理控制系统，设备管理模块能够将需要进行配方管理的现场设备进行模块化处理得到各种工艺模型，从而根据配方管理数据得到目标配方，根据不同的配方管理数据可以将模块化的工艺模型灵活的组合得到各种目标配方，能够减少实际生产过程中，操作人员的繁琐操作步骤；简化操作，提高生产效率；对安全生产提供保证。此外，与采用传统工业软件相比，能够降低配方控制的难度。能够提高配方软件的适用性，可满足对多变化的工艺调整时，方便调整配方工艺流程。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出根据本发明一实施例的配方管理控制系统的结构图；

图2示出根据本发明另一实施例的配方管理控制系统的结构图；

图3示出根据本发明另一实施例中的主配方创建的示意图；

图4示出根据本发明另一实施例中的配方审核的示意图；

图5示出根据本发明另一实施例中的选择配方的示意图；

图6示出根据本发明另一实施例中的执行配方的示意图；

图7示出根据本发明另一实施例中的执行记录的示意图；

图8示出根据本发明另一实施例中的审核信息的示意图；

图9a至图9d示出根据本发明另一实施例中的创建主配方的示意图；

图10a至图10d示出根据本发明另一实施例中的批次执行过程的示意图；

图11示出根据本发明另一实施例中的物料监控的示意图；

图12示出根据本发明另一实施例中的占用管理的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1

图1示出根据本发明一实施例的配方管理控制系统的结构图。如图1所示，该配方管理控制系统主要包括：

设备管理模块11，用于根据预先设定的配方管理数据建立需要的各工艺模型，并建立各所述工艺模型与对应的现场设备之间的通信连接；

配方创建模块13，与所述设备管理模块11连接，用于根据所述配方管理数据设置各所述工艺模型的动作流程，以创建目标配方；

配方执行模块15，与所述配方创建模块13连接，用于加载并执行所述目标配方。

本实施例的配方管理控制系统能够将配方管理的控制过程简单化，模块化。具体而言，可以使用例如delphi语言编制配方管理软件。将各种类型的自动化设备按例如s88标准建立设备管理器(设备管理模块)。用户根据自身的生产工艺可能有自己独特的配方计划，不同的配方计划所对应的配方管理数据可能不同。由于每个工厂(用户)的设备并不相同，可以根据工厂现场的具体的自动化设备的情况以及不同的配方管理数据，通过设备管理器建立工艺模型，并建立模型与控制变量的对应关系。例如，在石油化工厂内，可能有基础油罐、添加剂设备、调和设备等多种类型的现场设备。多余各种现场设备，可以分类或分组生成对应的工艺模型，甚至对于每个现场设备都可以生成对应的工艺模型。

接着，在视图编辑界面，设备管理模块11可以对各工艺模型进行编辑，更改或添加需要的分组，设置各工艺模型的参数值等；然后，通过配方创建模块可以建立子配方编辑界面，用于编辑各工艺模型的动作流程；建立主配方编辑界面，用于编辑子配方的动作流程。最后，通过配方执行模块建立配方执行界面，用于执行配方，并记录配方执行信息。本实施例中，运行配方管理控制系统的终端设备可以通过opc(ole(objectlinkingandembedding)forprocesscontrol，对象连接与嵌入过程控制)通讯方式与自动化设备的plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)相连接，进行数据交换。终端设备与现场的自动化设备之间的通信方式不限于opc通讯方式，也 可以包括为其他方式例如无线通信、移动通信等。自动化设备的控制器不限于plc，也可以为支持dcs((distributedcontrolsystem，分布式控制系统)的控制器等。此外，该配方管理控制系统可以支持操作记录、报警记录等，支持批次配方重复执行，支持用户自定义主配方，编辑简便。

本实施例的配方管理控制系统，设备管理模块能够将需要进行配方管理的现场设备进行模块化处理得到各种工艺模型，从而根据配方管理数据得到目标配方，根据不同的配方管理数据可以将模块化的工艺模型灵活的组合得到各种目标配方，因此，能够将执行一个批次配方的工艺由原来执行几百步操作，变为几步操作。此外，还能自动记录配方的执行结果，更好的与配方计划进行比对；相同的配方可以重复执行，或者进行组分比例的调整；节约了生产成本，提高了效率，保障了安全；批次配方控制具备自审核功能，避免了生产过程中错误流程的产生。

