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1. 項(xiàng)目背景

    青島鋼鐵集團(tuán)公司是一家大型鋼鐵企業(yè)，自動(dòng)控制系統(tǒng)已在企業(yè)下屬各分廠廣泛應(yīng)用。隨著企業(yè)信息化應(yīng)用要求的逐步提高，青鋼企業(yè)信息化建設(shè)總體設(shè)想為：建立一個(gè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的全廠生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查看、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理的軟硬件系統(tǒng)。該實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟硬件平臺(tái)應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、流程查看、趨勢(shì)瀏覽、報(bào)表數(shù)據(jù)存貯記錄與查看、生產(chǎn)調(diào)度等功能，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集成和綜合管理。

    該解決方案可建立一套以生產(chǎn)系統(tǒng)為中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)系統(tǒng)，把各分廠分散的自成體系的監(jiān)控系統(tǒng)以分層、分級(jí)的方式進(jìn)行集中管理和監(jiān)控，迫切需要采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)建立全公司統(tǒng)一的生產(chǎn)信息集成平臺(tái)。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與全公司各分廠控制系統(tǒng)的連接，實(shí)現(xiàn)管理層與控制層的集成，為上層應(yīng)用提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)。該系統(tǒng)應(yīng)具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和完整性能力，同時(shí)填補(bǔ)ERP系統(tǒng)中從管理層到基礎(chǔ)自動(dòng)化層的“鴻溝”。基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的青鋼公司最終能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)、供、物的合理調(diào)配，使企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃、資源平衡、產(chǎn)品營(yíng)銷和預(yù)測(cè)決策良好運(yùn)行，取得最佳經(jīng)濟(jì)效益。

    青鋼下屬各分廠控制系統(tǒng)情況。

    根據(jù)上表，青島鋼鐵公司第一線材廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用10套三菱FX2/A2A控制器，其中主軋線的4套三菱A2A控制器之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，操作員接口功能通過(guò)FIX操作軟件實(shí)現(xiàn)；其余6套三菱FX2/A2A控制器各自獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)上位操作軟件。

    銀鋼公司的自動(dòng)化系統(tǒng)采用18套昆騰的MODICON控制器，其中3#、4#高爐、1#、2#部分高爐均聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心。調(diào)度中心采用FIX操作軟件實(shí)現(xiàn)。其余部分如3#高爐卷?yè)P(yáng)、3#高爐熱風(fēng)爐、3#高爐除塵各自獨(dú)立運(yùn)行，上位操作軟件為FIX6.05；4#高爐卷?yè)P(yáng)、4#高爐熱風(fēng)爐、4#高爐除塵各自獨(dú)立運(yùn)行，上位操作軟件為FIX7.0。

2. 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

    鑒于青島鋼鐵公司生產(chǎn)規(guī)模較大，各廠分散，數(shù)據(jù)量多的情況，因此為了今后便于管理和維護(hù)，和利時(shí)信息技術(shù)公司采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。

    系統(tǒng)在青鋼公司信息中心設(shè)置一臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，該服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)公司所有現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集機(jī)分布在各現(xiàn)場(chǎng)控制室，通過(guò)分布在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控機(jī)上的I/O Server獲得數(shù)據(jù)，并通過(guò)企業(yè)級(jí)主干網(wǎng)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳送到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。此外，在公司信息中心設(shè)置一臺(tái)企業(yè)級(jí)信息門戶服務(wù)器，為企業(yè)提供一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，把信息傳遞給每一個(gè)用戶，包括從高級(jí)管理層和生產(chǎn)線的操作員到銷售人員和分支機(jī)構(gòu)，甚至到客戶、供應(yīng)商和合作伙伴，企業(yè)各層次的人員都可瀏覽與之相關(guān)的信息，了解正在進(jìn)行的事件以及提高管理手段到了解正在進(jìn)行的事件以及提高管理手段。廠長(zhǎng)、總工、管理科室和車間管理人員等可通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的客戶端軟件或IE瀏覽器來(lái)了解現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在與青鋼主干網(wǎng)相連的每個(gè)用戶的PC機(jī)都可以根據(jù)需要和授權(quán)瀏覽所需信息（實(shí)時(shí)、歷史、報(bào)警、報(bào)告和報(bào)表等）。在公司管理層每個(gè)辦公室的電腦上看到的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與控制系統(tǒng)保持一致，幾乎沒(méi)有時(shí)間上的延時(shí)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下。

