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一、案例應用

1、行業(yè)背景

隨著世界經濟地穩(wěn)步發(fā)展，中國紡織行業(yè)步入了自動化發(fā)展轉型期，為企業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機遇同時，也面臨眾多不利因素，如原材料、能源成本的增長，貿易出口沿途不可抗拒的自然因素，相關限制性法規(guī)地不斷頒布實施等，均促使企業(yè)加強信息化建設，提高其市場競爭力。目前,各生產裝置均上有自控系統(tǒng)，將現場的生產數據工藝流程以動態(tài)畫面形式展現在人們面前。實時監(jiān)控已作為自動化行業(yè)的重要環(huán)節(jié)，也成為企業(yè)信息化建設的有利因素。

對于紡織行業(yè)概括地講，主要存在以下幾個問題：

1）生產數據沒有有效共享，因而對影響生產過程的主要因素缺乏有效的監(jiān)控手段。從各生產車間來看，各生產裝置都上有PLC，但其數據只能顯示在裝置的操作站上，只有到生產現場的控制面板上，才能觀察到生產數據。在車間辦公室、調度室，或公司領導，都無法直接看到現場的生產數據。如果出差在外，想了解一下生產情況就更是無能為力了。
2）分散的“信息孤島”無法進行集中化管理。由于各裝置信息封閉，即使在同一車間，由于采用的是不同廠家，或同一廠家不同型號的PLC，彼此間沒有數據通訊手段。這致使生產管理的各個環(huán)節(jié)脫節(jié)，生產管理部門不能及時、有效地了解生產狀況，指導組織生產，這樣可能造成一定的浪費
3）沒有長期的歷史數據存儲。隨著存儲介質價格不斷下降，保存海量歷史數據成為可能。而PLC或操作站本身一般不具備存儲能力，或者歷史數據存儲能力很有限，而長期的歷史數據有助于事故的事后分析。
4）質量信息反饋滯后，導致加工成本增加�；�驗數據直接反映生產的質量情況，對指導生產具有非常重要的意義。目前這些數據沒有進入計算機系統(tǒng)，只有在現場儀表上才能看到。這些數據需要通過電話或報表形式報送生產管理部門，造成信息遲滯，并且不方便進行對比分析，形成一定的信息資源浪費。因此及時準確地將質量數據反饋給裝置操作人員和生產調度人員，可以保證有效地控制生產質量、降低生產成本。
5）綜合統(tǒng)計分析和應用力度不夠。各生產車間長期發(fā)展積累的數據是公司的巨大財富，它目前還是一個未被充分發(fā)掘利用的寶藏。大量的數據只被用于現場監(jiān)控，而沒有對這些數據進行統(tǒng)計分析
6）數據采集難度大。由于生產設備都成套采購或引進的，本企業(yè)對控制系統(tǒng)沒有足夠的資料的，增加了數據采集難度。

2、數據采集方案

1）系統(tǒng)網絡結構圖
根據不同數據采集對象接口的網絡特性不同，采取不同組網方式。對于MPI接口方式，如果PLC位于電控室，將在每個電控室安裝一臺前置數采機，將電控室所有MPI接口PLC組成一個區(qū)域MPI網，通過CP5611卡與前置數采同相連；如果PLC位于生產線上，則需要每一個區(qū)域MPI網上接加一對MPI中繼器，將此PLC連接到較近前置數采機上。對于RS232接口（串口或編程口），如果PLC位于電控室且與前置數采機距離較近（小于10m）時，可直接與計算機串口相連；對于距離較遠，可在計算機和PLC端各增加一個RS232/RS485轉換器，增加通訊距離。系統(tǒng)網絡結構圖如下所示：

 

系統(tǒng)總圖

注：本文中是西門子PLC和三菱PLC為例，如為其他PLC應采用不同的接口方式

 

電控室及現場總線網絡圖

 

在電控室及現場總線網絡圖中是對所有現場組網情況的匯總，不是所有電控室都需要這幾種組網方式。

2）與控制器的通訊協(xié)議：
•西門子
與西門子PLC采用MPI、DP、以太網等通訊方式，對于有些設備裝置由于不能修改PLC參數，可以通過MPI網關進行間接通訊。
•三菱
對于三菱PLC將采用串行和以太網兩種通訊方式為主，協(xié)議則以三菱專有的1C、2C、1E和3E為主。對于少數無法或不便于擴展通訊模塊也可以采監(jiān)聽方式實現數據采集。

