1.需求分析

  國內(nèi)某大型化纖企業(yè)是以粘膠纖維為主導(dǎo)產(chǎn)品的大型企業(yè)。目前，公司具有全國乃至國際上最先進(jìn)的連續(xù)紡生產(chǎn)線；公司具有系列豐富的長絲品種，品牌影響力較大。

  廠區(qū)共40多個車間，生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)主要以PLC控制系統(tǒng)為主，主要大型生產(chǎn)控制系統(tǒng)有AB、西門子、三菱、和利時，均具備上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，共計(jì)20多套；其他控制為中小型控制系統(tǒng)，共計(jì)100多套，主要是歐姆龍，施耐德等PLC，有的具備上位機(jī)，有的沒有，但數(shù)據(jù)采集所需的通信接口均已具備。完全具備實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息采集匯總的自動化條件，數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)近10萬點(diǎn)。

  其中高品質(zhì)差別化粘膠短纖維生產(chǎn)線，主要工序分為原液、紡煉、酸站和公用工程四大系統(tǒng)，原液包括聯(lián)浸、黃化、粘膠準(zhǔn)備和堿站四個系統(tǒng)，酸站包括十一效閃蒸、結(jié)晶、酸浴循環(huán)系統(tǒng)等，紡絲車間包括紡煉、CS2回收、烘干、打包機(jī)和短絲空調(diào)等系統(tǒng)，公用工程包括CS2庫、熱力站、脫鹽水站等，各部分之間分工明確，協(xié)調(diào)統(tǒng)一，環(huán)環(huán)相扣，所以對控制系統(tǒng)的要求非常高。

  目前企業(yè)已經(jīng)有了ERP系統(tǒng)，但是現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)還沒有整合進(jìn)來。生產(chǎn)實(shí)時監(jiān)控作為生產(chǎn)信息化的重要環(huán)節(jié)，對于企業(yè)信息化建設(shè)致關(guān)重要。

  本系統(tǒng)以PLC控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)源為主要基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境也已經(jīng)完全具備，以安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和提高企業(yè)整體效益為目的，可以選用業(yè)界先進(jìn)、性能穩(wěn)定、功能強(qiáng)大、安全可靠、操作方便、用途廣泛的紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)REALDB作為企業(yè)級生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺，采用先進(jìn)、實(shí)用、有效的專業(yè)計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)整個公司范圍內(nèi)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時采集和信息共享。

2.數(shù)據(jù)采集設(shè)計(jì)

  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。系統(tǒng)整體架構(gòu)圖如下所示：

3.采集方式

（1）對于有上位機(jī)的PLC設(shè)備，盡量從上位機(jī)進(jìn)行采集，以避免更改核心控制部件PLC的軟件設(shè)置或硬件配置。

（2）對于沒有上位機(jī)的PLC，盡量在現(xiàn)有PLC硬件配置上進(jìn)行采集，采用以太網(wǎng)通訊方式。

（3）DCS都帶有操作臺或工程師站，所以與DCS通信都不與控制站直接打交道。若工廠DCS通信線路為以太網(wǎng)，為了確保DCS系統(tǒng)的安全，在DCS前端增加數(shù)采前置機(jī)。數(shù)采前置機(jī)與DCS通過以太網(wǎng)通信，數(shù)采前置機(jī)放于DCS操作室，不配顯示器與鍵盤。數(shù)采前置機(jī)與數(shù)據(jù)服務(wù)器通過串口進(jìn)行通信，這樣就保證了數(shù)據(jù)服務(wù)器與DCS間的網(wǎng)絡(luò)隔離。

（4）數(shù)采服務(wù)器和PLC或前置機(jī)的通訊使用串口來進(jìn)行，這樣可以有效地隔離病毒。因?yàn)樵谑褂么谕ㄓ嵉倪^程中，串口為遠(yuǎn)程數(shù)采軟件的通訊軟件所獨(dú)占，又因?yàn)檫@種通訊采用的是經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計(jì)的自定義協(xié)議，所以病毒體無法通過串口的自定義協(xié)議進(jìn)行傳播。

（5）為了通過串口與上位機(jī)通信，需要在PLC上位機(jī)中安裝遠(yuǎn)程紫金橋遠(yuǎn)程IO數(shù)采程序。遠(yuǎn)程IO數(shù)采程序是特意為這種安全采集而開發(fā)的，程序本身很小，經(jīng)過了嚴(yán)格的測試，不會對系統(tǒng)構(gòu)成任何威脅。遠(yuǎn)程IO數(shù)采程序在PLC上位機(jī)采集到數(shù)據(jù)后，通過上位機(jī)的串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)采服務(wù)器。