    其中第一線材廠的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下（其他分廠類同）

系統(tǒng)配置說(shuō)明（以其中幾個(gè)分廠為例說(shuō)明）：

第一線材廠

    第一線材廠的計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用產(chǎn)品主要為三菱公司的A 系列和FX2系列PLC，其中軋鋼主線的四套三菱PLC已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)，上位操作軟件為FIX，并提供OPC接口。其余各控制系統(tǒng)各自獨(dú)立。根據(jù)第一線材廠自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀，需增加兩臺(tái)安裝Windows NT 或Windows 2000 計(jì)算機(jī)來(lái)做IDAS+I/O Server。其中一臺(tái)PC機(jī)上安裝MOSA網(wǎng)卡，軟件安裝IDAS+ MITSUBISHI I/O Server，另一臺(tái)PC機(jī)軟件安裝IDAS+OPCLINK。

銀鋼公司

    銀鋼公司的計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用產(chǎn)品主要為昆騰的MODICON 系列PLC，其中高爐1#、2#、3#、4#已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)，且數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心；高爐3#的卷?yè)P(yáng)、熱風(fēng)爐、除塵目前各自獨(dú)立，上位監(jiān)控系統(tǒng)為FIX; 高爐4#的卷?yè)P(yáng)、熱風(fēng)爐、除塵目前各自獨(dú)立，上位監(jiān)控系統(tǒng)為FIX。 根據(jù)銀鋼公司自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀，需增加三臺(tái)安裝Windows NT 或Windows 2000 計(jì)算機(jī)來(lái)做IDAS+I/O Server。其中一臺(tái)PC機(jī)上連接調(diào)度中心，其硬件配置2塊以太網(wǎng)卡，軟件安裝IDAS+ OPCLINK。第二臺(tái)連接高爐3#的卷?yè)P(yáng)、熱風(fēng)爐、除塵系統(tǒng)，硬件配置2塊以太網(wǎng)卡，軟件安裝IDAS+ OPCLINK。第三臺(tái)PC機(jī)連接高爐3#的卷?yè)P(yáng)、熱風(fēng)爐、除塵系統(tǒng)，硬件配置2塊以太網(wǎng)卡，軟件安裝IDAS+ OPCLINK。

新高線廠

    新高線廠的計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用產(chǎn)品主要為ABB公司和西門子的PLC，其中主軋線上的ABB公司的已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)，上位監(jiān)控采用RMC200系統(tǒng)；而PF線、精整、加熱爐均采用西門子公司的S7400系列PLC，上位監(jiān)控系統(tǒng)分別采用KINGVIEW、BEJER和WINCC；以上各軟件均提供DDE接口。由于主軋線上傳點(diǎn)數(shù)較多，約2000點(diǎn)，故推薦采用OPC連接；其余各部分除了精整點(diǎn)數(shù)約300點(diǎn)外，PF線、加熱爐的總點(diǎn)數(shù)不超過(guò)160點(diǎn)，故推薦采用DDE的連接方式，需增加兩臺(tái)安裝Windows NT 或Windows 2000 計(jì)算機(jī)來(lái)做IDAS。其中一臺(tái)軟件安裝IDAS+OPCLINK，硬件需要2塊以太網(wǎng)卡;另一臺(tái)軟件安裝IDAS，硬件安裝2塊以太網(wǎng)卡即可。

