聚丙烯裝置生產(chǎn)管理及優(yōu)化系統(tǒng)的開發(fā)1國內(nèi)外現(xiàn)狀化工間歇聚合反應(yīng)裝置國外很少，所以針對該類裝置所開發(fā)的管理軟件并不多見。而目前國內(nèi)大部分聚丙烯裝置的生產(chǎn)管理手段相當(dāng)落后，仍然處于手工填寫生產(chǎn)單據(jù)和統(tǒng)計(jì)報(bào)表的現(xiàn)狀，使用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的也只有少數(shù)幾家，從實(shí)際應(yīng)用情況看，無論是管理軟件的實(shí)用性還是投用率都不是特別理想。2開發(fā)背景化工間歇聚合反應(yīng)過程是流程工業(yè)中比較典型的復(fù)雜反應(yīng)過程之一。在加熱升溫階段和反應(yīng)初期，它是一個具有自衡能力的開環(huán)穩(wěn)定過程。而在反應(yīng)放熱中后期，它又是一個無自衡能力的、不可逆的開環(huán)不穩(wěn)定的強(qiáng)放熱反應(yīng)過程。這就給實(shí)現(xiàn)聚合反應(yīng)自動控制帶來了許多困難。2000年李平教授及侯立剛副教授為XX石化股份有限公司聚丙烯車間開發(fā)了“丙烯聚合反應(yīng)過程優(yōu)化控制系統(tǒng)”，該系統(tǒng)于2000年3月成功投入運(yùn)行，取得了滿意的控制效果【1】。但車間的生產(chǎn)管理水平仍較落后，為此XX石化各級相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)決心改變現(xiàn)狀，拋棄現(xiàn)有的方式，引入新的聚丙烯裝置生產(chǎn)管理系統(tǒng)。3聚丙烯工藝簡介間歇聚合反應(yīng)是一個間歇操作的放熱反應(yīng)。比較典型的有間歇式液相本體聚丙稀生產(chǎn)過程和懸浮法聚氯乙烯生產(chǎn)過程。為使聚合反應(yīng)均勻，及時傳遞熱量，聚合釜內(nèi)裝有攪拌裝置，熱量由裝在釜內(nèi)的蛇管、釜外的夾套等形式的換熱裝置提供或移去。反應(yīng)釜示意圖如下所示：圖SEQ圖\*ARABIC1聚合反應(yīng)釜示意圖間歇聚合釜的操作流程一般包括以下4個階段：聚合釜投料：反應(yīng)物經(jīng)計(jì)量后一批或幾批投入反應(yīng)釜。加熱升溫階段：各種物料加完后，向釜套內(nèi)通循環(huán)熱水升溫。原料在與催化劑充分混合的基礎(chǔ)上，吸收熱水提供的熱量，當(dāng)升溫到一定值時，放熱反應(yīng)開始。反應(yīng)放熱與恒溫/恒壓階段：這時關(guān)閉熱水系統(tǒng)，切換到冷水系統(tǒng)。以循環(huán)水（冷水）流量為控制變量，實(shí)施聚合反應(yīng)恒溫/恒壓控制。回收及放料階段：反應(yīng)達(dá)到預(yù)期要求后，停止反應(yīng)，出料，清釜。然后重新投料，再次進(jìn)行反應(yīng)。4軟件開發(fā)環(huán)境基于工業(yè)控制軟件追求穩(wěn)定，可靠的原則，選擇Windows2000操作系統(tǒng)作為BatchSPC的開發(fā)、運(yùn)行平臺。VisualC++開發(fā)工具自誕生以來，就一直是Windows環(huán)境下最主要的應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)。它不僅是C++語言的集成開發(fā)環(huán)境，而且與Win32緊密相連。作為面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言的典范，VisualC++以它的靈活性著稱，它能夠創(chuàng)建運(yùn)行速度很快的代碼。VisualC++的功能強(qiáng)大，編程中指針的使用無處不在，這樣就很容易出現(xiàn)對指針的錯誤使用。而且在使用GDI時，很容易遺忘釋放內(nèi)存資源造成內(nèi)存泄露現(xiàn)象。VC++的調(diào)試工具雖然強(qiáng)大，但為了加快開發(fā)速度，選用了Compuware公司的DevPartnerStudio6.6作為輔助調(diào)試和系統(tǒng)測試工具。版本控制工具：VisualSourceSafe6.0。5系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)組成系統(tǒng)由YS-170調(diào)節(jié)器和工控機(jī)構(gòu)成由“基本控制層(YS-170)”和“上位控制層(工控機(jī))”組成的經(jīng)濟(jì)適用型集散控制系統(tǒng)。