4.網(wǎng)絡(luò)安全措施

整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

下面是整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖：

圖中各部分介紹如下：

客戶端：用于數(shù)據(jù)的顯示、查詢。電腦位于車間領(lǐng)導(dǎo)辦公室或公司領(lǐng)導(dǎo)辦公室，也可能是外地，通過互聯(lián)網(wǎng)連接,可同時支持C/S和B/S客戶端。

數(shù)據(jù)服務(wù)器：紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫，是數(shù)據(jù)采集、存儲服務(wù)中心。一般放置于公司的信息中心。

前置數(shù)采機(jī)：前置機(jī)負(fù)責(zé)與各PLC等控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，同時將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給中心服務(wù)器。放置于各生產(chǎn)車間，與控制機(jī)相鄰。

數(shù)據(jù)恢復(fù)功能

  由于廠區(qū)較大，控制系統(tǒng)很多。網(wǎng)絡(luò)通訊線路出現(xiàn)故障的話。為了保證歷史數(shù)據(jù)的完整性，可以采用紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)恢復(fù)功能。

  數(shù)據(jù)庫間進(jìn)行通訊時，如果網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，或者實(shí)時數(shù)據(jù)庫退出后重新啟動，前端數(shù)采機(jī)服務(wù)端能夠暫存斷線期間的歷史數(shù)據(jù)，并將之自動恢復(fù)到實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。也支持實(shí)時數(shù)據(jù)庫到ERP和BI系統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)恢復(fù)，數(shù)據(jù)恢復(fù)功能保證了歷史數(shù)據(jù)的完整性。

  數(shù)據(jù)恢復(fù)是紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫特有的功能，該功能不但支持以太網(wǎng)通訊方式，還支持串口、撥號等方式。

5.與ERP管理系統(tǒng)集成

  為更加充分的利用和共享實(shí)時數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程信息和生產(chǎn)管理信息的集成，需要實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)整合。把實(shí)時數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過運(yùn)算、匯總數(shù)據(jù)輸出到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，從而實(shí)現(xiàn)與管理數(shù)據(jù)庫的集成，為企業(yè)的上層管理提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。除了實(shí)時數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)還可包括： 組態(tài)內(nèi)容，實(shí)時數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，報警，事件，操作等信息。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲可以通過以下兩種方式：

a、專門的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲程序：該程序可以將數(shù)據(jù)按指定的周期進(jìn)行轉(zhuǎn)儲，轉(zhuǎn)儲的點(diǎn)、數(shù)據(jù)庫、表結(jié)構(gòu)可以靈活指定。

b、通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫SQL腳本來實(shí)現(xiàn)。該方法自由、靈活，但是需要較多的腳本編程。

6.系統(tǒng)功能

a) 建立公司的實(shí)時歷史數(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、存儲和查詢分析。

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(jì)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（IE）即可使用；

7.具體內(nèi)容如下：

  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)場工藝流程圖、實(shí)時趨勢和歷史趨勢、報警信息等，所有的實(shí)時數(shù)據(jù)都采集到信息中心的紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，在公司局域網(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)統(tǒng)計(jì)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。還可以結(jié)合公司的實(shí)際需求開發(fā)一些實(shí)用功能。

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，可在線存儲多年歷史數(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。

8.與管理軟件系統(tǒng)集成

  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，主要有API（C  、JAVA）、DBATL、WebService、 OPC Server、Modbus Server等，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(jì)數(shù)據(jù)等；此外，為更好的與企業(yè)現(xiàn)有門戶集成，紫金橋軟件客戶端經(jīng)Web發(fā)布后，可以做到單張客戶端畫面發(fā)布，可以跟企業(yè)現(xiàn)有門戶實(shí)現(xiàn)很好的B/S集成。

9.應(yīng)用效益

  積極響應(yīng)國家兩化融合與節(jié)能減排政策，完全基于紫金橋?qū)崟r數(shù)據(jù)庫平臺構(gòu)建廠級生產(chǎn)過程的實(shí)時信息監(jiān)控和調(diào)度，為公司管理層提供真實(shí)、可靠的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)，為市場運(yùn)作下的企業(yè)提供科學(xué)、準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。從管理角度來看，它為控制企業(yè)成本、為提高生產(chǎn)力提供重要而真實(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)；同時，通過數(shù)據(jù)的分析和比較，能提出科學(xué)的、合理的決策方案，使企業(yè)管理層的經(jīng)營決策更具科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。