实施例2

图2示出根据本发明另一实施例的配方管理控制系统的结构图。如图2所示，图2中标号与图1相同的组件具有相同的功能，在此不再赘述。

与上一实施例的主要区别在于，本实施例的配方管理控制系统中，所述工艺模型可以包括工程类模型、设备类模型和元件类模型等。

进一步地，所述设备管理模块11可以包括：

工程类模型管理单元21，用于根据所述配方管理数据建立工程类模型；

设备类模型管理单元23，用于根据所述配方管理数据在所述工程类模型中建立设备类模型；

元件类模型管理单元25，用于根据所述配方管理数据在所述设备类模型中建立元件类模型。

在一种可能的实现方式中，所述设备管理模块11还用于设置所述工程类 模型、所述设备类模型和所述元件类模型的属性参数值，并设置所述工程类模型、所述设备类模型和所述元件类模型之间的连接关系。

在一种可能的实现方式中，所述元件类模型管理单元25还用于根据所述配方管理数据，建立与各所述元件类模型通信的opc服务器，通过所述opc服务器控制各现场设备的运行。

在一种可能的实现方式中，所述配方创建模块13包括：

子配方创建单元31，与所述设备管理模块11连接，用于根据所述配方管理数据从已建立的各所述工艺模型中选择各所述子配方所需的工艺模型，并设置所选择的工艺模型的动作流程，以创建各所述子配方；

主配方创建单元33，与所述子配方创建单元31连接，用于根据所述配方管理数据从已创建的各所述子配方中选择所述主配方所需的子配方，并设置所选择的子配方的动作流程，以创建主配方，所述主配方为所述目标配方。

在一种可能的实现方式中，所述配方执行模块15包括以下任意模块：

发布控制单元53，用于发布待审核的主配方，将审核通过的主配方设置为可执行状态，将审核未通过的主配方取消，并且在取消后的主配方的发布配方阶段消失后，返回到配方编辑状态；

批次执行单元51，用于将处于可执行状态的主配方进挂接后进入批次执行阶段；其中，配方的批次执行，既可以包括同时执行多个主配方的情况，也可以包括对多一个主配方进行多次执行的情况。

过期管理单元55，用于显示并管理过期后的主配方和/或子配方。

此外，本实施例的配方管理控制系统的还包括以下任意模块(图中未示)：

物料监控模块，用于显示当前选择批次中的物料信息。

占用管理模块，用于显示当前选择批次中的占用管理信息。

具体地，采用本实施例的配方管理控制系统进行配方管理的过程如下：

步骤1、建立设备管理器上的内容，增加unit类、phase类，其中，unit类可以参见设备类，phase类为各种元件类；

步骤2、建立设备管理器上具体的设备unit、phase，参见设备实例；每一种设备类中可能有多个设备实例，每一个元件类中也可能有多个元件实例。

步骤3、采用步骤2中创建的unit和现场设备关联opc变量；

步骤4、使用步骤1、2中建立的unit和phase创建子配方，并定义参数；

步骤5、如图3所示，使用步骤四种建立的子配方创建主配方，并定义参数；

步骤6、如图4所示，审核主配方，发布主配方；

步骤7、如图5所示，选择发布的主配方，并执行；

步骤8、如图6所示，执行主配方；

步骤9、如图7所示，可以生成并显示配方的详细执行记录。

实施例3

本实施例的配方管理控制系统中各模块的具体功能，主要包括设备管理、子配方编辑、主配方编辑、批次执行、物料监控和占用管理等。

一、设备管理器的主要功能包括：1)对设备工程文件新建、保存和打开操作；2)实现在设备管理器创建unit类；3)实现在设备管理器创建unit对象；4)实现在设备管理器创建phase类；5)实现在设备管理器创建phase对象；6)实现在设备管理器创建汇管模型；7)满足多个设备模型建设连接可视化；8)建立phase对象与opc服务项目对应关系；9)opc服务器设置保存操作。

