大型冷連軋生產(chǎn)線PCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口集成

何宏宏，聶爾來(lái)，劉 新

（北京機(jī)械自動(dòng)化研究所 機(jī)器人中心，北京 110120）

大型冷連軋生產(chǎn)線PCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口集成

何宏宏，聶爾來(lái)，劉 新

（北京機(jī)械自動(dòng)化研究所 機(jī)器人中心，北京 110120）

0 引言

隨著基礎(chǔ)自動(dòng)化不斷推進(jìn),過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。如何在保證數(shù)據(jù)及時(shí)準(zhǔn)確的情況下,規(guī)范簡(jiǎn)化系統(tǒng)間的接口是制造執(zhí)行系統(tǒng)面臨的問(wèn)題。本論文以大型冷連軋生產(chǎn)線為研究對(duì)象,解決了系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口集成的規(guī)范簡(jiǎn)化問(wèn)題。

1 數(shù)據(jù)信息的要求

數(shù)據(jù)信息的提取傳遞是各系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ),因此必須保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、完整性和長(zhǎng)久性。同時(shí)為了方便系統(tǒng)擴(kuò)展,我們還必須保證信息接口的規(guī)范化。

1)信息接口的規(guī)范化。系統(tǒng)之間以及功能模塊之間以O(shè)RB (Object Request Broker)作為信息訪問(wèn)的接口協(xié)議,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能模塊的即插即用。

2)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。由于冷連軋生產(chǎn)線的連續(xù)不間斷性,我們必須保證帶鋼在進(jìn)入下一個(gè)工藝段前的質(zhì)量或速度等參數(shù)數(shù)據(jù),通過(guò)這些數(shù)據(jù)對(duì)帶鋼進(jìn)行分析,以便作出正確的結(jié)論,并且生產(chǎn)計(jì)劃及具體生產(chǎn)任務(wù)要做出動(dòng)態(tài)調(diào)整、及時(shí)傳輸?shù)缴a(chǎn)車(chē)間。

3)數(shù)據(jù)集成的完整性和長(zhǎng)久性。考慮到鋼鐵行業(yè)特別是帶鋼的產(chǎn)品及生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)特點(diǎn),對(duì)于產(chǎn)品在每個(gè)工藝段狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),如何確保產(chǎn)品在任意階段都能夠查看該產(chǎn)品之前所經(jīng)歷的所有數(shù)據(jù)的完整性。考慮到鋼鐵行業(yè)的特殊性,歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)要求保存時(shí)間不少于幾年,以便通過(guò)歷史數(shù)據(jù)對(duì)下一階段的生產(chǎn)計(jì)劃做出正確的分析和評(píng)價(jià)。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)支持開(kāi)發(fā)環(huán)境

系統(tǒng)數(shù)據(jù)需要一個(gè)安全、穩(wěn)定、可靠的支撐開(kāi)發(fā)環(huán)境。系統(tǒng)支撐開(kāi)發(fā)環(huán)境除了要具備安全穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)外,還應(yīng)該具備高速的特點(diǎn),為帶鋼連續(xù)生產(chǎn)線MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)能及時(shí)快速地分析執(zhí)行提供必要的前提條件。系統(tǒng)軟硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境如下表所示:

組成部分實(shí)現(xiàn)硬服務(wù)器IBM System x3500服務(wù)器客戶(hù)機(jī)研華工控機(jī)件網(wǎng)絡(luò)千兆以太網(wǎng)服務(wù)器操作系統(tǒng)Microsoft Windows Server 2003軟服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server2005、SQL Server 2000客戶(hù)端操作系統(tǒng)Windows 2000/XP件客戶(hù)端應(yīng)用程序Visual Studio 2005、WinCC客戶(hù)端軟件、SQL 2005客戶(hù)端軟件通訊中間軟件Connectivity Pack 6.1

3 數(shù)據(jù)接口的實(shí)現(xiàn)

在過(guò)程控制系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中,下位機(jī)使用SIEMENS S7-400 PLC完成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理,上位機(jī)系統(tǒng)采用WinCC V6.0 Service Pack 3平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可視化監(jiān)控、提取和存儲(chǔ)。上位機(jī)采用了客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu),WinCC服務(wù)器負(fù)責(zé)從下位機(jī)采集、處理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù);客戶(hù)端從服務(wù)器上共享/訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù),并進(jìn)行數(shù)據(jù)的組態(tài)和運(yùn)行監(jiān)控,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將PLC實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理,在上位機(jī)上已畫(huà)面形式顯示。PLC系統(tǒng)根據(jù)操作人員從操作界面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。

1)數(shù)據(jù)采集(利用Wincc實(shí)現(xiàn)該過(guò)程)

