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纺织行业系统中的应用
纺织行业系统中的应用
一、案例应用
1、行业背景
随着世界经济地稳步发展，中国纺织行业步入了自动化发展转型期，为企业带来前所未有的发展机遇同时，也面临众多不利因素，如原材料、能源成本的增长，贸易出口沿途不可抗拒的自然因素，相关限制性法规地不断颁布实施等，均促使企业加强信息化建设，提高其市场竞争力。目前,各生产装置均上有自控系统，将现场的生产数据工艺流程以动态画面形式展现在人们面前。实时监控已作为自动化行业的重要环节，也成为企业信息化建设的有利因素。
对于纺织行业概括地讲，主要存在以下几个问题：
1）生产数据没有有效共享，因而对影响生产过程的主要因素缺乏有效的监控手段。从各生产车间来看，各生产装置都上有PLC，但其数据只能显示在装置的操作站上，只有到生产现场的控制面板上，才能观察到生产数据。在车间办公室、调度室，或公司领导，都无法直接看到现场的生产数据。如果出差在外，想了解一下生产情况就更是无能为力了。
2）分散的“信息孤岛”无法进行集中化管理。由于各装置信息封闭，即使在同一车间，由于采用的是不同厂家，或同一厂家不同型号的PLC，彼此间没有数据通讯手段。这致使生产管理的各个环节脱节，生产管理部门不能及时、有效地了解生产状况，指导组织生产，这样可能造成一定的浪费
3）没有长期的历史数据存储。随着存储介质价格不断下降，保存海量历史数据成为可能。而PLC或操作站本身一般不具备存储能力，或者历史数据存储能力很有限，而长期的历史数据有助于事故的事后分析。
4）质量信息反馈滞后，导致加工成本增加。化验数据直接反映生产的质量情况，对指导生产具有非常重要的意义。目前这些数据没有进入计算机系统，只有在现场仪表上才能看到。这些数据需要通过电话或报表形式报送生产管理部门，造成信息迟滞，并且不方便进行对比分析，形成一定的信息资源浪费。因此及时准确地将质量数据反馈给装置操作人员和生产调度人员，可以保证有效地控制生产质量、降低生产成本。
5）综合统计分析和应用力度不够。各生产车间长期发展积累的数据是公司的巨大财富，它目前还是一个未被充分发掘利用的宝藏。大量的数据只被用于现场监控，而没有对这些数据进行统计分析
6）数据采集难度大。由于生产设备都成套采购或引进的，本企业对控制系统没有足够的资料的，增加了数据采集难度。
2、数据采集方案
1）系统网络结构图
根据不同数据采集对象接口的网络特性不同，采取不同组网方式。对于MPI接口方式，如果PLC位于电控室，将在每个电控室安装一台前置数采机，将电控室所有MPI接口PLC组成一个区域MPI网，通过CP5611卡与前置数采同相连；如果PLC位于生产线上，则需要每一个区域MPI网上接加一对MPI中继器，将此PLC连接到较近前置数采机上。对于RS232接口（串口或编程口），如果PLC位于电控室且与前置数采机距离较近（小于10m）时，可直接与计算机串口相连；对于距离较远，可在计算机和PLC端各增加一个RS232/RS485转换器，增加通讯距离。系统网络结构图如下所示：
系统总图
注：本文中是西门子PLC和三菱PLC为例，如为其他PLC应采用不同的接口方式
电控室及现场总线网络图
在电控室及现场总线网络图中是对所有现场组网情况的汇总，不是所有电控室都需要这几种组网方式。
2）与控制器的通讯协议：
•西门子
与西门子PLC采用MPI、DP、以太网等通讯方式，对于有些设备装置由于不能修改PLC参数，可以通过MPI网关进行间接通讯。
•三菱
