生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘要】對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，通過(guò)設(shè)計(jì)并構(gòu)建生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)的方式，能夠使生產(chǎn)計(jì)劃得到實(shí)時(shí)的接受，并根據(jù)計(jì)劃，對(duì)生產(chǎn)行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)組織與調(diào)整。同時(shí)，整個(gè)集成系統(tǒng)還支持根據(jù)爐次，對(duì)裝置運(yùn)行進(jìn)行實(shí)施動(dòng)態(tài)跟蹤，提供作業(yè)過(guò)程優(yōu)化方面的技術(shù)支持，最大限度的確保集成系統(tǒng)運(yùn)行的安全與可靠。文章依據(jù)這一實(shí)際情況，以鋼體企業(yè)實(shí)際情況為例，詳細(xì)闡述生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題與關(guān)鍵要點(diǎn)，望能夠引起重視。

【關(guān)鍵詞】生產(chǎn)自動(dòng)化；信息集成；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

伴隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)使得信息產(chǎn)業(yè)的更新、升級(jí)速度持續(xù)提升。為了能夠促使生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平得到不斷提高，鋼鐵企業(yè)大多在構(gòu)建自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)方面做出了大量的嘗試。但，當(dāng)前絕大部分鋼鐵企業(yè)所構(gòu)建的自動(dòng)化系統(tǒng)還存在一定的問(wèn)題，諸如通訊時(shí)效性不足、數(shù)據(jù)傳輸失真等，都對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行，以及鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)流程的穩(wěn)定開(kāi)展產(chǎn)生了不良的影響。為了能夠進(jìn)一步提高信息集成水平，本文結(jié)合我廠實(shí)際情況，構(gòu)建一套完整的生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)，并就該系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)及方法進(jìn)行了探討，望能夠進(jìn)一步提高系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率。

1、生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)部署在每個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的生產(chǎn)裝置當(dāng)中，基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)操作平臺(tái)，負(fù)責(zé)完成對(duì)生產(chǎn)裝置的操作與管理工作。同時(shí)，該系統(tǒng)還可作為生產(chǎn)裝置與生產(chǎn)管理部門之間進(jìn)行信息傳輸?shù)谋匾d體。整個(gè)生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)以Windows 2000以上版本為運(yùn)行環(huán)境，運(yùn)行結(jié)構(gòu)設(shè)置為C/S模式。其優(yōu)勢(shì)在于：除可以運(yùn)行在生產(chǎn)裝置獨(dú)立計(jì)算機(jī)上以外，還支持不同計(jì)算機(jī)的分布運(yùn)行。整個(gè)信息集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)置方案為3層模塊化結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不同層級(jí)模塊相互之間保持獨(dú)立關(guān)系，正常運(yùn)行期間支持獨(dú)立升級(jí)，從而使整個(gè)集成系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性、可靠性水平顯著提升。

按照以上思路，生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)配置為：第一層（下層），該層主要負(fù)責(zé)對(duì)控制區(qū)域內(nèi)各種DCS、PLC、儀表通訊現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息的采集作業(yè)，可稱之為數(shù)據(jù)通訊采集層；第二層（中層），該層主要負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)通訊采集層所傳遞的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，配合完成對(duì)歷史數(shù)據(jù)信息的儲(chǔ)存工作，可稱之為數(shù)據(jù)處理儲(chǔ)存層；第三層（上層），該層主要負(fù)責(zé)根據(jù)數(shù)據(jù)處理層所提供的處理結(jié)果，面向用戶顯示相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，同時(shí)配合完成對(duì)歷史趨勢(shì)的顯示、系統(tǒng)數(shù)據(jù)的查詢、調(diào)度數(shù)據(jù)的傳輸、以及生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表的輸出等，可稱之為數(shù)據(jù)應(yīng)用層。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題分析

2.1Web展現(xiàn)問(wèn)題分析

整個(gè)生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)通過(guò)配置Web服務(wù)器，搭載Windows 2010版本操作系統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)信息展現(xiàn)。同時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)IIS服務(wù)方式進(jìn)行配置，并安裝有基于VS.NET的操作平臺(tái)。按照以上方式，可確保整個(gè)集成系統(tǒng)操作運(yùn)行的實(shí)時(shí)性、直觀性、可靠性。從展現(xiàn)內(nèi)容的角度上來(lái)說(shuō)，我廠整個(gè)生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)側(cè)重于顯示對(duì)象為實(shí)時(shí)生產(chǎn)信息。信息構(gòu)成包括以下幾個(gè)方面：1）生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行信息；2）生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行信息；3）生產(chǎn)產(chǎn)品及輔料庫(kù)存信息；4）能源產(chǎn)耗信息；5）產(chǎn)品質(zhì)量信息；6）運(yùn)輸信息。信息的展現(xiàn)同時(shí)涉及到實(shí)時(shí)、歷史兩種類型。基于Web展現(xiàn)過(guò)程當(dāng)中，使控制系統(tǒng)實(shí)施數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)充分融合，從而展現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)裝置的運(yùn)行現(xiàn)狀。軟件設(shè)計(jì)中，將系統(tǒng)首頁(yè)以三欄模塊呈現(xiàn)。公司以及系統(tǒng)名稱在標(biāo)題欄中展現(xiàn)，總體信息模塊在樹(shù)型菜單中展現(xiàn)，并支持模塊的擴(kuò)展，產(chǎn)品日產(chǎn)情況以及信息發(fā)布通過(guò)內(nèi)容欄展示，以便相關(guān)人員能夠直觀的獲取信息。

