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江苏沙钢集团数据采集系统设计

   日期:2005-11-23     作者:管理员    
  江苏沙钢集团拥有一套庞大完整的钢铁铸造工厂。该公司于2003年8月筹备整厂数据采集系统,为整厂的生产调度收集一手的现场数据。该项目由上海蓝鸟机电有限公司总包并且承担该系统的全部设计开发和实施维护。
  整个项目由上海蓝鸟机电有限公司整体设计,运用 Wonderware相关主流优秀软件,以C/S和B/S通讯架构作为基础,实现全厂的数据采集工作,较好体现Wonderware软件的特点,从而实现实时监控、数据采集、数据存储、能源平衡、数据发布等优良功能。
  在数据采集系统,选用Wonderware公司的IndustrialSQL Server作为实时数据库,用于存放每个产区的实时生产过程数据、工艺数据。


图:数据采集网络架构如图1
图:数据采集网络架构


  Industrial SQL Server软件在
  数据采集系统中的应用

  系统设计
  在江苏沙钢集团(沙钢)有限公司数据采集系统中,共有10个分调度中心和1个总调度中心。分系统包括:原料系统、烧结系统、焦化系统、大高炉系统、小高炉系统、大转炉系统、小转炉系统、轧钢系统、煤气系统、能源公辅系统,在这些分系统的现场控制层均采用较为通用的控制器设备,为了便于二级

系统的数据采集存储、显示和发布,采用Wonderware的产品作为实现该系统的主要软件。在各个分系统中配置一台服务器,分别安装Wonderware Industrial SQL Server 作为存放现场历史数据和显示历史趋势、显示历史报警的数据库。在数据采集系统中为了便于调度人员及时掌握现场的能源平衡、设备运行状况、产消平衡等一系列信息,运用了Wonderware Intouch监控软件对相关信息进行汇总显示,为了确保一级系统的安全性和尽量不增加控制器的连接负荷,在安装Wonderware Industrial SQL Server的数据库服务器中安装双网卡,通过这种方式将一级网络和二级网络进行隔断,作为二级系统仅一台计算机和一级相连,在该计算机中安装相应的 I/O Server 驱动,系统中的Intouch通过连接该计算机中的I/O Server实时显示相关的数据信息。
  作为该系统的一个核心部门,总调度中心主要负责整个厂的总体的数据信息中心,采用Oracle数据库将各分系统中的Industrial SQL Server数据进行汇总、归类,为公司的ERP系统、MES系统提供相关的数据源。通过Active Factory这个客户端软件,对现场各个InSQL数据库进行查询分析,同时通过Active Factory和Office的集成功能,输出相应的报表。通过Wonderware Intouch监控整个厂的能源平衡、现场状态、调度信息。并且通过Wonderware SuiteVoyager WebServer 发布数据采集系统中的数据、图形信息,便于二级以上系统的相关人员对数据采集系统进行了解、查询等。


  系统网络架构
  在整个数据采集网络架构中,各个工厂系统采用千兆光纤主干网络,百兆网络到桌面的网络结构,为了系统的安全,减少一级系统的故障可能,在每个分厂采集系统中只有一台采集服务器可以和一级系统的PLC等进行通讯,其他的客户机通过该采集服务器进行采集。


  Wonderware 软件


  在该项目中的应用及实现功能


  InSQL的应用
  在数据采集系统的每个子系统中分别配备了一台数据库服务器 (DELL  PowerEdge  4600 with Intel  Xeon  Processor MP 2.40GHz/2M, 400MHz FSB) 安装Wonderware产品InSQL (5kTag, V8.0+sp3)构成的历史数据库,通过InSQL的优良的存储、压缩、通用等特点,将现场的数据完整快速的进行存储。
  考虑到存储数据的准确性和高效性,InSQL 服务器直接通过Wonderware的I/O Serve直接访问PLC控制器,对各个现场的各个工段的信息进行高速的采集。鉴于InSQL良好的扩展性和通用的标准数据接口,对InSQL采集的现场数据进行相应的处理,通过SQL Server中的存储过程,对InSQL数据进行相关的筛选和计算,后将这些数据信息有规律的传给总调度的Oracle数据库,为其他系统提供数据源,供上层系统使用。
  保存在 InSQL 服务器中的数据包括有现场采集的工艺流程数据,材料使用生产实际数据、能源物质的消耗实际数据、设备及作业状况信息数据;鉴于InSQL拥有良好的事件触发,我们运用该功能对上料系统物料消耗、工艺物料配比对数据进行记录等。运行过程中,以Deltal的方式对所有的数据信息点进行存储。
  在InSQL服务器中存有全部生产历史数据,也为今后的数据分析提供可靠而又充




















