基于Wincc的帶鋼生產信息管理系統

何宏宏，劉 新，孫潔香

（北京機械工業自動化研究所 機器人中心，北京 100120）

基于Wincc的帶鋼生產信息管理系統

何宏宏，劉 新，孫潔香

（北京機械工業自動化研究所 機器人中心，北京 100120）

介紹了帶鋼生產信息管理系統的系統結構和結構優點。給出了系統實現的主要3個方面，在最大程度上發揮了Wincc軟件的優勢，實現了數據庫和PLC的更有效的信息交互。

帶鋼生產信息管理系統；Wincc；數據庫；PLC；信息交互

0　引言

在國家對鋼鐵行業進行產品結構調整的大環境中，板帶生產企業需要將以往以量為主的生產理念轉變為以質取勝。而要實現這一理念的轉換，生產出高品質的產品就需要在基礎自動化級生產線的基礎上，加入信息流，使得市場需求和實際生產緊密的聯系在一起。

本論文介紹了以某電鍍錫生產線在實際生產中所面臨的生產與市場脫節、高耗能、低品質等問題為依據，結合現場實際情況，設計開發帶鋼生產信息管理系統的思路。

1　問題及需求分析

根據某電鍍錫生產線上述的生產與市場脫節、高耗能、低品質等主要問題，分析得出急需投入生產信息管理系統來解決這些問題。生產信息管理系統通過對生產數據的采集、分類，主要完成以下目標：

1）縮短訂單響應時間

關于計劃單的生成，需要一定的計算規則，這個將由企業級ERP信息管理軟件通過對訂單和庫存成品數據的分析計算來完成。生產信息管理系統盡管不涉及到計算，但是需要為ERP提供可靠的庫存成品數據。通過ERP與現場級帶鋼生產信息管理系統的銜接，縮短了訂單響應時間，提高了生產效率。

2）能耗監控

能耗也是困擾企業發展的一個重要因素，由于沒有能耗監控，能耗和產出不成正比，使得生產收益不能最大化。通過帶鋼生產信息管理系統以及增加信號采集設備，將能源信號通過PLC采集，然后進行分類、統計，根據每個生產班組進行記錄，將能耗和產出進行關聯，及時反映出能耗的狀態，以便出現問題及時預警解決。

3）質量跟蹤與評定

由于客戶對產品質量的需求越來越嚴格，通常情況下都要求產品的信息可追溯期至少一年的時間，而人工記錄方式存在著工作量大、錯誤率高、不便于長時間保存等缺點，通過投入帶鋼生產信息管理系統，將自動生成成品信息庫。根據客戶要求對數據庫進行合理的存儲維護，可以實現至少一年及更長時間的信息可追溯期。同時，對成品信息庫中每個成品的缺陷信息進行分析歸類，可以自動判定每個成品的等級，為銷售和訂單再生產提供依據。

圖1　功能結構圖

2　信息管理系統結構設計方案

基于上述的問題及需求分析，明確了系統要完成的任務，要實現這些任務需要對信息管理系統首先進行一個結構上的設計，使得系統便于操作維護。系統的結構主要包括了軟件結構和硬件結構，現介紹如下。

2.1軟件系統結構

信息管理系統按照其功能模塊主要分為：登陸模塊、用戶管理模塊、生產業務操作模塊、歷史數據模塊、能耗管理模塊、缺陷信息統計模塊、報表模塊。而其中最重要的生產業務操作模塊又包括了計劃單模塊、來料信息采集模塊、成品信息采集模塊、成品信息分類模塊、回退模塊。其結構如圖1所示。

在系統中這些模塊的數據并非是獨立的，之間都有著一定的聯系，所以在建立數據庫時就要根據這些關系做到簡單、唯一、不重復，這樣能在很大程度上減少數據庫的維護成本。

同時一個完整的生產過程也是信息交互的一個周期，而這個交互周期中涉及到多個模塊之間的數據交互。這些數據的交互也就形成了系統設計需要的信息流，信息流的形成如圖2所示。

圖2　信息流程圖

圖中實線部分代表著主要生產信息之間的流向，并隨著工藝生產流程不斷的進行合并，產生新的生產數據，主要是后臺服務器及控制界面需要進行采集維護的數據；點線部分代表著用戶根據班組生產時間最終要看到的結果，將以報表的形式體現；點劃線部分代表著最終的生產數據還將影響到上一級計劃單的生成。