对于三菱PLC将采用串行和以太网两种通讯方式为主，协议则以三菱专有的1C、2C、1E和3E为主。对于少数无法或不便于扩展通讯模块也可以采监听方式实现数据采集。
3、系统目标
实时数据平台建立后主要实现以下目标：
a) 建立公司的实时数据平台：对生产运行数据、设备数据等信息进行收集、存储。
b) 提供分析手段：对生产数据和相关的信息建立生产信息数据仓库；通过丰富的统计分析方法和手段对数据进行展示。
c) 运行模式：系统运行模式为B/S结构，查询功能在客户端无须安装软件，只要具有网络浏览器（IE6.0）即可使用；业务操作窗口根据业务处理方式、业务量的不同不安装客户端软件（只要具有网络浏览器（IE6.0）即可）和下载客户端控件两种方式完成系统的功能。
二、系统功能
数据采集：完成具有通讯接口生产设备的实时信息自动采集。对于没有通讯接口的重要数据，可以通过人工录入方式进入系统。
生产过程实时监测：对生产现场的实时情况进行实时监测，实时查询现场流程图、实时趋势和历史趋势；所有的实时数据都采集到信息中心的生产数据服务器中，在公司的局域网上发布生产现场的数据，具有相应权限的用户可以在局域网内浏览生产现场的实时数据，系统自动生成相关的数据报表。
生产指标监测：对采集的数据进行分析整理，把现场采集的实际数据与相关的生产指标项目进行对比，偏差过大时进行报警并记录。
为企业存储长期的历史数据：实时数据库可用于生产过程数据的自动采集、存储和监视。实时数据库可存储多年历史数据，并提供了客户端数据展示手段。实时数据库对于企业来说就如同飞机上的“黑匣子”。由于企业实时数据存放在统一的数据库中，企业中的所有人，无论在什么地方都可看到和分析相同的信息，客户端的应用程序可使用户很容易在企业级实施管理，诸如工艺改进、质量控制、故障定位维护等。通过实时数据库可集成现有的ERP、MIS等应用系统，在业务管理和实时生产之间起到桥梁作用，更好地实现企业数字化管理。
与现有管理软件系统集成：前面已经讲述如何将数据转储到ERP中。除了主动将数据送往关系库外，紫金桥实时数据库还提供了各种开放接口，通过这些接口第三方程序可以访问数据平台中的实时数据、历史数据、统计数据等。
Web浏览：系统具有Web发布功能，用紫金桥开发环境中生成的画面、脚本都可以通过Web方式进行浏览、操作。另外紫金桥软件还提供了ATL接口，在WEB服务端可以直接调用以访问实时数据库中的各种数据。通过紫金桥软件的安全管理机制可以杜绝非法用户对系统的访问。
提供开放式接口：实时数据库提供了大量的对外接口，有标准的OPC，DDE，ActiveX接口，也有API接口、VC++类库接口、Excel插件接口、驱动接口、COM组件接口、SQL接口等等。使用这些接口用户可以访问紫金桥实时数据库的历史数据、报警记录、位号记录等等数据，同时还可以轻松的把数据插入到Excel中，可以把数据导入到关系数据库中进行进一步的处理。
安全管理：系统提供了用户和安全区的机制对系统进行保护。该机制不但能保护应用系统的数据，还能对应用应用系统上的操作进行保护。紫金桥的安全管理系统可以对试图访问计算机的人员进行身份识别，防止特定数据被用户不适当地访问，并且提供一种简单而高效的方法来设置和维护应用系统的安全。
故障恢复：系统提供故障恢复功能。这里的故障是指紫金桥实时数据库在运行过程中，由于外部原因造成硬件故障。故障恢复则是指在硬件故障排除后，系统不需要人为干预，而能继续正常运行其中包括系统恢复和数据恢复。
三、应用效果
