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钢铁生产过程实时信息平台建设及应用

作者:石家庄钢铁有限责任公司2008.02.24阅读 4702

  石钢公司是大型综合冶金企业,拥有烧结炼铁、电炉炼钢、转炉炼钢、轧钢、动力、制氧等多个生产环节,每个环节承担不同的生产分工,具有不同的生产过程,每个过程都有一些相关的过程控制系统。
  由于技术发展的原因,公司过程控制网络上分布着不同厂商不同种类的自动化控制系统。这些系统都是面向装置或设备的,形成了“信息孤岛”。每个系统只能采集或管理相应装置或设备在运行过程中产生的部分数据,而且这些数据的采集频率和存储时间都受到各个控制系统CPU能力和硬盘容量的限制。就企业整体而言,缺乏一个统一的、完整的、企业级钢铁生产过程实时信息平台,以支持越来越多的数据应用。
  由于生产过程产生的数据有效期短,而且数据量大,传统的关系数据库系统不能胜任实时数据的处理与管理需求。因此,我们采用了Wonderware公司的InSQL企业级关系型实时数据库来为企业信息系统提供统一而完整的企业级钢铁生产过程实时信息平台。实时数据库向下将负责集成各个不同DCS、PLC系统的实时数据,并且提供长期保存这些历史数据的功能,向上提供开放的实时数据与历史数据检索服务控制工程网版权所有,实现将工业现场控制过程及数据集成到桌面,利用这些数据帮助企业改进生产管理控制工程网版权所有,提高生产效率。同时控制工程网版权所有,建立集成共享的生产过程实时信息平台,数据的分析与统计结果能够存储在实时数据库或者发布到关系数据库,并提供开放的二次开发接口提供给ERP及其他应用系统,帮助企业管理层进行准确及时的决策。

  项目的功能与特点
  实现了将工业现场集成到桌面

  石钢公司InSQL实时数据库系统目前已经连接了各个生产厂30多套不同的现场DCS、PLC控制系统,实时采集并记录着4000余个生产过程数据和能源消耗数据,数据间隔可以达到秒级,并且提供长期保存这些历史数据的功能。向上提供开放的实时数据与历史数据发布功能,发布监控画面100余幅。技术人员和管理人员可以在公司局域网上,或通过VPN在Internet上任何一台计算机,用授权的帐户登录IE来监视工厂实时的生产状况并进行工艺分析,初步建立了数字化工厂。

  建立了集成共享的生产过程实时信息平台
  InSQL全方位地获取和储存工厂数据,并将实时和历史工厂数据与配置,事件,概貌和生产数据集成起来。通过大量的客户端应用程序,可以访问工厂的全部信息,分析、处理和报告工厂的数据。由于具备了MS SQL Server2000的开放性,任何基于SQL、ODBC或OLE DB的应用,都可以方便地从InSQL获取数据。因此,实时数据库系统已经成为石钢公司的一个统一开放、集成共享的钢铁生产过程实时信息平台,在此之上建立的应用系统越来越多。

    图1
  图1

  实现异种数据库和多种控制系统互连
  在数据采集方面,几乎涵盖了所有的自动化控制系统,从国外SIEMENS的WinCC、横河的CS1000\3000、AB的RSView、ABB的Freelance、Citect到国内的力控、浙大中控以及各种后台为关系型数据库的小型分散数据采集系统,都已经进入了实时数据库系统。通过自主开发的OPC Server,建立了InSQL与关系数据库的连接,将现场数据库的数据通过OPC方式进入InSQL,进而实现了对MS SQL Server、Access等关系型数据库的数据采集。同时控制工程网版权所有,开发了对WinCC的OPC Server进行读写的程序,借助SIEMENS控制系统的WinCC软件实现了离散数据的收集。
  在石钢公司内部,除了各种控制系统以外,还有一些分散的小型数据采集系统,其开发环境不同www.cechina.cn,采用的软件和后台数据库也不同,有VB、VC、力控、组态王等等。我们通过Visual basic自主开发了针对各种数据库的OPC Server,将现场数据库的数据通过OPC方式进入InSQL,进而实现了对MS SQL Server,Access,等关系型数据库及离散数据的实时采集。

  四级网络结构和网络安全设计
  第一级为各生产流程的各种自动化控制系统,主要由SIEMENS、ABB、AB、横河等控制系统、HMI及工业Ethernet、Profibus、L2通讯网络等构成,主要功能是对各工艺流程参数的采集和控制。
  第二级为远程IDAS计算机,这一层级的计算机安装了双网卡,采用星型网络拓扑结构,向下与生产过程控制系统的监控站HMI进行数据交换及数据转存与缓冲存储,向上通过以太网进入公司局域网,通过各二级站点交换机连接到InSQL数据服务器,实现对所有数据的上传。IDAS具有“存储转发”功能,当IDAS与InSQL通讯失败时,IDAS会将当前数据保存在本机硬盘,或保存指定的网络路径中CONTROL ENGINEERING China版权所有,通讯恢复后,IDAS再将保存数据传送到InSQL中,这样可保证数据的完整性。
  第三级为InSQL数据服务器和Web服务器,InSQL对数据进行压缩存储并作为对

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