GE Fanuc Proficy Historian在邯鋼集團全廠實時生產信息系統中的應用

摘要：本文通過Proficy Historian、Proficy Realtime Information Portal（以下簡稱RTIP）軟件在邯鋼企業信息化建設中的應用，提出了企業在構建實時數據庫平臺和數據的可視化應用方面的方法。
關鍵字：實時數據庫 數據采集 WEB信息發布 RTIP
一、邯鋼企業概況
邯鄲鋼鐵集團是1958年建廠投產并逐步發展起來的特大型鋼鐵企業。集團現有職工4萬人，其中本部2.8萬人（鋼鐵主業2.1萬人）。經過40多年的挖潛、配套、改造、擴建，集團現有總資產220億元，主要裝備有：煉焦爐六座，生產能力200萬噸；燒結機三臺，生產能力600萬噸；煉鐵高爐7座，生產能力400—450萬噸；氧氣頂吹煉鋼轉爐六座，75噸、90噸電爐各一座，生產能力500萬噸；軋鋼機九套，生產能力450萬噸。主要產品有：薄板、中厚板、圓鋼、螺紋鋼、角鋼、槽鋼、線材等系列產品，還有冶金焦炭、尿素、煤化工產品等。
二、應用背景
為了提高企業的核心競爭力，“十五”期間，邯鋼以調整產品結構為主線，以“高速度、高效率、高質量、高效益”為目標，深化改革，加強發展，實施熱軋卷板酸洗鍍鋅工程、冷軋薄板工程等新的五大工程，努力把邯鋼建設成為工藝現代化、裝備大型化、產品結構優化、經營多元化，具有較強競爭力的優質板材基地。基于上述考慮，為了加快企業生產管理的信息化和生產的自動化，邯鋼集團在2005年投資1億多元建立企業生產管理信息化多級信息系統。邯鋼集團目前迫切需要采用企業級實時數據庫系統來建立全公司統一的控制系統信息集成平臺。通過實時數據庫系統把全公司各分廠的控制系統連接起來，把各分廠分散的自成體系的監控系統以分區的方式進行集中管理，實現管理層與控制層的集成，并為上層應用，尤其是MES和ERP，提供統一的數據支撐平臺。


三、應用內容
根據生產工藝的銜接與管理需要，本應用內容包括：
1) 通過數據接口站實時采集各控制系統的生產實時數據；
2) 建立實時數據庫，集成實時信息；
3) 提供生產工況圖、歷史數據趨勢圖、報表分析工具；
4) 提供與上層管理系統的數據交互、轉發等開發接口。
四、應用方案
實時數據庫軟件采用GE FANUC自動化公司的Proficy Historian3.0實時數據庫系統和Proficy Realtime Information Portal 2.1C 數據可視化分析及WEB發布系統實現邯鋼的企業實時數據庫平臺和生產信息WEB發布系統的功能。
圖1是邯鋼整個信息自動化系統分層、多級別結構示意圖，虛線框內為實時數據庫及WEB發布部分結構示意。

圖1

4．1 系統的網絡架構

為了保證管理網絡、現場控制、信息傳輸各部分的安全獨立機制，邯鋼集團自動化部進行了三層網絡結構設計，采用安全可靠的隔離技術，在底層過程控制系統（PLC、DCS等）實時網絡與實時數據庫之間建立數據傳輸通道，同時實時數據庫與上層制造執行系統（MES）網絡之間基于信息網應用實時數據庫SDK開發工具包或OLE DB提供的開放數據庫訪問接口建立數據傳輸通道。MES系統基于管理網應用開發系統通信中間件與ERP系統進行數據交換，這樣形成了控制網、信息網、管理網的三層網絡安全機制。具體的網絡架構模式如圖2所示。

4．2 實時數據庫部分(Proficy Historian)

圖2
考慮到邯鋼車間設備類型多樣、數據分布點廣泛、數據源形式多樣化的特點，我們充分利用Proficy Historian提供的多種模式的數據采集器以及靈活的SDK編程工具包對數據源進行了分類，針對不同的數據源采用相應的采集器進行合理采集，保證數據能及時、準確的進入生產實時數據庫服務器。具體數據分類及流向如圖3所示。

圖3
通過建立企業實時歷史數據庫平臺，為生產管理信息化建設提供現實基礎。通過建立通用的網絡客戶端平臺，把實時數據、歷史數據、質量數據和關系型數據轉換成豐富的個性化的信息顯示，利用網絡瀏覽器在企業任何地方訪問這些信息。系統解決方案目標如下：