本解决方案应用于山东鲁丰织染有限公司，运行效果良好。通过本系统生产管理人员可以及时地了解生产运行情况，对调整生产计划及时满足客户需求发挥重要作用；由于可以对生产过程中车速、温度、张力、溶剂等进行记录分析，实现了对生产过程分析来改进工艺过程，提高生产率和产品质量；且对生产过程进行了有效的记录，避免由于单纯追求产量而引起的质量问题。采用B/S方式构建系统，方便信息获取及管理人员之间信息沟通。
1、行业背景
随着世界经济地稳步发展，中国纺织行业步入了自动化发展转型期，为企业带来前所未有的发展机遇同时，也面临众多不利因素，如原材料、能源成本的增长，贸易出口沿途不可抗拒的自然因素，相关限制性法规地不断颁布实施等，均促使企业加强信息化建设，提高其市场竞争力。目前,各生产装置均上有自控系统，将现场的生产数据工艺流程以动态画面形式展现在人们面前。实时监控已作为自动化行业的重要环节，也成为企业信息化建设的有利因素。
对于纺织行业概括地讲，主要存在以下几个问题：
1）生产数据没有有效共享，因而对影响生产过程的主要因素缺乏有效的监控手段。从各生产车间来看，各生产装置都上有PLC，但其数据只能显示在装置的操作站上，只有到生产现场的控制面板上，才能观察到生产数据。在车间办公室、调度室，或公司领导，都无法直接看到现场的生产数据。如果出差在外，想了解一下生产情况就更是无能为力了。
2）分散的“信息孤岛”无法进行集中化管理。由于各装置信息封闭，即使在同一车间，由于采用的是不同厂家，或同一厂家不同型号的PLC，彼此间没有数据通讯手段。这致使生产管理的各个环节脱节，生产管理部门不能及时、有效地了解生产状况，指导组织生产，这样可能造成一定的浪费
3）没有长期的历史数据存储。随着存储介质价格不断下降，保存海量历史数据成为可能。而PLC或操作站本身一般不具备存储能力，或者历史数据存储能力很有限，而长期的历史数据有助于事故的事后分析。
4）质量信息反馈滞后，导致加工成本增加。化验数据直接反映生产的质量情况，对指导生产具有非常重要的意义。目前这些数据没有进入计算机系统，只有在现场仪表上才能看到。这些数据需要通过电话或报表形式报送生产管理部门，造成信息迟滞，并且不方便进行对比分析，形成一定的信息资源浪费。因此及时准确地将质量数据反馈给装置操作人员和生产调度人员，可以保证有效地控制生产质量、降低生产成本。
5）综合统计分析和应用力度不够。各生产车间长期发展积累的数据是公司的巨大财富，它目前还是一个未被充分发掘利用的宝藏。大量的数据只被用于现场监控，而没有对这些数据进行统计分析
6）数据采集难度大。由于生产设备都成套采购或引进的，本企业对控制系统没有足够的资料的，增加了数据采集难度。
2、数据采集方案
1）系统网络结构图
根据不同数据采集对象接口的网络特性不同，采取不同组网方式。对于MPI接口方式，如果PLC位于电控室，将在每个电控室安装一台前置数采机，将电控室所有MPI接口PLC组成一个区域MPI网，通过CP5611卡与前置数采同相连；如果PLC位于生产线上，则需要每一个区域MPI网上接加一对MPI中继器，将此PLC连接到较近前置数采机上。对于RS232接口（串口或编程口），如果PLC位于电控室且与前置数采机距离较近（小于10m）时，可直接与计算机串口相连；对于距离较远，可在计算机和PLC端各增加一个RS232/RS485转换器，增加通讯距离。系统网络结构图如下所示：
注：本文中是西门子PLC和三菱PLC为例，如为其他PLC应采用不同的接口方式
在电控室及现场总线网络图中是对所有现场组网情况的汇总，不是所有电控室都需要这几种组网方式。
2）与控制器的通讯协议：
•西门子
与西门子PLC采用MPI、DP、以太网等通讯方式，对于有些设备装置由于不能修改PLC参数，可以通过MPI网关进行间接通讯。