分的原始数据。作为 FactorySuite  的历史记录数据库,IndustrialSQL Server 包含最为全面的生产信息。 IndustrialSQL Server 直接从符合工业标准的 OPC 服务器(从任何由 Wonderware 广泛的 I/O 服务器支持的 600 多种控制与数据捕获设备、从众多的 InTouchǎ┥匣袢〔⒋娲⒏叨染贰⑾钢碌纳汤芳锹肌4送猓琁ndustrialSQL Server 还可以从非实时数据源插入、更新及导入数据,因此提供了无与伦比的灵活性。 它可以完全集成这些数据与实时获取的历史数据,从而在任何客户端上均提供了极为方便的无缝检索功能。 InSQL 还可以将这些信息与配置、报警、事件、摘要、实验室数据以及从其他 FactorySuite 服务器产品上获取的数据集成到一起。
  在数据采集系统中共有10个InSQL服务器,每个系统均为InSQL8.0 (5K Tag),到目前为止每个数据库大约都分别采集存储了3000到3500左右的Tag点数据。其中包括1500个左右的模拟量点和2000个左右的开关量,还有少量的字符串点和事件
点。考虑到数据的变化规律,我们将大部分现场实时数据通过Deltal的方式对数据信息点进行存储,而一部分有规律变化的数据通过Cyclic方式存储。通过一段时间的正常运行表明InSQL数据库能够高效、准确的完成数据采集的工作,并且对硬件资源的消耗也相当的低,CPU平均占有率低于5%,Memory平均占有率低于10%,每天占有的硬盘空间大约在200MB。


  InTouch的应用
  在数据采集系统中,采用了Wonderware的InTouch作为前台的组态软件,用于实时监测显示钢铁企业各个生产职能部门的生产状况、能源平衡实时信息、生产报警信息、历史趋势图标等功能。在每个分系统的InTouch所开发的程序主要监测该分系统的数据信息,同时监测和该分系统相关联的上下道工序、生产前后连贯的相关系统的状况和信息数据。

  在该系统中InTouch主要分成
  两大部分

  数据采集分调度系统
  在10个分调度系统中心,分别配置3台InTouch监控计算机,主要供各分调度中心的调度人员能在第一时间掌握了解其所在工段的生产运行、物料平衡、故障报警等信息,同时能够了解与该工段相关的上下道系统的运行状况等数据。为该工段的整体调度指令的发出提供必要的数据依据。


  数据采集总调度系统
  在总调度中心,配置了10台InTouch计算机,分别针对企业总调度中心的调度人员需要了解各生产工段的数据信息,为其定制InTouch的监控程序,通过该软件,在总调中心的人员能实时了解整个工厂的生产状况、物料消耗平衡、故障报警汇总的信息。而且通过这些信息制定出相关的总厂的调度指令,从而在全场快速的部署生产调度指令。
  ■  SuiteVoyager的应用
  在本系统中,使用SuiteVoyager2.0,使得用户通过Internet或Intranet可以随时随地的访问数据采集系统的信息。将数据采集系统采集的实时、历史、报警信息,程序监控画面发布到SuiteVoyager2.0 Web 服务器中,这样为公司的管理、决策及相关的职能部门提供了一个简便的访问工厂数据采集系统的途径,便于领导对整个企业生产的了解,从而对整个企业有直观的了解。
  SuiteVoyager 2.0 是 Wonderware 工业智能化产品的一个组件,它包含:丰富的客户端工具集;桌面报告与数据挖掘工具;停工分析、统计过程控制分析功能;以及自定义内容可视化功能。它还与新的 ArchestrA教嫒荩闷教ㄓ  Invensys 开发用以满足将来的自动化开发需要。SuiteVoyager 将 Wonderware 传递信息与内容的能力带到了一个崭新的境界。它是一个 Web 部件容器并使用 Web 服务,因此它所能提供的信息不受任何限制,并能根据访问它的用户进行定制。
  ■  ActiveFactory 的应用
  在数据采集系统中,ActiveFactory能够方便地对各个分调度中心的InSQLServer 数据库进行有目的、有选择的查询,并且利用它和 Microsoft Office 套件良好的结合,根据不同的工艺生产要求,方便的建立各种生产报表,从而成为生产中必不可少的一个统计、汇总的报表制作工具,且还可以让操作员可以更好地利用分析InSQLServer中历史数据所包含的信息。
  ActiveFactory是一整套客户端应用程序,可以从 Wonderware IndustrialSQL Server  储存的数据中最大限度地发掘价值。通过使用 ActiveFactory,只要用鼠标点击对
















话框,企业中各个级别的人员便能轻松地访问工厂和生产过程数据。
  我们运用其与Office 套件良好的结合,通过ActiveFactory为该数据采集系统输出班报、日报、季报、月报和年报等多种报表,从而为各个分厂及整厂的数据分析、统计提供必要的报表文件。
  ■  Oracle 的应用
  鉴于Wonderware IndustrialSQL Server  与其他数据库的良好通用的连接性,在数据采集系统中的总调度中心配置了一台Oracle数据库,我们将InSQL中的实时采集的历史数据,分成模拟量的工艺数据、离散量的工艺数据、过程数据、汇总的实际数据,在SQL Server中通过不同的存储过程的处理后,在Oracle 和SQL Server建立连接的情况下,将这些数据批量的插入Oracle的临时表中,然后再经过Oracle中的触发、存储过程的执行运算将生产中的数据存储到相应的表中,为二级其他系统、上层ERP系统提供相关的数据。


  结束语
  综上所述,通过运用基于Wonderware平台下的一系列产品,对沙钢集团数据采集系统进行开发实施,运用Wonderware的I

nTouch8.0 来实现系统实时监控功能,InSQL和Activefactory来实现数据存储、查询,以及报表生成等功能,采用SuiteVoyager实现对现场信息的查询、监视,使监控管理更为灵活。在该系统中作为系统的核心软件InSQL能高效、准确的将各个生产系统中的数据存储起来,为数据分析、报警查询、趋势绘制、报表生成提供了必要的数据来源,而且数据库服务器在高速运行的状态下并没有影响系统环境的运行,所占用硬件资源之低是同类产品所无法比拟的。






 
  
  
  
  
 
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