WinCC數(shù)據(jù)提取是通過(guò)內(nèi)部的OPC連接PLC系統(tǒng),通過(guò)兩種途徑將下位機(jī)采集到的數(shù)據(jù)保存到WinCC的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。一種途徑是使用變量記錄和報(bào)警記錄將所采集的數(shù)據(jù)歸到歷史動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中,適合于連續(xù)模擬量比如電壓、電流等數(shù)據(jù);另一種是使用VBS語(yǔ)言和ADODB控件,將數(shù)據(jù)歸到WinCC歷史數(shù)據(jù)庫(kù)或是MES系統(tǒng)所使用的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中,適合于開(kāi)關(guān)變量及經(jīng)運(yùn)算或采集到的數(shù)字信號(hào),寫(xiě)入自己編寫(xiě)的數(shù)據(jù)庫(kù)中,以便調(diào)用。我們主要側(cè)重于歸檔數(shù)據(jù)庫(kù)的讀取和第二種方法中的讀寫(xiě)功能。這里以故障診斷信息為例來(lái)說(shuō)明如何使用VBS語(yǔ)言和ADODB控件保存數(shù)據(jù)。其流程圖如圖1所示。

圖 1 原始數(shù)據(jù)讀取

其中,采集原始數(shù)據(jù)的開(kāi)始觸發(fā)條件為PLC定義的標(biāo)志位,當(dāng)下位機(jī)判斷本生產(chǎn)段的所有鋼卷信息數(shù)據(jù)采集完畢后,標(biāo)志位置1。WinCC讀取程序觸發(fā)判斷為1則開(kāi)始分別讀取相應(yīng)I/O點(diǎn)的數(shù)據(jù),并按照規(guī)定判斷數(shù)據(jù)是否正常,如果不正常則觸發(fā)故障診斷模塊,并給出原因及解決方法退出程序,若常則開(kāi)始寫(xiě)數(shù)據(jù),把一部分?jǐn)?shù)據(jù)分別寫(xiě)到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和FCS系統(tǒng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù),在寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)操作完成后,將判斷操作是否正常,并及時(shí)給出提示信息,操作完成后標(biāo)志位置0。在寫(xiě)數(shù)據(jù)之前,由于PLC傳輸?shù)亩际菙?shù)字信息,所以需要將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成所需要的文字信息或者需要的格式,這些信息的設(shè)定將在FCS系統(tǒng)中設(shè)定完成。

2)接口集成(利用Connectivity Pack-Server實(shí)現(xiàn)該過(guò)程)

利用Connectivity Pack-Server來(lái)實(shí)現(xiàn)接口集成讀取WinCC數(shù)據(jù)信息是本系統(tǒng)的一大特點(diǎn)。Connectivity Pack-Server作為WinCC連通性軟件,使用它可啟用對(duì) WinCC 在線和歸檔數(shù)據(jù)的授權(quán)訪問(wèn)。WinCC OLE DB提供者使得訪問(wèn)過(guò)程值和報(bào)警歸檔成為可能,可以將數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的壓縮數(shù)據(jù)讀取為解壓縮數(shù)據(jù)。

訪問(wèn)可發(fā)生在連通性軟件包客戶(hù)機(jī)有以下不同的組態(tài),在此我們采用WinCC 軟件中的組態(tài)直接訪問(wèn)WinCC歸檔數(shù)據(jù)。通過(guò)諸如 Visual Basic、VBScript 或 VBA 創(chuàng)建應(yīng)用程序使用 ADO DB與WinCC OLE DB 提供者進(jìn)行通訊。由于FCS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件為Visual Studio 2005,為了減少運(yùn)行接口,我們將使用Visual Studio 2005開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接口集成。

OLE DB 是用于快速訪問(wèn)不同數(shù)據(jù)庫(kù)的公開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)。它與數(shù)據(jù)庫(kù)是否為關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)關(guān)。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)提供者,在 OLE DB 級(jí)別和數(shù)據(jù)庫(kù)之間建立連接。對(duì)于 ActiveX 數(shù)據(jù)對(duì)象(ADO),通過(guò)連接對(duì)象建立應(yīng)用程序和歸檔數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接。這里的一個(gè)重要參數(shù)是 ConnectionString。ConnectionString 包含使用 OLE DB 提供者訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有必需信息。

下面為系統(tǒng)接口集成類(lèi)程序的遠(yuǎn)程讀取壓縮數(shù)據(jù)部分程序,說(shuō)明通過(guò) OLE DB進(jìn)行訪問(wèn)Wincc歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。

讀取壓縮數(shù)據(jù)為:

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)使用Visual Studio 2005 和SQL 知識(shí)開(kāi)發(fā)訪問(wèn)WinCC歸檔數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了接口的集成。Connectivity Pack-Server 6.1和WinCC的使用,既降低了開(kāi)發(fā)成本又減少了系統(tǒng)故障可能性,同時(shí)該集成接口滿(mǎn)足了前面系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)接口的要求。

The integrated data interface of PCS large-scale cold rolling production line

HE Hong-hong, NIE Er-lai，LIU Xin

介紹了大型冷連軋生產(chǎn)線FCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息接口的實(shí)現(xiàn)，軟件平臺(tái)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，特別是Wincc和Connectivity Pack的使用，將生產(chǎn)管理層與基礎(chǔ)層安全可靠地連接起來(lái)。

冷連軋；數(shù)據(jù)；信息接口；Wincc

何宏宏(1981－),女,河北張家口人,助理工程師,碩士,主要從事冶金工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)集成的研究與應(yīng)用工作。

TH166

B

1009-0134(2011)1(上)-0060-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(上).18

2010-09-22