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一、案例應(yīng)用

1、行業(yè)背景

隨著世界經(jīng)濟(jì)地穩(wěn)步發(fā)展，中國紡織行業(yè)步入了自動化發(fā)展轉(zhuǎn)型期，為企業(yè)帶來前所未有的發(fā)展機(jī)遇同時，也面臨眾多不利因素，如原材料、能源成本的增長，貿(mào)易出口沿途不可抗拒的自然因素，相關(guān)限制性法規(guī)地不斷頒布實(shí)施等，均促使企業(yè)加強(qiáng)信息化建設(shè)，提高其市場競爭力。目前,各生產(chǎn)裝置均上有自控系統(tǒng)，將現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)工藝流程以動態(tài)畫面形式展現(xiàn)在人們面前。實(shí)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(shè)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(chǎn)數(shù)據(jù)沒有有效共享，因而對影響生產(chǎn)過程的主要因素缺乏有效的監(jiān)控手段。從各生產(chǎn)車間來看，各生產(chǎn)裝置都上有PLC，但其數(shù)據(jù)只能顯示在裝置的操作站上，只有到生產(chǎn)現(xiàn)場的控制面板上，才能觀察到生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在車間辦公室、調(diào)度室，或公司領(lǐng)導(dǎo)，都無法直接看到現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。如果出差在外，想了解一下生產(chǎn)情況就更是無能為力了。
2）分散的“信息孤島”無法進(jìn)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(shù)據(jù)通訊手段。這致使生產(chǎn)管理的各個環(huán)節(jié)脫節(jié)，生產(chǎn)管理部門不能及時、有效地了解生產(chǎn)狀況，指導(dǎo)組織生產(chǎn)，這樣可能造成一定的浪費(fèi)
3）沒有長期的歷史數(shù)據(jù)存儲。隨著存儲介質(zhì)價格不斷下降，保存海量歷史數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)存儲能力很有限，而長期的歷史數(shù)據(jù)有助于事故的事后分析。
4）質(zhì)量信息反饋滯后，導(dǎo)致加工成本增加。化驗(yàn)數(shù)據(jù)直接反映生產(chǎn)的質(zhì)量情況，對指導(dǎo)生產(chǎn)具有非常重要的意義。目前這些數(shù)據(jù)沒有進(jìn)入計算機(jī)系統(tǒng)，只有在現(xiàn)場儀表上才能看到。這些數(shù)據(jù)需要通過電話或報表形式報送生產(chǎn)管理部門，造成信息遲滯，并且不方便進(jìn)行對比分析，形成一定的信息資源浪費(fèi)。因此及時準(zhǔn)確地將質(zhì)量數(shù)據(jù)反饋給裝置操作人員和生產(chǎn)調(diào)度人員，可以保證有效地控制生產(chǎn)質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。
5）綜合統(tǒng)計分析和應(yīng)用力度不夠。各生產(chǎn)車間長期發(fā)展積累的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)只被用于現(xiàn)場監(jiān)控，而沒有對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析
6）數(shù)據(jù)采集難度大。由于生產(chǎn)設(shè)備都成套采購或引進(jìn)的，本企業(yè)對控制系統(tǒng)沒有足夠的資料的，增加了數(shù)據(jù)采集難度。

2、數(shù)據(jù)采集方案

1）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)不同數(shù)據(jù)采集對象接口的網(wǎng)絡(luò)特性不同，采取不同組網(wǎng)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(shù)采機(jī)，將電控室所有MPI接口PLC組成一個區(qū)域MPI網(wǎng)，通過CP5611卡與前置數(shù)采同相連；如果PLC位于生產(chǎn)線上，則需要每一個區(qū)域MPI網(wǎng)上接加一對MPI中繼器，將此PLC連接到較近前置數(shù)采機(jī)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(shù)采機(jī)距離較近（小于10m）時，可直接與計算機(jī)串口相連；對于距離較遠(yuǎn)，可在計算機(jī)和PLC端各增加一個RS232/RS485轉(zhuǎn)換器，增加通訊距離。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(yīng)采用不同的接口方式

 

電控室及現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)圖

 

在電控室及現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)圖中是對所有現(xiàn)場組網(wǎng)情況的匯總，不是所有電控室都需要這幾種組網(wǎng)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(wǎng)等通訊方式，對于有些設(shè)備裝置由于不能修改PLC參數(shù)，可以通過MPI網(wǎng)關(guān)進(jìn)行間接通訊。
•三菱
對于三菱PLC將采用串行和以太網(wǎng)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(shù)無法或不便于擴(kuò)展通訊模塊也可以采監(jiān)聽方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

3、系統(tǒng)目標(biāo)