2.2硬件系統結構

系統硬件結構主要由系統服務器、數據庫服務器、工作站、以太網組成。其與基礎自動化級和ERP級的硬件關系圖如圖3所示。

系統采用已有的監控軟件平臺Wincc和SQL Server做為開發軟件，使用服務器和客戶機模式，故而具備以下的結構特點：

1）操作性

考慮到生產工藝的連續不間斷性，采用C/S結構服務器與操作工作站分開，并且有2臺操作工作站同時進行操作，符合現場實際情況，多處實時操作，既便于生產人員操作，又方便維護人員維護。同時這樣也能保證生產數據的完全性和準確性。

而且由于之前的監控系統工作人員已經熟練掌握，所以對于帶鋼生產信息管理系統的使用較于新的開發平臺能夠更快的進入狀態。

2）時效性

帶鋼生產信息管理系統和監控系統合二為一，在很大程度上縮短了二者之間的快速反應時間，從而達到了縮短周期的效果，同時也減少了開發成本。

3　信息管理系統實現方案

系統的實現在技術角度上來講主要包括了數據庫的操作、數據庫信息與PLC之間的信息交互、報表這三個方面。這也是系統的主要組成部分，解決了這三個問題就解決了系統的主要技術難題。

3.1數據庫的操作

由于Wincc自帶SQL SERVER數據庫，所以系統的實現過程將直接在SQL SERVER軟件平臺上進行數據庫操作。

首先是在SQL SERVER數據庫中新建數據庫test，數據庫test中新建來料信息表（PDI）、成品信息表（PDO）、上線信息表（OnlinePDI）、上線暫存信息表（TempPDI）、能耗統計表（Energy）、登陸信息統計表（LODE）。

圖3　硬件設備結構圖

其次，就是對數據庫的讀寫操作，這也是系統的重要組成部分，在每個步驟基本都要用到。利用VB提供的ADODB.Connection和ADODB.Recordset方法，實現VB對SQL數據庫的操作。為了實現客戶機也能對數據庫進行操作，在此采用用戶名密碼的方式訪問數據庫，而不采用以往的Wincc登陸方式訪問。

數據庫連接結構塊如下所示：

通過統一的鏈接結構快，根據lsqlstr語句的不同對不同的數據庫表進行查詢、添加、刪除等操作。

3.2與PLC的信息交互

將數據庫信息與PLC信息進行交互是這個系統的一個很重要的部分在信息流中，這里我們采用Wincc自帶的通訊接口，在變量管理的Simatic S7 Protocol Suite中的tcp/ip來實現與PLC的通訊，較之前的通過OPC. SimaticNET和STEP7通訊軟件進行組態并配置OPC Server，來實現與S7-400站點通訊方式更加的簡單、可靠。為了減少wincc信息交互壓力，要嚴格優化結構，盡可能的減少交互信息。

3.3報表

本系統報表采用了vbs語言調用Excel來實現報表的保存、打印功能。這是從實際用戶的需求出發實現的，用戶要求有可操作的報表格式，考慮到熟練程度，故選用了Excel作為其載體。而Wincc自帶的報表編輯器由于操作復雜而且不能直接保存成客戶需要的文件格式，故而沒有直接采用。

4　結束語

電鍍錫帶鋼生產信息管理系統的投入使用，將實際生產和客戶需求很好地結合在了一起，在很大程度上提高了生產效率，降低了生產成本，實現了信息的可追溯性，投入以來為生產廠家帶來了很大的經濟效益。

[1] 羅志鋼.基于WinCC6的二級系統設計實例[J].工業控制計算機, 2007,20：7.

[2] 蘇震,徐新樂,王克偉,孫林,應小昆,曹虎,沈明艷.基于VB的WinCC數據歸檔及報表輸出的研究和應用[J].新技術新工藝,2016,1.

[3] 徐志杰.基于高級編程語言WINCC復雜報表管理的實現[J].華電技術,2011,11.

The production information management system of strip steel based on Wincc

HE Hong-hong, LIU Xin, SUN Jie-xiang

TH166

A

1009-0134(2016)07-0129-03

2016-05-17

國家科技支撐計劃（2015BAF22B01）

何宏宏（1981 -），女，河北人，工程師，碩士，主要從事冶金自動化系統集成的研究。