 為企業決策層提供必要、及時、可靠的現場過程數據
 提升生產制造的體系架構
 將現場數據轉換成企業管理的智能應用
 充分利用和保障ERP以及管理系統投資
邯鋼集團實時數據庫系統數據源種類廣泛，按設備分包括： SIEMENS系列PLC S5/S7300/S7400/WINAC、AB系列PLC LOGIX5000/SLC500/PLC5、OVATION DCS系統、橫河CS1000DCS系統、GE90-30PLC、MODICON QUANTUM系列PLC、智能電量儀表等等，按提供數據源的軟件分有： WINCC、WINAC、RSVIEW32、RSLINX、SIMANTIC NET、力控軟件FRAMEVIEW、FIX、iFIX、智能專家系統、SQL SERVER2000、ORACLE數據庫、文檔型(CSV/XML/TXT)采集（包括手動輸入型）等。按數據采集的方式分：OPC1.0/2.0A采集器、FIX/iFIX采集器、XML/CSV/TXT文件采集器、計算采集器、借助SDK/OLE DB利用VB編程工具開發程序從關系數據庫（SQL SERVER2000、ORACLE9i等）中進行數據采集，其中焦化MIS數據為SQL SERVER2000、能源系統為SQL SERVER2000、智能專家系統為 ORACLE9i。

4．3 數據可視化分析及WEB信息發布部分（RTIP）：
在邯鋼的信息發布系統中，我們應用了RTIP軟件的幾大功能模塊，實現了在企業局域網內利用IE瀏覽器進行數據可視化分析的WEB信息發布功能。


4．3．1 基礎業務平臺 完成系統的初始化設置，包括畫面的分類組織、用戶的管理、權限的設置以及數據源的維護等功能，為其它業務系統提供基礎平臺框架。
4．3．2 廣泛的數據源 在項目中我們應用了RTIP提供的多種數據源結構，包括實時數據源（含OPC、iFIX等）、歷史數據源（Proficy Historian）、關系型數據庫接口（JDBC數據庫驅動）等。
4．3．3 生產實時監控 基本風格以DCS/PLC原有畫面風格為準，所有的實時參數都以只讀的方式從DCS/PLC上采集上來，不進行操作。它可集成多套DCS/PLC的數據。
4．3．4 歷史趨勢分析 對歷史數據庫中所記錄的所有數據都可以用曲線的形式顯示出來，以供參考和分析。提供的趨勢曲線控件功能強大，所有操作都以Web方式進行，在客戶端上有適當的權限可自行修改顯示環境設置。


4．3．5 實時、歷史數據查詢 充分應用RTIP系統提供的JDBC強大的數據庫引擎驅動，并且通過Proficy Historian易操作的關系型數據庫接口，建立靈活的SQL語句查詢系統，根據不同的查詢條件對實時、歷史數據進行分類檢索，達到快速提取數據和歷史數據再現的WEB式用戶數據交互功能。例如可以按車間和介質參數等分類條件，查詢用戶急需的某一類數據。再結合時間段條件及其他給定的查詢條件，就可查詢目的數據點在某一段時間內的所有歷史數據。系統還支持查詢參數的用戶交互，組合條件查詢，即給予一個或多個查詢條件，就可根據所給予的條件將所有符合條件的數據顯示在數據網格中。
4．3．6生產報表 根據相關生產信息利用SQL語句連接其他信息系統關系型數據庫數據及Proficy Historian實時數據庫數據生成各類生產調度圖表以及生產日報、月報、年報等綜合報表。

五、應用總結
通過應用Proficy Historian和Proficy Real-time Information portal部署的邯鋼集團實時數據庫及WEB系統在很大程度上實現了如下的目標：


 整合了企業過程控制系統數據資源，解決了企業中多種、多套過程控制系統的聯網、集成、管理問題；能夠滿足企業多工段、多車間、多過程集成需要。
 從全廠生產過程中的各個方面收集生產信息，并按照全廠信息模型組織這些數據，最終提供給企業管理人員和其他應用軟件使用。
 通過實時跟蹤企業各車間物料消耗、原料供應、操作人員、過程信息和設備信息，使企業生產經營管理人員對企業的生產條件有一個全面的了解。
 收集、存儲并分析產品數據，為持續的生產過程優化、提高提供依據。集成生產過程有關的操作規程、技術文檔、設備文檔，并以方便的界面提供給企業管理和操作人員。
 全面標準、開放的實時/歷史數據存儲和服務，并將這些數據以可追憶的形式提供給企業生產管理人員，計算和分析生產成本的；管理信息系統軟件、企業資源計劃管理軟件和供應鏈管理軟件可以按自己的需要訪問、組織、使用系統中的所有數據。
 實時數據庫平臺的建立幫助企業增強了在IT建設上的回報，提高投資效益，使企業的管理系統運行在實時生產過程數據的基礎上，大大地從企業信息化建設中受益，從而提高產品質量、縮短制造周期；提高全面裝備效率；提高人工效率；提高企業信息化建設的滿意度。

(北京東方鼎晨科技有限公司 張云鵬)