•三菱
对于三菱PLC将采用串行和以太网两种通讯方式为主，协议则以三菱专有的1C、2C、1E和3E为主。对于少数无法或不便于扩展通讯模块也可以采监听方式实现数据采集。
3、系统目标
实时数据平台建立后主要实现以下目标：
a) 建立公司的实时数据平台：对生产运行数据、设备数据等信息进行收集、存储。
b) 提供分析手段：对生产数据和相关的信息建立生产信息数据仓库；通过丰富的统计分析方法和手段对数据进行展示。
c) 运行模式：系统运行模式为B/S结构，查询功能在客户端无须安装软件，只要具有网络浏览器（IE6.0）即可使用；业务操作窗口根据业务处理方式、业务量的不同不安装客户端软件（只要具有网络浏览器（IE6.0）即可）和下载客户端控件两种方式完成系统的功能。
二、系统功能
数据采集：完成具有通讯接口生产设备的实时信息自动采集。对于没有通讯接口的重要数据，可以通过人工录入方式进入系统。
生产过程实时监测：对生产现场的实时情况进行实时监测，实时查询现场流程图、实时趋势和历史趋势；所有的实时数据都采集到信息中心的生产数据服务器中，在公司的局域网上发布生产现场的数据，具有相应权限的用户可以在局域网内浏览生产现场的实时数据，系统自动生成相关的数据报表。
为企业存储长期的历史数据：实时数据库可用于生产过程数据的自动采集、存储和监视。实时数据库可存储多年历史数据，并提供了客户端数据展示手段。实时数据库对于企业来说就如同飞机上的“黑匣子”。由于企业实时数据存放在统一的数据库中，企业中的所有人，无论在什么地方都可看到和分析相同的信息，客户端的应用程序可使用户很容易在企业级实施管理，诸如工艺改进、质量控制、故障定位维护等。通过实时数据库可集成现有的ERP、MIS等应用系统，在业务管理和实时生产之间起到桥梁作用，更好地实现企业数字化管理。
Web浏览：系统具有Web发布功能，用紫金桥开发环境中生成的画面、脚本都可以通过Web方式进行浏览、操作。另外紫金桥软件还提供了ATL接口，在WEB服务端可以直接调用以访问实时数据库中的各种数据。通过紫金桥软件的安全管理机制可以杜绝非法用户对系统的访问。
提供开放式接口：实时数据库提供了大量的对外接口，有标准的OPC，DDE，ActiveX接口，也有API接口、VC++类库接口、Excel插件接口、驱动接口、COM组件接口、SQL接口等等。使用这些接口用户可以访问紫金桥实时数据库的历史数据、报警记录、位号记录等等数据，同时还可以轻松的把数据插入到Excel中，可以把数据导入到关系数据库中进行进一步的处理。
安全管理：系统提供了用户和安全区的机制对系统进行保护。该机制不但能保护应用系统的数据，还能对应用应用系统上的操作进行保护。紫金桥的安全管理系统可以对试图访问计算机的人员进行身份识别，防止特定数据被用户不适当地访问，并且提供一种简单而高效的方法来设置和维护应用系统的安全。
故障恢复：系统提供故障恢复功能。这里的故障是指紫金桥实时数据库在运行过程中，由于外部原因造成硬件故障。故障恢复则是指在硬件故障排除后，系统不需要人为干预，而能继续正常运行其中包括系统恢复和数据恢复。
三、应用效果
本解决方案应用于山东鲁丰织染有限公司，运行效果良好。通过本系统生产管理人员可以及时地了解生产运行情况，对调整生产计划及时满足客户需求发挥重要作用；由于可以对生产过程中车速、温度、张力、溶剂等进行记录分析，实现了对生产过程分析来改进工艺过程，提高生产率和产品质量；且对生产过程进行了有效的记录，避免由于单纯追求产量而引起的质量问题。采用B/S方式构建系统，方便信息获取及管理人员之间信息沟通。