二、配方创建模块的主要功能包括：1)实现对主配方设计、编辑、保存以及修改功能；2)实现对子配方设计、编辑、保存以及修改功能；3)并 具有unit、phase参数查看、头数据和配方参数；4)配方审核与发布，供客户端软件调用。

三、配方执行模块实现主要功能包括：1)配方加载打开查看；2)实现配方删除操作；3)实现配方运行控制；4)执行参数设置配方运行方式。

四、发送指令测试模块实现功能：

有关数据交互的指令和协议，自定义模块与opc服务器、plc与opc服务器的数据交互格式与方法，最终实现流程与批次控制。

下面分别对各部分的功能进行示例性说明。

一、设备管理器

举例而言，通过新建工程或者打开工程文件，通过设备管理器显示视图编辑界面。设备管理器可以包括文件菜单和编辑菜单功能。

1.文件菜单功能

文件菜单可以实现的功能包括：新建工程、打开工程、保存工程、关闭工程和退出等功能，具体如下：

a)新建工程：实现对新的工程项目新建操作；

b)打开工程：执行对已经存储的工程文件打开显示操作，并可进行查看和编辑，运行打开的文件类型为“工程文件(*.bjvp)”；

c)保存工程：对创建的工程文件执行保存操作；

d)关闭工程：执行关闭保存操作；

e)退出：执行退出平台系统操作。

2.编辑菜单功能

其中，编辑菜单可以包括以下功能：

a)创建新类：实现添加工程类模型、设备类模型和元件类模型等；

b)向上、向下：对建模过程中视图的操作，实现向上一级显示和向下一级显示查看；

c)opc服务器：实现编辑服务功能操作；

d)设备属性：选中某设备，执行设备属性编辑，完成对该设备自身的属性设置；

e)类属性：选中某设备，执行类属性编辑，完成对该设备类的属性设置；

f)选择实例：通过指针选择模型实例文件；

g)连接单元：对设备间连线操作；

h)添加汇管：建模过程中添加汇管功能；

i)删除：点击选中模型，执行删除，被选中模型清除。

2.1.创建新类

在本实施中，可以通过设备管理器对现场设备进行模块化管理，创建各种类型的工程模型，以便后续灵活的生成不同的配方。其中，创建新类的功能主要可以实现以下三类的创建：

a)创建工程类：新建工程后首次需创建工程模型图标，设置工程名称；

b)创建设备类：在工程模型中创建设备类，通过连接线将需要连接的各设备类连接起来：

c)创建元件类：opc服务创建成功后，在打开设备类后创建元件类，设置元件参数。

2.1.1.创建工程类的操作步骤包括：

1)选择“创建新类”功能，打开“工程类”对话框，输入名称后，选择图标文件，点击“确定”按钮，在工程类中显示所选图标；

2)点击选中图标，在视图绘制区域点击后，将工程图标绘制在视图中；

3)未使用的模型文件在工程类中可点击删除；

4)通常在一个配方管理过程中，仅允许创建一个工程类模型。

2.1.2.创建设备类的操作步骤包括：

前提工程类创建完成后，双击工程图标后，可进行设备类创建。

1)选择“创建新类”，打开“设备类”添加界面。

2)输入设备名称、选择图标后，点击“确定”按钮，添加到设备类列表中，可添加多个设备类。

3)鼠标选择图标在视图绘制区域添加多个设备类。

4)选择功能，点击起始设备后，接着点击终止设备，连接成功，可任意拖动设备图标调整位置。

2.1.3.创建元件类的操作步骤：

设备添加完成后添加phase元件，双击某设备后弹出提示信息，如“请先添加opc服务器”。

1)选择“opc服务器”功能，打开opc服务器资源编辑服务界面，显示opc服务资源列表，点击“新建opc服务器资源”功能。

2)选择“新建服务”，打开opcserver新建对话框，选择一个适用的opc服务，输入服务名称和别名，点击“确定”按钮。

3)服务列表显示新添加服务成功，关闭“编辑服务”界面。

4)选择“添加新类”功能，显示“元件类”添加界面，在“常规”选项卡，输入“名称”、选择图标后点击“确定”按钮；需要注意的是，自定义参数通常在创建元件后才可以设置。