3、系統(tǒng)目標

實時數據平臺建立后主要實現以下目標：
a) 建立公司的實時數據平臺：對生產運行數據、設備數據等信息進行收集、存儲。
b) 提供分析手段：對生產數據和相關的信息建立生產信息數據倉庫；通過豐富的統(tǒng)計分析方法和手段對數據進行展示。
c) 運行模式：系統(tǒng)運行模式為B/S結構，查詢功能在客戶端無須安裝軟件，只要具有網絡瀏覽器（IE6.0）即可使用；業(yè)務操作窗口根據業(yè)務處理方式、業(yè)務量的不同不安裝客戶端軟件（只要具有網絡瀏覽器（IE6.0）即可）和下載客戶端控件兩種方式完成系統(tǒng)的功能。

二、系統(tǒng)功能

數據采集：完成具有通訊接口生產設備的實時信息自動采集。對于沒有通訊接口的重要數據，可以通過人工錄入方式進入系統(tǒng)。
生產過程實時監(jiān)測：對生產現場的實時情況進行實時監(jiān)測，實時查詢現場流程圖、實時趨勢和歷史趨勢；所有的實時數據都采集到信息中心的生產數據服務器中，在公司的局域網上發(fā)布生產現場的數據，具有相應權限的用戶可以在局域網內瀏覽生產現場的實時數據，系統(tǒng)自動生成相關的數據報表。

生產指標監(jiān)測：對采集的數據進行分析整理，把現場采集的實際數據與相關的生產指標項目進行對比，偏差過大時進行報警并記錄。
為企業(yè)存儲長期的歷史數據：實時數據庫可用于生產過程數據的自動采集、存儲和監(jiān)視。實時數據庫可存儲多年歷史數據，并提供了客戶端數據展示手段。實時數據庫對于企業(yè)來說就如同飛機上的“黑匣子”。由于企業(yè)實時數據存放在統(tǒng)一的數據庫中，企業(yè)中的所有人，無論在什么地方都可看到和分析相同的信息，客戶端的應用程序可使用戶很容易在企業(yè)級實施管理，諸如工藝改進、質量控制、故障定位維護等。通過實時數據庫可集成現有的ERP、MIS等應用系統(tǒng)，在業(yè)務管理和實時生產之間起到橋梁作用，更好地實現企業(yè)數字化管理。

 

與現有管理軟件系統(tǒng)集成：前面已經講述如何將數據轉儲到ERP中。除了主動將數據送往關系庫外，紫金橋實時數據庫還提供了各種開放接口，通過這些接口第三方程序可以訪問數據平臺中的實時數據、歷史數據、統(tǒng)計數據等。
Web瀏覽：系統(tǒng)具有Web發(fā)布功能，用紫金橋開發(fā)環(huán)境中生成的畫面、腳本都可以通過Web方式進行瀏覽、操作。另外紫金橋軟件還提供了ATL接口，在WEB服務端可以直接調用以訪問實時數據庫中的各種數據。通過紫金橋軟件的安全管理機制可以杜絕非法用戶對系統(tǒng)的訪問。
提供開放式接口：實時數據庫提供了大量的對外接口，有標準的OPC，DDE，ActiveX接口，也有API接口、VC++類庫接口、Excel插件接口、驅動接口、COM組件接口、SQL接口等等。使用這些接口用戶可以訪問紫金橋實時數據庫的歷史數據、報警記錄、位號記錄等等數據，同時還可以輕松的把數據插入到Excel中，可以把數據導入到關系數據庫中進行進一步的處理。
安全管理：系統(tǒng)提供了用戶和安全區(qū)的機制對系統(tǒng)進行保護。該機制不但能保護應用系統(tǒng)的數據，還能對應用應用系統(tǒng)上的操作進行保護。紫金橋的安全管理系統(tǒng)可以對試圖訪問計算機的人員進行身份識別，防止特定數據被用戶不適當地訪問，并且提供一種簡單而高效的方法來設置和維護應用系統(tǒng)的安全。
故障恢復：系統(tǒng)提供故障恢復功能。這里的故障是指紫金橋實時數據庫在運行過程中，由于外部原因造成硬件故障。故障恢復則是指在硬件故障排除后，系統(tǒng)不需要人為干預，而能繼續(xù)正常運行其中包括系統(tǒng)恢復和數據恢復。

三、應用效果

本解決方案應用于山東魯豐織染有限公司，運行效果良好。通過本系統(tǒng)生產管理人員可以及時地了解生產運行情況，對調整生產計劃及時滿足客戶需求發(fā)揮重要作用；由于可以對生產過程中車速、溫度、張力、溶劑等進行記錄分析，實現了對生產過程分析來改進工藝過程，提高生產率和產品質量；且對生產過程進行了有效的記錄，避免由于單純追求產量而引起的質量問題。采用B/S方式構建系統(tǒng)，方便信息獲取及管理人員之間信息溝通。