制氧機(jī)廠

    制氧機(jī)廠的計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用產(chǎn)品采用HONEYWELL公司的DCS-C200，其上位監(jiān)控軟件采用PlantScaper320。該軟件提供DDE接口。由于該廠控制系統(tǒng)的控制點(diǎn)數(shù)不多，總點(diǎn)數(shù)為90點(diǎn)，因而采用DDE的連接方式，需增加一臺(tái)安裝Windows NT 或Windows 2000 計(jì)算機(jī)來(lái)做IDAS。軟件安裝IDAS，硬件需要2塊以太網(wǎng)卡。

全廠的信息中心

    信息中心集中布置了數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、WEB服務(wù)器等設(shè)備。其配置如下：

3  系統(tǒng)方案說(shuō)明

3.1 網(wǎng)絡(luò)方案

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和企業(yè)級(jí)信息門戶服務(wù)器安置在信息中心，以雙網(wǎng)卡連入公司主干網(wǎng)，其中一個(gè)網(wǎng)卡和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集機(jī)以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控機(jī)劃在一個(gè)虛擬網(wǎng)中，構(gòu)成控制網(wǎng)；另一塊網(wǎng)卡劃入企業(yè)管理網(wǎng)，從而有效地隔離管理網(wǎng)和控制網(wǎng)，保證控制網(wǎng)安全。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集機(jī)如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖所示與相應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控機(jī)組成本地局域網(wǎng)，各分廠局域網(wǎng)通過(guò)各廠交換機(jī)連入企業(yè)主干網(wǎng)，從控制設(shè)備到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)流單向流動(dòng)，保證了監(jiān)控機(jī)的安全。

3.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

3.2.1 非凡的系統(tǒng)的連接性

    和信公司開發(fā)了多種I/O Server，可以聯(lián)接各式各樣的設(shè)備（如：PLC、DCS、RTU等），通過(guò)FastDDE、SuiteLink、OPC等通訊協(xié)議和專門用來(lái)開發(fā)I/O Server的工具包，任何新的系統(tǒng)都可以無(wú)縫的集成進(jìn)現(xiàn)有系統(tǒng)。和信公司專門為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)了一個(gè)基于TCP/IP使用標(biāo)準(zhǔn)的WinSock接口的通訊協(xié)議，所傳送的數(shù)據(jù)除包含數(shù)值外還包含數(shù)據(jù)品質(zhì)標(biāo)志和時(shí)間標(biāo)簽，因此具有自診斷功能，保證了工廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的可靠性。

    可用Windows NT的性能監(jiān)視器監(jiān)視通訊狀態(tài)；在網(wǎng)絡(luò)理想情況下，以每秒96000個(gè)整型標(biāo)記名(Integer)的速度同時(shí)向30個(gè)客戶端傳送數(shù)據(jù)；快速的通訊保證了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)能以秒級(jí)采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.2.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)存儲(chǔ)來(lái)自IO Server的數(shù)據(jù)，它有兩種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法：周期性存儲(chǔ)和突發(fā)性存儲(chǔ)。周期性存儲(chǔ)以一個(gè)快至秒級(jí)的固定的時(shí)間間隔存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。突發(fā)性存儲(chǔ)是當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)才存儲(chǔ)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中采用了高效的實(shí)時(shí)壓縮算法，保證能以更少的空間存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)。高速采集的歷史數(shù)據(jù)存放在叫“歷史塊”的數(shù)據(jù)文件中，系統(tǒng)管理員可以隨時(shí)備份或恢復(fù)歷史數(shù)據(jù)文件，也可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)備份。

3.2.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和配置工具采用微軟管理控制臺(tái)技術(shù)，這種技術(shù)為管理員帶來(lái)了更高的方便性：管理員可以對(duì)多臺(tái)服務(wù)器，Windows操作系統(tǒng)以及SQL Enterprise Management進(jìn)行管理。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是作為一個(gè)免管理數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理和配置工具采用了微軟管理控制臺(tái)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的管理, 使用這一技術(shù)系統(tǒng)管理員可以從任一臺(tái)安裝了遠(yuǎn)程管理工具的客戶機(jī)上進(jìn)行系統(tǒng)的配置和管理。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)支持動(dòng)態(tài)配置，即系統(tǒng)管理員可以在不停止數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行的情況下，隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)配置。