實(shí)時數(shù)據(jù)平臺建立后主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：
a) 建立公司的實(shí)時數(shù)據(jù)平臺：對生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行收集、存儲。
b) 提供分析手段：對生產(chǎn)數(shù)據(jù)和相關(guān)的信息建立生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)倉庫；通過豐富的統(tǒng)計分析方法和手段對數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。
c) 運(yùn)行模式：系統(tǒng)運(yùn)行模式為B/S結(jié)構(gòu)，查詢功能在客戶端無須安裝軟件，只要具有網(wǎng)絡(luò)瀏覽器（IE6.0）即可使用；業(yè)務(wù)操作窗口根據(jù)業(yè)務(wù)處理方式、業(yè)務(wù)量的不同不安裝客戶端軟件（只要具有網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)采集：完成具有通訊接口生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時信息自動采集。對于沒有通訊接口的重要數(shù)據(jù)，可以通過人工錄入方式進(jìn)入系統(tǒng)。
生產(chǎn)過程實(shí)時監(jiān)測：對生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，實(shí)時查詢現(xiàn)場流程圖、實(shí)時趨勢和歷史趨勢；所有的實(shí)時數(shù)據(jù)都采集到信息中心的生產(chǎn)數(shù)據(jù)服務(wù)器中，在公司的局域網(wǎng)上發(fā)布生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，具有相應(yīng)權(quán)限的用戶可以在局域網(wǎng)內(nèi)瀏覽生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動生成相關(guān)的數(shù)據(jù)報表。

生產(chǎn)指標(biāo)監(jiān)測：對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，把現(xiàn)場采集的實(shí)際數(shù)據(jù)與相關(guān)的生產(chǎn)指標(biāo)項(xiàng)目進(jìn)行對比，偏差過大時進(jìn)行報警并記錄。
為企業(yè)存儲長期的歷史數(shù)據(jù)：實(shí)時數(shù)據(jù)庫可用于生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的自動采集、存儲和監(jiān)視。實(shí)時數(shù)據(jù)庫可存儲多年歷史數(shù)據(jù)，并提供了客戶端數(shù)據(jù)展示手段。實(shí)時數(shù)據(jù)庫對于企業(yè)來說就如同飛機(jī)上的“黑匣子”。由于企業(yè)實(shí)時數(shù)據(jù)存放在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)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(yīng)用程序可使用戶很容易在企業(yè)級實(shí)施管理，諸如工藝改進(jìn)、質(zhì)量控制、故障定位維護(hù)等。通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫可集成現(xiàn)有的ERP、MIS等應(yīng)用系統(tǒng)，在業(yè)務(wù)管理和實(shí)時生產(chǎn)之間起到橋梁作用，更好地實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化管理。

 

與現(xiàn)有管理軟件系統(tǒng)集成：前面已經(jīng)講述如何將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到ERP中。除了主動將數(shù)據(jù)送往關(guān)系庫外，紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)平臺中的實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(jìn)行瀏覽、操作。另外紫金橋軟件還提供了ATL接口，在WEB服務(wù)端可以直接調(diào)用以訪問實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的各種數(shù)據(jù)。通過紫金橋軟件的安全管理機(jī)制可以杜絕非法用戶對系統(tǒng)的訪問。
提供開放式接口：實(shí)時數(shù)據(jù)庫提供了大量的對外接口，有標(biāo)準(zhǔn)的OPC，DDE，ActiveX接口，也有API接口、VC++類庫接口、Excel插件接口、驅(qū)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?qū)崟r數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)、報警記錄、位號記錄等等數(shù)據(jù)，同時還可以輕松的把數(shù)據(jù)插入到Excel中，可以把數(shù)據(jù)導(dǎo)入到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
安全管理：系統(tǒng)提供了用戶和安全區(qū)的機(jī)制對系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。該機(jī)制不但能保護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，還能對應(yīng)用應(yīng)用系統(tǒng)上的操作進(jìn)行保護(hù)。紫金橋的安全管理系統(tǒng)可以對試圖訪問計算機(jī)的人員進(jìn)行身份識別，防止特定數(shù)據(jù)被用戶不適當(dāng)?shù)卦L問，并且提供一種簡單而高效的方法來設(shè)置和維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)的安全。
故障恢復(fù)：系統(tǒng)提供故障恢復(fù)功能。這里的故障是指紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫在運(yùn)行過程中，由于外部原因造成硬件故障。故障恢復(fù)則是指在硬件故障排除后，系統(tǒng)不需要人為干預(yù)，而能繼續(xù)正常運(yùn)行其中包括系統(tǒng)恢復(fù)和數(shù)據(jù)恢復(fù)。

三、應(yīng)用效果

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