大型冷连轧生产线PCS系统数据接口集成

2011-05-11何宏宏聂尔来

制造业自动化 2011年1期

关键词：客户机提供者组态

何宏宏，聂尔来，刘新

（北京机械自动化研究所机器人中心，北京 110120）

大型冷连轧生产线PCS系统数据接口集成

何宏宏，聂尔来，刘新

（北京机械自动化研究所机器人中心，北京 110120）

0 引言

随着基础自动化不断推进,过程自动化控制系统在钢铁行业中的应用也越来越广泛。如何在保证数据及时准确的情况下,规范简化系统间的接口是制造执行系统面临的问题。本论文以大型冷连轧生产线为研究对象,解决了系统数据接口集成的规范简化问题。

1 数据信息的要求

数据信息的提取传递是各系统运行的基础,因此必须保证数据传输的实时性、完整性和长久性。同时为了方便系统扩展,我们还必须保证信息接口的规范化。

1)信息接口的规范化。系统之间以及功能模块之间以ORB (Object Request Broker)作为信息访问的接口协议,实现系统功能模块的即插即用。

2)数据传输的实时性。由于冷连轧生产线的连续不间断性,我们必须保证带钢在进入下一个工艺段前的质量或速度等参数数据,通过这些数据对带钢进行分析,以便作出正确的结论,并且生产计划及具体生产任务要做出动态调整、及时传输到生产车间。

3)数据集成的完整性和长久性。考虑到钢铁行业特别是带钢的产品及生产经营特点,对于产品在每个工艺段状态数据的存储,如何确保产品在任意阶段都能够查看该产品之前所经历的所有数据的完整性。考虑到钢铁行业的特殊性,历史生产数据要求保存时间不少于几年,以便通过历史数据对下一阶段的生产计划做出正确的分析和评价。

2 系统数据支持开发环境

系统数据需要一个安全、稳定、可靠的支撑开发环境。系统支撑开发环境除了要具备安全稳定可靠的特点外,还应该具备高速的特点,为带钢连续生产线MES系统的数据能及时快速地分析执行提供必要的前提条件。系统软硬件开发环境如下表所示:

组成部分实现硬服务器IBM System x3500服务器客户机研华工控机件网络千兆以太网服务器操作系统Microsoft Windows Server 2003软服务器数据库SQL Server2005、SQL Server 2000客户端操作系统Windows 2000/XP件客户端应用程序Visual Studio 2005、WinCC客户端软件、SQL 2005客户端软件通讯中间软件Connectivity Pack 6.1

3 数据接口的实现

在过程控制系统的监控系统中,下位机使用SIEMENS S7-400 PLC完成现场监测、数据处理,上位机系统采用WinCC V6.0 Service Pack 3平台实现对现场数据可视化监控、提取和存储。上位机采用了客户机/服务器的体系结构,WinCC服务器负责从下位机采集、处理和存储数据;客户端从服务器上共享/访问数据库,并进行数据的组态和运行监控,通过网络将PLC实时采集的数据进行各种处理,在上位机上已画面形式显示。PLC系统根据操作人员从操作界面进行现场设备的控制。

1)数据采集(利用Wincc实现该过程)

WinCC数据提取是通过内部的OPC连接PLC系统,通过两种途径将下位机采集到的数据保存到WinCC的历史数据库。一种途径是使用变量记录和报警记录将所采集的数据归到历史动态数据库中,适合于连续模拟量比如电压、电流等数据;另一种是使用VBS语言和ADODB控件,将数据归到WinCC历史数据库或是MES系统所使用的服务器数据库中,适合于开关变量及经运算或采集到的数字信号,写入自己编写的数据库中,以便调用。我们主要侧重于归档数据库的读取和第二种方法中的读写功能。这里以故障诊断信息为例来说明如何使用VBS语言和ADODB控件保存数据。其流程图如图1所示。

图 1 原始数据读取

其中,采集原始数据的开始触发条件为PLC定义的标志位,当下位机判断本生产段的所有钢卷信息数据采集完毕后,标志位置1。WinCC读取程序触发判断为1则开始分别读取相应I/O点的数据,并按照规定判断数据是否正常,如果不正常则触发故障诊断模块,并给出原因及解决方法退出程序,若常则开始写数据,把一部分数据分别写到历史数据库和FCS系统服务器数据库,在写数据库操作完成后,将判断操作是否正常,并及时给出提示信息,操作完成后标志位置0。在写数据之前,由于PLC传输的都是数字信息,所以需要将数字信息转换成所需要的文字信息或者需要的格式,这些信息的设定将在FCS系统中设定完成。

2)接口集成(利用Connectivity Pack-Server实现该过程)

利用Connectivity Pack-Server来实现接口集成读取WinCC数据信息是本系统的一大特点。Connectivity Pack-Server作为WinCC连通性软件,使用它可启用对 WinCC 在线和归档数据的授权访问。WinCC OLE DB提供者使得访问过程值和报警归档成为可能,可以将数据库中存储的压缩数据读取为解压缩数据。

访问可发生在连通性软件包客户机有以下不同的组态,在此我们采用WinCC 软件中的组态直接访问WinCC归档数据。通过诸如 Visual Basic、VBScript 或 VBA 创建应用程序使用 ADO DB与WinCC OLE DB 提供者进行通讯。由于FCS系统开发软件为Visual Studio 2005,为了减少运行接口,我们将使用Visual Studio 2005开发,实现系统接口集成。

OLE DB 是用于快速访问不同数据库的公开标准。它与数据库是否为关系数据库无关。通过数据库提供者,在 OLE DB 级别和数据库之间建立连接。对于 ActiveX 数据对象(ADO),通过连接对象建立应用程序和归档数据库之间的连接。这里的一个重要参数是 ConnectionString。ConnectionString 包含使用 OLE DB 提供者访问数据库的所有必需信息。

下面为系统接口集成类程序的远程读取压缩数据部分程序,说明通过 OLE DB进行访问Wincc历史数据库。

读取压缩数据为: