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異構工業控制系統集成信息平臺解決方案

行業方案

       一個項目,經常是分一期、二期或者不同的工段建設而成,不同的工段的期次可能使用的是不同類型和品牌的控制產品系統,各系統有各自獨立的硬件、軟件和網絡系統,即使同一家公司的產品,由于生產時間不同,差別也較大,僅靠擴展原有的DCS難以將所有的系統統一到同一個網絡進行生產調度和控制。因此,在現有控制系統基礎需要上建立一套全項目調度生產信息管理(實時數據異構工業控制系統集成信息平臺解決方案庫)系統,即搭建一個集成信息平臺,能采集并存儲與主要流程相關的實時生產工藝數據,具有安全報警聯鎖裝置,并可實現實時信息顯示,提供快捷、高效的全部生產信息,以監控、指導各個工藝車間的生產,降低成本,實現穩產高產。

一、項目簡介

本項目為某化工集團公司集成信息平臺建設項目,目前該公司有10萬噸/年燒堿、10萬噸/年聚氯乙烯、20萬噸/年電石、7噸/年糊樹脂、2萬噸/年氯醋樹脂、10萬噸/年CPVC、6萬噸/年納米碳酸鈣等生產線,由于建設時期不同,先后采用了不同品牌的自控系統,導致數據無法共享,影響生產效率。為解決這個難題,優穩公司為其搭建全集成信息平臺,將各個異構的工業控制系統進行整合,實現信息共享,全局一致。目前本項目使用的各控制系統如表所示:


二、實施方案

針對項目情況,優穩公司提出實施方案分為三步走,第一步實現全項目數據采集,即數據網絡接線鋪設。第二步實現通訊,不同的控制系統采用不同的通訊方式。第三步建設網絡安全和生產信息收集管理系統。

1.全項目數據采集 

系統網絡連接圖如下:


每套系統都有對應的工程師站,將每套系統的工程師站連接到UWNTEK的任一工作站,工作站搭載優穩UWinTech軟件,作為一個網關設備,再通過優穩內部網絡共享至調度室的工作站。這樣設計可以讓設備一對一,使工程設計簡單化,并且使用同樣的軟件作為網關設備,后期易維護。

根據各控制系統的的分布,設計用光纖星型網絡將多套DCS統一接入中控室實時數據服務器。上位機軟件采用UWinTech軟件,設置安全監護、設備管理、生產過程模擬等多種功能,能在管理和生產之間起到橋梁作用,能夠有效地同時實現對全項目生產信息的采集。

2.建立通訊網絡 

項目使用的系統通訊主要采用兩種方式:OPC通訊和TCP/IP通訊,其中 MODBUS 485 RTU 通訊方式通過UW2132通訊服務器轉換成TCP/IP協議。 

2.1 OPC通訊

在總控室專門提供一臺工作站來與中控PVC系統通訊,中控PVC系統擁有一臺工程師站,作為OPC通訊的服務器。工作站作為OPC通訊的客戶端來讀取中控PVC系統工程師站的數據。結構圖如下:


工作站搭載優穩UWinTech軟件,通過OPC協議在軟件上讀取中控PVC系統數據,在通過優穩內部廣域網將數據共享至調度室的工程師站。從成本考慮,一臺工作站帶有三個網卡,可以與兩套設備通訊。此外,UW500中的一個系統可以升級后通過OPC通訊至調度室的系統。

2.2 TCP/IP通訊



上圖為南京力導系統,在總控室提供一臺工作站來與南京力導系統通訊,南京力導系統擁有一臺工程師站,作為TCP/IP通訊的服務器。工作站作為TCP/IP通訊的客戶端來讀取南京力導工程師站的數據。

工作站搭載優穩UWinTech軟件,通過TCP/IP協議在軟件上讀取南京力導系統數據,在通過優穩內部廣域網將數據共享至調度室的工程師站。從成本考慮,一臺工作站帶有三個網卡,可以與兩套設備通訊。

