太鋼型材廠二三級(jí)系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙小彥， 李小龍， 程 霄

（山西云時(shí)代太鋼信息自動(dòng)化技術(shù)有限公司， 山西 太原 030003）

目前，鋼鐵行業(yè)進(jìn)入微利時(shí)代，為了加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部的精細(xì)化管理，提高企業(yè)競爭力，太鋼在各生產(chǎn)工序規(guī)劃并實(shí)施了產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)平臺(tái)，縱向打通了企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略層與現(xiàn)場操作層之間的銜接，橫向貫通了原料進(jìn)廠至成品發(fā)貨各道工序的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)協(xié)調(diào)有序地進(jìn)行。太鋼型材廠同步實(shí)施了與產(chǎn)銷系統(tǒng)配套的MES系統(tǒng)，但由于型材廠大部分生產(chǎn)機(jī)組自動(dòng)化程度較低，且沒有過程控制系統(tǒng)，導(dǎo)致實(shí)績生產(chǎn)數(shù)據(jù)均靠人工在三級(jí)進(jìn)行錄入。三級(jí)生成的生產(chǎn)計(jì)劃也無法自動(dòng)下發(fā)，這些問題嚴(yán)重影響和制約了三級(jí)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，因此，設(shè)計(jì)和開發(fā)二級(jí)系統(tǒng)與三級(jí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊接口是非常必要的。

本文根據(jù)太鋼型材廠生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和業(yè)務(wù)需要，設(shè)計(jì)并開發(fā)了二三級(jí)接口系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括L2系統(tǒng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)接口中間件及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(L1級(jí))三部分，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)實(shí)績數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和跟蹤管理，達(dá)到了生產(chǎn)管理更加透明化、精細(xì)化和規(guī)范化的目的。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于型材廠開發(fā)的二三級(jí)接口系統(tǒng)主要是接收三級(jí)下發(fā)的信息以及二三級(jí)之間的其他通訊信息，而二級(jí)系統(tǒng)則會(huì)向三級(jí)系統(tǒng)提供生產(chǎn)過程的相關(guān)信息。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為三部分：

1）L2系統(tǒng)平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)管理、PDI數(shù)據(jù)接收與下傳L1、停機(jī)信息、生產(chǎn)計(jì)劃接收、產(chǎn)線物料跟蹤、匹配生產(chǎn)實(shí)績等功能。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

2）數(shù)據(jù)接口中間件。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從L1到L2、L2到L3的傳輸，并生成可追溯的數(shù)據(jù)記錄與日志。

3）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（L1級(jí)）。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場各種PLC或者儀表信號(hào)、編碼器信號(hào)數(shù)據(jù)的采集。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

L2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要跟蹤是從型鋼入爐、出爐、軋制溫度、精度、離開等跟蹤信息，同時(shí)進(jìn)行各作業(yè)狀態(tài)變更的檢查和接收、各作業(yè)時(shí)間的計(jì)算以及生產(chǎn)作業(yè)過程中的各種實(shí)績值進(jìn)行收集（加熱爐溫度、退火溫度），并向MES系統(tǒng)發(fā)送生產(chǎn)實(shí)績和運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。L2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)先接收計(jì)劃，從而開始組織生產(chǎn)。L2各應(yīng)用模塊功能如下：

1）生產(chǎn)計(jì)劃管理模塊。對(duì)從MES接收到的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行管理，能夠按照爐號(hào)、材料號(hào)、計(jì)劃號(hào)等信息進(jìn)行計(jì)劃篩選。能夠向MES發(fā)送計(jì)劃請求、刪除生產(chǎn)計(jì)劃。

2）生產(chǎn)實(shí)績管理模塊。對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程信息進(jìn)行采集和管理，并向MES發(fā)送生產(chǎn)實(shí)績。

3）歷史數(shù)據(jù)管理模塊。對(duì)歷史生產(chǎn)信息進(jìn)行跟蹤和管理。

4）停機(jī)實(shí)績模塊。對(duì)停機(jī)相關(guān)的實(shí)績信息進(jìn)行管理，并向MES發(fā)送停機(jī)實(shí)績。

L2系統(tǒng)都是通過接口中間件與MES系統(tǒng)及現(xiàn)場西門子系列PLC系統(tǒng)連接，接收生產(chǎn)計(jì)劃，采集并上傳實(shí)時(shí)生產(chǎn)實(shí)績和質(zhì)量數(shù)據(jù)，部分無法自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)最終的系統(tǒng)功能需求在L2系統(tǒng)中人工錄入，數(shù)據(jù)保存到相應(yīng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。圖2表示L2系統(tǒng)與其他各系統(tǒng)的通訊。

圖2 L2系統(tǒng)與其他各系統(tǒng)的通訊

本系統(tǒng)采用自主開發(fā)的接口中間件TAGAUTOCOMM，其核心采用Socket通信機(jī)制。Socket是一種“打開—讀/寫—關(guān)閉”模式，服務(wù)器和客戶端各自維護(hù)一個(gè)“文件”，在建立連接打開后，可以向自己文件寫入內(nèi)容供對(duì)方讀取或者讀取對(duì)方內(nèi)容，通訊結(jié)束時(shí)關(guān)閉文件[1，2]。L2與MES系統(tǒng)的通訊程序完成如下的功能：

1）對(duì)發(fā)送給MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)成MES系統(tǒng)要求的格式。

2）接收到MES系統(tǒng)下發(fā)的計(jì)劃數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)類型、量綱進(jìn)行轉(zhuǎn)換，進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)并將生產(chǎn)實(shí)績反饋回MES系統(tǒng)。3 應(yīng)用效果

自主開發(fā)的二三級(jí)接口系統(tǒng)在太鋼型材廠各生產(chǎn)工序正式投入運(yùn)行，運(yùn)行實(shí)踐表明，接口系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，未發(fā)生接口數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，接口數(shù)據(jù)處理日志記錄便于系統(tǒng)維護(hù)和接口錯(cuò)誤原因分析。接口系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的生產(chǎn)組織和數(shù)據(jù)采集、精細(xì)的生產(chǎn)控制和物料跟蹤以及有序、規(guī)范的生產(chǎn)管理[3]，提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率和工作效率，使企業(yè)管理更加透明化、精細(xì)化和規(guī)范化。

[1]張書亭，楊建軍，鄒學(xué)禮.面向敏捷制造車間的制造執(zhí)行系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2000（3）：1-3.

[2]李泰.過程控制在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化工程，2009（4）：128-131.

[3]Joseph Mayo.C號(hào)技術(shù)內(nèi)幕[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.