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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(guó)紡織行業(yè)步入了自動(dòng)化發(fā)展轉(zhuǎn)型期，為企業(yè)帶來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇同時(shí)，也面臨眾多不利因素，如原材料、能源成本的增長(zhǎng)，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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前,各生產(chǎn)裝置均上有自控系統(tǒng)，將現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)工藝流程以動(dòng)態(tài)畫(huà)面形式展現(xiàn)在人們面前。實(shí)時(shí)監(jiān)控已作為自動(dòng)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(duì)于紡織行業(yè)概括地講，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒(méi)有有效共享，因而對(duì)影響生產(chǎn)過(guò)程的主要因素缺乏有效的監(jiān)控手段。從各生產(chǎn)車(chē)間來(lái)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(chǎng)的控制面板上，才能觀察到生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在車(chē)間辦公室、調(diào)度室，或公司領(lǐng)導(dǎo)，都無(wú)法直接看到現(xiàn)場(chǎng)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(wú)能為力了。
2）分散的“信息孤島”無(wú)法進(jìn)行集中化管理。由于各裝置信息封閉，即使在同一車(chē)間，由于采用的是不同廠家，或同一廠家不同型號(hào)的PLC，彼此間沒(méi)有數(shù)據(jù)通訊手段。這致使生產(chǎn)管理的各個(gè)環(huán)節(jié)脫節(jié)，生產(chǎn)管理部門(mén)不能及時(shí)、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(méi)有長(zhǎng)期的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。隨著存儲(chǔ)介質(zhì)價(jià)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(chǔ)能力，或者歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力很有限，而長(zhǎng)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(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)具有非常重要的意義。目前這些數(shù)據(jù)沒(méi)有進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只有在現(xiàn)場(chǎng)儀表上才能看到。這些數(shù)據(jù)需要通過(guò)電話或報(bào)表形式報(bào)送生產(chǎn)管理部門(mén)，造成信息遲滯，并且不方便進(jìn)行對(duì)比分析，形成一定的信息資源浪費(fèi)。因此及時(shí)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(jì)分析和應(yīng)用力度不夠。各生產(chǎn)車(chē)間長(zhǎng)期發(fā)展積累的數(shù)據(jù)是公司的巨大財(cái)富，它目前還是一個(gè)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(chǎng)監(jiān)控，而沒(méi)有對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(gòu)或引進(jìn)的，本企業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)沒(méi)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(duì)象接口的網(wǎng)絡(luò)特性不同，采取不同組網(wǎng)方式。對(duì)于MPI接口方式，如果PLC位于電控室，將在每個(gè)電控室安裝一臺(tái)前置數(shù)采機(jī)，將電控室所有MPI接口PLC組成一個(gè)區(qū)域MPI網(wǎng)，通過(guò)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(gè)區(qū)域MPI網(wǎng)上接加一對(duì)MPI中繼器，將此PLC連接到較近前置數(shù)采機(jī)上。對(duì)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(shí)，可直接與計(jì)算機(jī)串口相連；對(duì)于距離較遠(yuǎn)，可在計(jì)算機(jī)和PLC端各增加一個(gè)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(mén)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(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)圖

 

在電控室及現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)圖中是對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)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(mén)子
與西門(mén)子PLC采用MPI、DP、以太網(wǎng)等通訊方式，對(duì)于有些設(shè)備裝置由于不能修改PLC參數(shù)，可以通過(guò)MPI網(wǎng)關(guān)進(jìn)行間接通訊。
•三菱
對(duì)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(zhuān)有的1C、2C、1E和3E為主。對(duì)于少數(shù)無(wú)法或不便于擴(kuò)展通訊模塊也可以采監(jiān)聽(tīng)方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

3、系統(tǒng)目標(biāo)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)建立后主要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：
a) 建立公司的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)：對(duì)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(chǔ)。
b) 提供分析手段：對(duì)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(cāng)庫(kù)；通過(guò)豐富的統(tǒng)計(jì)分析方法和手段對(duì)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(xún)功能在客戶端無(wú)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(shí)信息自動(dòng)采集。對(duì)于沒(méi)有通訊接口的重要數(shù)據(jù)，可以通過(guò)人工錄入方式進(jìn)入系統(tǒng)。
生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)查詢(xún)現(xiàn)場(chǎng)流程圖、實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)；所有的實(shí)時(shí)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(chǎng)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(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)生成相關(guān)的數(shù)據(jù)報(bào)表。

生產(chǎn)指標(biāo)監(jiān)測(cè)：對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，把現(xiàn)場(chǎng)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(duì)比，偏差過(guò)大時(shí)進(jìn)行報(bào)警并記錄。
為企業(yè)存儲(chǔ)長(zhǎng)期的歷史數(shù)據(jù)：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可用于生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、存儲(chǔ)和監(jiān)視。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)可存儲(chǔ)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)就如同飛機(jī)上的“黑匣子”。由于企業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存放在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)中，企業(yè)中的所有人，無(wú)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(jí)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(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)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(chǔ)到ERP中。除了主動(dòng)將數(shù)據(jù)送往關(guān)系庫(kù)外，紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)還提供了各種開(kāi)放接口，通過(guò)這些接口第三方程序可以訪問(wèn)數(shù)據(jù)平臺(tái)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。
Web瀏覽：系統(tǒng)具有Web發(fā)布功能，用紫金橋開(kāi)發(fā)環(huán)境中生成的畫(huà)面、腳本都可以通過(guò)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(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種數(shù)據(jù)。通過(guò)紫金橋軟件的安全管理機(jī)制可以杜絕非法用戶對(duì)系統(tǒng)的訪問(wèn)。
提供開(kāi)放式接口：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了大量的對(duì)外接口，有標(biāo)準(zhǔn)的OPC，DDE，ActiveX接口，也有API接口、VC++類(lèi)庫(kù)接口、Excel插件接口、驅(qū)動(dòng)接口、COM組件接口、SQL接口等等。使用這些接口用戶可以訪問(wèn)紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄、位號(hào)記錄等等數(shù)據(jù)，同時(shí)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(kù)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(duì)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(duì)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(duì)試圖訪問(wèn)計(jì)算機(jī)的人員進(jìn)行身份識(shí)別，防止特定數(shù)據(jù)被用戶不適當(dāng)?shù)卦L問(wèn)，并且提供一種簡(jiǎn)單而高效的方法來(lái)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(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在運(yùn)行過(guò)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(guò)本系統(tǒng)生產(chǎn)管理人員可以及時(shí)地了解生產(chǎn)運(yùn)行情況，對(duì)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃及時(shí)滿足客戶需求發(fā)揮重要作用；由于可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中車(chē)速、溫度、張力、溶劑等進(jìn)行記錄分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程分析來(lái)改進(jìn)工藝過(guò)程，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量；且對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(wèn)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。