2.3 MODBUS RTU通訊

采用MODBUSRTU協議通訊時,為了后期減少通訊種類,并且通訊簡便,采用UW2132通訊服務器轉換通訊協議,轉換成TCP/IP通訊。


2.4 SQL通訊

SQL它可以在多個網絡連接上有效地交換數據和指令。支持4種協議:Shared Memory、TCP/IP、Named Pipes、Virtual Interface Adapter(VIA)。默認情況下,絕大多數版本的SQL Server啟用的網絡協議是TCP/IP協議和 Shared Memory協議。

3.信息平臺 

信息采集平臺的建設的最終目標是用于生產管理信息系統集成,最終實現公司管控一體化。采用UWinTech軟件,根據項目情況,基于調度生產信息管理的需求,同時滿足高性能、高可靠性、可擴展性的要求。

中控室的服務器提供客戶端,采集到數據和傳到實時數據庫和畫面組態界面進行分析、顯示和儲存;并在此基礎上實現數據共享、WEB發布。

3.1 中控室數據庫 

設置一臺服務器、多臺客戶端(操作站)。與辦公系統聯網時,還可以加網管、硬件防火墻、過濾路由器等設備。服務器配置雙網卡,雙重網絡熱備冗余。

一臺服務器的數據庫容量最大為200000點,操作站同理。數據采集后,集中儲存到服務器中,數據可按照工段和時間段分段儲存。服務器可通過設置進行手動或者自動備份,并隨時提供隸屬查詢功能。實時數據庫對不同的用戶劃分管理,進行用戶級別、密碼、區域設置,劃分多個安全區。系統提供組態功能,含各種圖示圖元、數據表、報表、聲光報警等功能。復雜功能還可通過內置的腳本編輯進行復雜計算,可進行事故追憶、事件報表等。

3.2 數據共享 

數據共享,實現了讓在不同地方使用不同計算機的用戶能夠讀取他人數據并進行各種操作、運算和分析。實現數據共享,可以使更多的人更充分地使用已有數據資源,減少資料收集、數據采集等重復勞動和相應費用,而把精力重點放在開發新的應用程序及系統集成上。

數據共享是提高信息資源利用率,避免在信息采集、存貯和管理上重復浪費的一個重要手段。其基礎是信息標準化和規范化,并用法律或法令形式予以保證。數據共享的效率依賴于信息系統的技術發展和傳輸技術的提高,必須嚴格在信息安全和保密的條件下實現。

3.3WEB發布

在生產監控過程中,除了標準的客戶/服務器(C/S)網絡應用方式,也可以用IE瀏覽器作為一個瘦客戶端(B/S)來瀏覽服務器的畫面,通過UWinTech提供的Web功能,用戶可以I從E瀏覽器上遠程訪問工程畫面,瀏覽的效果與在畫面運行系統View中看到的工程畫面完全相同,包含全部動態數據和動畫。而在客戶端并不需要安裝任何與UWinTech有關的軟件(僅僅使用瀏覽器即可)便可以在手機或者電腦上瀏覽畫面。

3.4系統擴展應用

數據庫系統可以通過在主控室的交換機,通過網線連接到硬件防火墻并與辦公系統服務器聯網,還可以通過WEB服務器連接到互聯網。

在這之上,可以建立有獨特要求的公司信息系統平臺,實現生產信息的網上采集、交換、分類、加工、處理等,形成網上協同工作環境,使公司相關部門隨時可以檢查現場重要的工藝數據,指導、監督工藝生產。

三、實施效果

在追求工業4.0或是中國智能制造2025的熱潮中,建立一套集中數據采集平臺對制造企業來講能為企業提高生產效率、降低成本、提升品質與服務,以達到透明化的管控、科學的數據分析和決策,實現管理智能化、自動化、信息化。

本項目在建立調度管理系統之后,能夠實時觀察到所有系統的生產信息,同步指導生產,加快生產節奏,使生產管理更加迅速、快捷、安全。







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