3.2.4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的手工錄入數(shù)據(jù)

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)支持手工錄入的數(shù)據(jù)，可用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的MADS（Manual Data Acquisition Service手工數(shù)據(jù)采集服務(wù)）把一些無(wú)法自動(dòng)采集，不同格式的或遠(yuǎn)程的傳輸速度較慢的數(shù)據(jù)手工錄入。這些數(shù)據(jù)將無(wú)縫集成在已有的歷史數(shù)據(jù)中。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的各種客戶端工具軟件同樣可以用來(lái)查詢、分析手工錄入的數(shù)據(jù)。

3.2.5  實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)使用兩種安全機(jī)制:

    ? 操作系統(tǒng)安全機(jī)制

    ? Microsoft SQL Server 安全機(jī)制

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)利用MS SQL Server功能強(qiáng)大的安全系統(tǒng)來(lái)保障存放數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)的安全。每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶必須在服務(wù)器上擁有一個(gè)帳號(hào)，一個(gè)用戶帳號(hào)由用戶名和登陸標(biāo)志組成，用戶可以進(jìn)行的操作由定義在用戶帳號(hào)中的信息決定，系統(tǒng)用這些信息來(lái)判斷用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的權(quán)限，包括：

    ? 誰(shuí)可以登陸到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。
    ?用戶可以使用哪些管理功能。
    ?用戶可以訪問(wèn)哪些數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)。
    ?誰(shuí)可以改變數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。
    ?誰(shuí)被授權(quán)使用特定的Transact-SQL參數(shù)、視圖、存儲(chǔ)過(guò)程。

3.2.6 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的連接

    實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)具有微軟SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)的全部能力，由于具備了MS SQL Server 2000的開放性，并且支持SQL查詢語(yǔ)句，DB2、SYBASE、ORACLE、MS SQL Server、FOXPRO等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)ODBC，與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)交換數(shù)據(jù)。此外實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)還可以用MS SQL Server2000中的復(fù)制和分發(fā)服務(wù)將數(shù)據(jù)發(fā)送到MS SQL Server或ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3.2.7  實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)豐富的客戶端軟件

    和利時(shí)和許多第三方廠商為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)了豐富的客戶端軟件，不同行業(yè)、不同要求的用戶都可以找到合適的客戶端數(shù)據(jù)分析工具。對(duì)于一些特殊要求的客戶端軟件，可以使用任何流行的開發(fā)環(huán)境開發(fā)，包括微軟的工具，例如Visual Basic、Active Server Pages（使用VBScript 或 JavaScript）、C++ 和 Visual Studio.NET，或者其它工具，例如Web應(yīng)用服務(wù)器、Delphi和PowerBuilder。
   

4  結(jié)論

    和利時(shí)信息技術(shù)公司從接到青鋼的項(xiàng)目需求書之日起，多次下現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，和用戶進(jìn)行交流；并依靠自身多年來(lái)在工控領(lǐng)域積累的深厚技術(shù)底蘊(yùn)和經(jīng)驗(yàn)，為青鋼量身定做了一套合適的方案建議書，通過(guò)近半年的努力，最終在與多個(gè)對(duì)手的競(jìng)爭(zhēng)中成功簽定了該項(xiàng)目。目前該項(xiàng)目正在實(shí)施中，預(yù)計(jì)2004年3月份第一期試點(diǎn)結(jié)束，全部工程將在2004年6月份完成。該項(xiàng)目的實(shí)施，將是和信公司在流程行業(yè)“MES”風(fēng)扉的今天，在冶金行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)邁出的第一步，它將為和利時(shí)公司從控制系統(tǒng)向MES邁進(jìn)，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。