5)元件添加完成后显示在元件类列表中，鼠标点击选中后可视图绘制区域绘制，点击选中该元件图标，选择“设备属性”，可以设置或更改该元件的属性值。

6)打开“编辑设备phase”对话框，可重新输入修改元件名称，双击“设备phase标签”，打开标签编辑界面，点击“关联opc服务器项”，弹出“请选取opcitem项”对话框。

7)点击“连接”按钮，显示该服务器的opc项列表，点击每条数据右侧item当前值显示对应数据，在列表选择需要参数后，点击“确定选择当前opc item”，则选择后关闭当前页，标签编辑界面可以显示选择的opcitem值。

8)点击“确定”按钮，编辑设备界面点击“确定”按钮后，保存设置，该元件的属性信息编辑完成。

9)选中“元件”后，选择“类属性”实现对该类元件的属性编辑，可以打开编辑界面。

10)在“常规”选项卡，可以修改元件名称和图标。

11)在“自定义参数”选项卡，选择“添加”按钮，打开自定义参数添加界面，输入名称，选择参数类型后，点击“确定”按钮。

12)添加成功的参数显示在“自定义参数列表”中，选择后，点击“确定”按钮，该元件类的属性值修改成功。

13)该工程项目创建完成，选择“文件”菜单，选择“保存工程”功能。

14)选择元件后，选择工具栏上“opc服务”可以查看所有opc服务信息；

15)选择元件，选择菜单栏上opc变量查看全局的opc项，选择“变量导出”对opc变量数据进行导出操作，选择“自动填充所有项”，对选择的opc服务进行填充操作；

16)共享元件：对选择的愿景设置共享操作。

2.2.连接单元

在视图绘制区域鼠标点击选中连接线颜色变红，选择“设备属性”功能，对连接线的名称进行重新输入设置后保存。

2.3.添加汇管

设备绘制区域层，选择“添加汇管”功能，鼠标在选择位置单击，选中汇管图标，选择“设备属性”，打开“汇管内容”编辑界面，设置汇管方向，重新输入名称操作。

二、配方创建模块

具体而言，配方创建模块能够进行子配方编辑和主配方编辑。

1.子配方编辑过程为：设备管理器软件对工程建模保存完成后，在启动软件引导栏上选择启动“子配方编辑软件”。

其中，新建完整子配方步骤如下：

1.1.默认打开显示创建完成的工程软件名称，或者选择“打开工程”打开存在的正确工程文件，选择“文件”菜单，选择“新建子配方”，打开新建子配方界面，输入“配方名称”、“版本标记”和“验证信息”，点击“确定”按钮，新建子配方完成。

1.2.接着对新建子配方进行信息查看及重新编辑保存操作，选择“审核信息”功能，打开审核信息界面，与新建子配方一致，审核修改后进行保存操作，如图8所示。

1.3.在绘制配方区域，添加“新建步骤”、“过度判断”，进行子配方绘制。

1.4.右键选择子配方步骤后，选择菜单中步骤参数。查看或设定配方参数。

此外，还可以选择新建配方流程中的步骤，选择“步骤属性”，打开“绑定unit和phase”对话；设置“绑定unit信息”或者“绑定phase信息”完成后，点击“确定”按钮保存。

1.5.新建配方完成配方审核和绑定后，需要验证配方是否可用，配方验证信息包括验证通过消息、验证异常消息和验证结果，验证通过子配方可以进行新建主配方操作。

2.主配方编辑过程为：在子配方编辑完成，并且验证通过后；通过引导栏选择启动“主配方编辑”过程。

其中，新建完整主配方步骤如下：

2.1.默认打开显示创建完成的工程软件名称，或者选择“打开工程”打开存在的正确工程文件，选择“文件”菜单，选择“新建主配方”，打开新建子配方界面，输入“配方名称”、“版本标记”和“验证信息”，点击“确 定”按钮，新建主配方完成。