上位控制層又由分別承擔(dān)控制和管理任務(wù)的兩臺工控機(jī)通過網(wǎng)卡連接組成?？刂茩C(jī)主要實(shí)現(xiàn)所有聚合釜的先進(jìn)控制和一般管理任務(wù)。管理機(jī)主要完成生產(chǎn)管理和優(yōu)化指導(dǎo)工作。在基本控制層，一臺YS-170調(diào)節(jié)器單獨(dú)控制一臺聚合釜。上位控制層可通過RS-485通訊接口對基本控制層進(jìn)行監(jiān)視與控制。同時基本控制層保持其獨(dú)立性，當(dāng)不進(jìn)行通訊時，YS-170仍能完成其正常控制過程。為便于監(jiān)視和操作，在控制機(jī)中安裝了一塊多屏顯示卡，以支持兩臺大屏幕顯示器來分別監(jiān)視不同的狀態(tài)畫面。5.2軟件結(jié)構(gòu)BatchSPC的結(jié)構(gòu)下圖所示：圖SEQ圖\*ARABIC2BatchSPC結(jié)構(gòu)圖5.3數(shù)據(jù)通訊BatchSPC與BatchAPC之間通過二塊網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，選用Windows下得到廣泛應(yīng)用的、開放的、支持多種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程接口Winsock來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。Winsock定義了三種類型的套接字：流式套接字、數(shù)據(jù)報(bào)套接字和原始套接字。流式套接字采用的是TCP／IP協(xié)議，它提供了雙向、有序、無重復(fù)且無記錄邊界的數(shù)據(jù)流服務(wù)，其特點(diǎn)是通信可靠，對數(shù)據(jù)有校驗(yàn)和重發(fā)的機(jī)制，適合大量數(shù)據(jù)傳輸。鑒于流式套接字的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)通訊使用流式套接字完成。數(shù)據(jù)通訊包括兩個部分：一部分是服務(wù)器端（BatchAPC），主要用于接收客戶端（BatchSPC）的連接請求，定時向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)。另一部分是客戶端的應(yīng)用程序，主要用于申請連接到服務(wù)器，接收服務(wù)器送來的數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)的主要步驟如下：創(chuàng)建套接字：創(chuàng)建用于偵聽的服務(wù)器套接字，并開始偵聽;創(chuàng)建客戶端套接字：創(chuàng)建客戶端套接字，并向服務(wù)器發(fā)送連接請求;建立連接：服務(wù)器收到客戶端請求，接收請求并建立連接;數(shù)據(jù)傳輸：建立連接后，服務(wù)器在每個采樣周期向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)?？蛻舳私邮諗?shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;關(guān)閉連接：刪除套接字。5.4數(shù)據(jù)操作從對數(shù)據(jù)庫中的記錄進(jìn)行操作的角度來看，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序主要包括對記錄的增加、修改、刪除和查詢。作為管理系統(tǒng)，BatchSPC也具備上述四種操作，體現(xiàn)在具體的功能上分別是：“輸入畫面”的操作，[管理員]->[數(shù)據(jù)查詢]，[管理員]->[刪除記錄]。但并非每位軟件使用者都能使用這四種操作，四操作的使用被劃分成二個級別：操作人員：在一定范圍內(nèi)對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改;管理人員：隨意對記錄進(jìn)行以上四種操作。