2.2統(tǒng)計(jì)報(bào)表

無(wú)論是現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)還是歷史信息，均以點(diǎn)組態(tài)的方式儲(chǔ)存于報(bào)表當(dāng)中。每個(gè)點(diǎn)組態(tài)均有與之相對(duì)應(yīng)的位號(hào)名信息、描述信息、儲(chǔ)存信息，其對(duì)于提高信息儲(chǔ)存、獲取便捷性而言有重要價(jià)值。整個(gè)生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)建立在Excel 2007平臺(tái)基礎(chǔ)之上進(jìn)行組態(tài)運(yùn)行，可通過(guò)組態(tài)、運(yùn)行兩種方式執(zhí)行。由于硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)劃分為3層模塊運(yùn)行，因而管理人員無(wú)需停止數(shù)據(jù)通訊、儲(chǔ)存，即可完成對(duì)報(bào)表的編輯與輸出作業(yè)。在報(bào)表的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，操作人員可自定義報(bào)表菜單中點(diǎn)擊、選取、并打開(kāi)報(bào)表，系統(tǒng)根據(jù)組態(tài)信息，對(duì)報(bào)表類型進(jìn)行識(shí)別，從而顯示與該類型報(bào)表相對(duì)應(yīng)的對(duì)話框。在此基礎(chǔ)之上，運(yùn)行管理工具根據(jù)組態(tài)信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢與計(jì)算，并將數(shù)據(jù)自動(dòng)填充至關(guān)鍵位置。操作員可支持對(duì)數(shù)據(jù)的查看、錄入、以及保存，所保存數(shù)據(jù)還可提供給其他報(bào)表加以使用。

2.3信息推理問(wèn)題分析

由于整個(gè)生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)需要面向?qū)崟r(shí)應(yīng)用的崗位以及操作人員，因此，為體現(xiàn)信息系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性特點(diǎn)，就要求提高整個(gè)系統(tǒng)在信息查詢方面的相應(yīng)速度。但從系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的角度上來(lái)說(shuō)，部分?jǐn)?shù)據(jù)以較大規(guī)模的數(shù)據(jù)庫(kù)為來(lái)源，直接查詢與提取數(shù)據(jù)可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)速度產(chǎn)生不良的影響。針對(duì)該情況，在該生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，引入了后臺(tái)預(yù)備提取模塊，該模塊結(jié)合分廠工藝設(shè)備對(duì)應(yīng)運(yùn)行參數(shù)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的推理分析以及結(jié)果儲(chǔ)存加以同步處理。同時(shí)，后臺(tái)推理程序能夠在系統(tǒng)任務(wù)計(jì)劃的不同時(shí)間中自動(dòng)啟動(dòng)，一方面可確保信息響應(yīng)的實(shí)時(shí)性，另一方面可避免因信息提取而產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)過(guò)忙問(wèn)題。

2.4過(guò)程跟蹤問(wèn)題分析

在每個(gè)生產(chǎn)作業(yè)實(shí)施期間，過(guò)程監(jiān)控要求實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的功能：其一，對(duì)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，并配合對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事件的檢測(cè)，同時(shí)計(jì)算工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)自動(dòng)化水平，顯示運(yùn)行過(guò)程。與此同時(shí)，還需要提供執(zhí)行操作員指南功能。以精煉爐為例，過(guò)程跟蹤需要涉及以下多個(gè)階段：第一階段為等待階段，期間所涉及到的跟蹤信息包括工藝區(qū)域標(biāo)號(hào)信息、爐次標(biāo)號(hào)信息、鋼種標(biāo)號(hào)信息、工藝階段標(biāo)號(hào)信息、預(yù)測(cè)處理結(jié)束時(shí)間信息；第二階段為鋼包到達(dá)階段，期間所涉及到的跟蹤信息包括數(shù)據(jù)一致性信息、以到爐次信息、測(cè)溫取樣信息、加料信息、檢查設(shè)定點(diǎn)信息；第三階段為加熱處理階段，期間所涉及到的跟蹤信息包括測(cè)溫取樣信息、合金計(jì)算信息、主/輔料添加信息、到達(dá)目標(biāo)溫度信息；第四階段為爐次結(jié)束階段，期間所涉及到的跟蹤信息主要為對(duì)產(chǎn)生爐次報(bào)表信息的檢查。

3、結(jié)束語(yǔ)

整個(gè)生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)能夠妥善滿足不同用戶對(duì)于信息獲取的需求。系統(tǒng)能夠面向生產(chǎn)計(jì)劃部門、調(diào)度部門、領(lǐng)導(dǎo)管理者、以及相關(guān)生產(chǎn)人員使用。整套生產(chǎn)自動(dòng)化信息集成系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，實(shí)時(shí)且有效的面向各個(gè)生產(chǎn)崗位提供了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況，在促進(jìn)生產(chǎn)指揮協(xié)調(diào)性以及生產(chǎn)運(yùn)行順利開(kāi)展方面發(fā)揮了重要的意義與價(jià)值。同時(shí)顯示，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行中，表現(xiàn)出了包括信息覆蓋全面、信息展示直觀、操作簡(jiǎn)單便捷、查詢方便等特點(diǎn)，具有進(jìn)一步推廣應(yīng)用的價(jià)值，望能夠引起各方人員的特別關(guān)注與重視。

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