2.2.信息审核，完成对输入信息的查看和重新编辑操作，输入后保存操作，与子配方审核类似。

2.3.在绘制配方区域，添加“新建步骤”、“过度判断”、“连线”等，主配方的配方绘制完成，如图9a所示。

2.4.右键单击主配方中的步骤，显示右键菜单包括步骤参数、步骤属性和删除操作，如图9b所示。

如图9c所示，选择“步骤参数”菜单，显示参数信息和主配方执行unit设定，勾选底部的“显示直接unit项”在列表中显示直接的unit项信息，勾选“显示详细项”则列表显示详细的unit信息。

如图9d所示，选择右键菜单中“步骤属性”，打开“选择子配方”对话，显示所有的子配方列表，选择子配方，输入自定义别名，点击“确定”按钮；

2.5.主配方建设完成后进行配方验证，选择“配方验证”功能，打开如下界面，显示内容包括验证通过消息、验证异常消息和验证结果。

2.6.验证通过的主配方，点击“发布”按钮，发布成功的主配方在配置执行中显示。

三、配方执行模块

1.配方执行功能可以包括：

1.1.选择“批次执行”，查看批次执行中的配方名称，在“发布配方”中，显示在主配方中发布成功的配方；右键选择配方名称，查看右键菜单，如图10a所示。其中有效的菜单功能包括：

批次挂接：主配方挂接后进入批次执行阶段；

取消发布：取消后的主配方在发布配方阶段消失，返回到配方编辑阶段；

过去设定：设定过期后的配方显示在“过期配方”中；

如果选择“批次挂接”，首先执行“配方验证”，然后显示“批次执行实 例创建”对话框。

1.2.查看主配方基本信息，点击“确定并挂接”，对应的主配方名称显示在“批次执行”“默认”中，显示批次执行状态信息。

1.3.在批次执行中右键单击配方名称，显示功能菜单，如图10b所示，其中有效的菜单功能包括：

开始执行：选择后配方开始执行；

批次终止：终止正在执行的配方；

批次删除：删除配方；

新建虚拟目录：方便用户归纳整理批次；

删除虚拟目录：删除后的目录在回收站中。

1.4.默认状态为“图形监控”，点击工具栏“数据监控”，显示数据监控正在执行的批次信息，参见图10c所示的数据监控界面。

点击工具栏“批次执行参数”，显示数据监控正在执行的批次参数信息，参见图10d所示的批次执行参数界面。

2.物料监控功能可以包括：选择导航栏上的“物料监控”菜单，显示当前选择批次中物料信息，参见图11的物料监控信息界面；页面底部显示服务器连接状态和刷新设置。

3.占用管理功能可以包括：选择导航栏上的“占用管理”菜单，显示当前选择批次中phase占用管理信息，包括unit名称列表、phase名称列和opc服务等信息，参见图12的占用管理界面。页面底部显示服务器连接状态和刷新设置。

4.探测opc服务软件启动的功能具体为：通过opc服务器新建参数，然后，启动仿plc软件。

具体操作步骤如下：

1)在opc服务器列表选择对应的服务器名称，点击“连接”按钮；

2)opc浏览器显示该服务器内的所有参数；

3)点击选择某参数进行写入等操作；

由于配方管理数据例如配方工艺是用户的高度保密信息。采用本实施例的配方管理控制系统，为用户提供一个能够自主设置配方管理数据的系统，具体的配方管理数据仍然由客户自行秘密操作。

本发明的配方管理控制系统，由于采用模块化管理，具有以下优点：

1、与采用传统工业软件相比，能够降低配方控制的软件编写难度。

2、能够提高配方软件的适用性，可满足对多变化的工艺调整时，对软件的调整。

3、减少实际生产过程中，操作人员的繁琐操作步骤。

4、简化操作，提高生产效率。

5、对安全生产提供保证。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。