增加操作：調(diào)用CDaoRecordset::AddNew()函數(shù)，給相應(yīng)字段賦值，調(diào)用CDaoRecordset::Update()函數(shù)完成增加操作; m_pSet->AddNew(); //表示開始對新記錄集進(jìn)行編輯 //對記錄集中字段變量賦值 … m_pSet->Update(); //保存編輯結(jié)果修改操作：使用Seek()、Move()、MoveNext()、MovePre()中的一個函數(shù)先將指針移動到要修改的記錄上，調(diào)用CDaoRecordset::Edit()函數(shù)，賦值給要修改的字段，調(diào)用CDaoRecordset::Update()函數(shù)完成修改操作; m_pSet->AddNew(); //表示開始修改記錄集 //對記錄集當(dāng)前記錄進(jìn)行修改 … m_pSet->Update(); //保存修改結(jié)果刪除操作：將指針移動到要修改的記錄上，調(diào)用CDaoRecordset::Delete()函數(shù)刪除記錄。 m_pSet->Delete();查詢操作：單表查詢通過設(shè)置CDaoRecordSet::m_strFilter（與SQL語句中的where字段相對應(yīng)），而后調(diào)用CDaoRecordSet::Requery()重新生成記錄集來完成。對較復(fù)雜的多表查詢，解決方法是在數(shù)據(jù)庫中生成相應(yīng)的視圖（即Access中的查詢），將這個視圖看成數(shù)據(jù)庫中的表，用處理單表查詢的方法來完成對多表的查詢。5.5并發(fā)控制事務(wù)并發(fā)操作不當(dāng)，將產(chǎn)生“丟失修改”、“讀臟數(shù)據(jù)”和“不可重復(fù)讀”等數(shù)據(jù)不一致。并發(fā)控制的目的就是要以正確的方式調(diào)度并發(fā)操作，避免造成各種不一致的情況，使一個事務(wù)的執(zhí)行不受另一個事務(wù)的干擾，從而在合理的并發(fā)度情況下，控制事務(wù)的并發(fā)操作。BatchSPC雖然不會出現(xiàn)多用戶同時訪問數(shù)據(jù)庫的情況，但在用戶修改數(shù)據(jù)的同時系統(tǒng)例程可能也要寫入數(shù)據(jù)，這樣就可能出現(xiàn)并發(fā)事務(wù)。在三種數(shù)據(jù)不一致性中，“丟失修改”對系統(tǒng)影響最大，因此，在設(shè)計(jì)過程中我們避開了這種可能造成“丟失修改”的操作：也就是可能被系統(tǒng)自動修改的數(shù)據(jù)在可能被修改的時間段內(nèi)對用戶是只讀的。5.6報(bào)表打印在Windows環(huán)境下向打印機(jī)上輸出一張報(bào)表時必須計(jì)算一系列的坐標(biāo)來畫線，必須知道字體的長度和寬度，以便能使得標(biāo)題居中顯示。如果把這些值作為一個變量并預(yù)先設(shè)置了一個值。經(jīng)過多次調(diào)試和修改，終于設(shè)定了這些值并在打印機(jī)上獲得了很好的輸出效果，那么當(dāng)用戶的打印機(jī)換成一臺其他型號的打印機(jī)或打印紙的大小由A4變?yōu)锳3時，打印的效果將會發(fā)生很大變化。這是因?yàn)樵诓恢挥X中設(shè)備相關(guān)性已進(jìn)入了程序。Windows是一個與設(shè)備無關(guān)的圖形界面操作系統(tǒng)。圖形設(shè)備界面(GrsphicDeviceInterface．簡稱GDI)是Windows的子系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)在視頻顯示器和打印機(jī)上顯示圖形(包括文本)。GDI是Windows支持設(shè)備無關(guān)圖形的核心，GDI中最重要的概念是設(shè)備環(huán)境(DeviceContext，簡稱DC)。一個設(shè)備環(huán)境通常是指一個物理顯示設(shè)備。在windows環(huán)境下，在一個圖形輸出設(shè)備(如屏幕或打印機(jī))上繪圖時，首先必須獲得一個設(shè)備環(huán)境(DC)的句柄。然后在GDI函數(shù)中以這個句柄為一個參數(shù)，向windows標(biāo)識它想在其上進(jìn)行繪圖的設(shè)備。通常在調(diào)用GDI函數(shù)向設(shè)備輸出時需要獲得有關(guān)一個設(shè)備環(huán)境所指的設(shè)備的信息，包括顯示器的大小和色彩容量或打印機(jī)打印區(qū)域的長度和高度等。對于一般單頁或多頁數(shù)據(jù)表格，利用MFC打印機(jī)制實(shí)現(xiàn)起來很簡單。MFC中，數(shù)據(jù)是作為文檔進(jìn)行打印的，要打印一個文檔，