２００７

年第

２

期

１

引言

从

２０

世纪

５０

年代计算机开始应用于流程工业

控制以来

，流程工业集成自动化大致经历了以下五个

阶段

：（

１

）早期的过程控制阶段；（

２

）

６０

年代中期的直

接数字控制阶段

ＤＤＣ

（

ＤｉｒｅｃｔＤｉｇｉｔＣｏｎｔｒｏｌ

）；（

３

）

７０～

８０

年代的集散控制阶段

ＤＣＳ

（

ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓ－

ｔｅｍ

）；（

４

）

８０

年代以后的

ＤＣＳ＋

优化阶段

；（

５

）流程工

业综合自动化

（

ＣＩＰＳ

）阶段。集成化分散控制系统向信

息管理系统及计算机网络控制方向扩展

，将过程控制

和信息管理系统紧密结合起来

，便构成了计算机集成

过程系统

（

ＣＩＰＳ

）。

１９７３

年

，美国的

ＪｏｓｅｐｈＨａｒｒｉｎｇｔｏｎ

博士在《

Ｃｏｍ－

ｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ

》一书中提出了一种组织

企业生产的理论

－－ＣＩＭ

，直译为计算机集成制造。

ＣＩＭ

是一种组织管理和运行企业生产技术的新哲

理。

ＣＩＭＳ

（

ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍ

）

是基于

ＣＩＭ

哲理而组成的系统

，即它是通过计算机硬

软件

，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技

术、自动化技术、系统工程技术

，将企业生产全部过程

中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息流与物

质流有机集成并优化运行的复杂大系统。这一定义是

针对离散型工业而言

，其实以石化、化工、冶金、能源、

造纸为代表的流程工业也在向

ＣＩＭＳ

方向发展。把

ＣＩＭＳ

概念扩展至流程工业

，即形成了流程工业综合

自动化系统

ＣＩＰＳ

（

ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＰｒｏｃｅｓｓＳｙｓｔｅｍ

）

概念

，也可称为流程工业计算机集成制造系统（

ＣＩＭＳ

ｉｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｄｕｓｔｒｙ

）。

２

制浆造纸工业对

ＣＩＰＳ

的需求

制浆造纸工业是一个与国民经济发展息息相关

的重要产业。它涉及林业、农业、机械制造、化工、电气

自动化、交通运输、环保等多个产业。

制浆造纸工业属于少品种、大批量的连续型生产

方式

，也是造成环境污染最严重的行业之一，同时还

是木材、化学品、水、电等原材料和能源的消耗大户。

因此

，为了增强制浆造纸企业的市场应变能力、适应

激烈的市场竞争

，保证生产过程的连续、稳定、优质和

安全

，还要在生产的过程中尽可能地减少污染、降低

消耗、保护环境

，这就需要将现代管理技术、生产技

术、信息技术、自动化技术和系统工程技术有效地集

成起来

，也就是需要在流程工业

ＣＩＰＳ

理论的指导下

，

针对制浆造纸企业的生产特点

，研究制浆造纸企业

ＣＩＰＳ

结构和实施方法

［１］

。

３

制浆造纸工业

ＣＩＰＳ

的三层体系结构

３．１

流程工业

ＣＩＰＳ

的体系结构

流程工业

ＣＩＰＳ

的理论和技术经过多年的研究发

展

，特别是经过实际应用的考验，已逐步趋向合理的

体系结构。其层次结构的框架已由五层结构的

Ｐｒｕｄｕｅ

模型

（如图

１

）变为

ＥＲＰ＼ＭＥＳ＼ＰＣＳ

三层结构

［２］

（如图

２

）。在

Ｐｒｕｄｕｅ

模型中

，流程工业

ＣＩＰＳ

自下而上从功

能上被分为了过程控制、过程监控、生产调度、企业管

理和经营决策

５

个层次

，将生产过程和管理过程明显

分开。但在其网络信息系统的设计和应用实践中

，如

何处理既有生产性质又有管理性质的信息

，是一个较

大的问题

，造成了流程工业

ＣＩＰＳ

研究与开发过程中

混乱和标准的难以统一。

ＥＲＰ＼ＭＥＳ＼ＰＣＳ

三层结构将流

程工业系统分为了单纯考虑生产过程问题的过程控

制系统

（ＰＣＳ）

、单纯考虑企业经营管理问题的企业资源

摘

要

：本文针对制浆造纸工业的生产特点，分析了制浆造纸工业对

ＣＩＰＳ

（流程工业计算机集

成过程系统

）的需求，然后介绍了制浆造纸工业的

ＣＩＰＳ

三层体系结构

，并设计了造纸厂

基于

ＰＲＯＦＩＢＵＳ

现场总线的

ＣＩＰＳ

实施方案。

关键词

：制浆造纸；

ＣＩＰＳ

；

ＰＲＯＦＩＢＵＳ

现场总线

制浆造纸工业基于

ＰＲＯＦＩＢＵＳ现场总线的ＣＩＰＳ实施方案

张莹

李茜

颉刚

王孟效

陕西科技大学电气与信息工程学院

陕西西安

（

７１００２１

）

设备与自动化

作者简介

：张莹，女，

１９８０

，现为陕西科技大学控制理论与控制工程专业在读硕士研究生，研究方向为工业自动化、智能控制及仪表。

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