项目背景

 

　　某石化公司现有PLC装置中的生产数据没有采集到MES系统中,其他相关部门无法共享生产数据，这部分数据成为“信息孤岛”。石化公司改性沥青PLC数据采集系统将改性沥青PLC装置生产实时数据采集公司MES系统，及时分析与共享生产实时数据。

 

　　通过系统对生产过程进行实时监控，自动采集生产过程中的数据，通过对这些数据的汇总、分析，建立反映生产装置的过程模型，运用数据分析和挖掘技术进行的装置运行机理与变化趋势的分析，辅助操作人员对生产过程、工艺技术等进行研究和分析，提出智能解决方案。这种方式的优点是：

 

　　1、全自动，实时掌握生产系统的情况；

 

　　2、生产管理数字化；

 

　　3、对生产系统工况进行深入分析；

 

　　4、为生产和经营提供科学分析的手段。

 

项目目标

 

　　按照控制系统的通信规范采集数据，将数据进行统一封装使其具备统一的、标准的对外通信接口-OPC接口。为MES提供可靠的、及时准确的实时数据。

 

体系结构

 

　　数据采集系统能够把生产现场（各厂、车间）的数据采集汇总在一起，供进一步的数据处理以及为MES PHD系统提供数据服务。

 

　　根据需要在主控室设立前置机,每台前置机负责与现场控制系统通信，同时将采集到的实时数据送往信息中心服务器。

 

　　系统如下图所示：

 

 

系统构成

 

　　实时数据采集系统是整个系统的数据收集、处理、存储的中心，是数据进出的枢纽，它下接各种过程I/O设备和接口；上联用户的应用程序。下面是其功能结构图：

 

 

　　各部分功能如下：

 

　　（1）输入输出处理

 

　　实时数据采集系统负责对现场生产数据实时采集，同时可对现场来的原始数据进行各种输入处理，如量程变换、开方、分段线性化、滤波等；对于输出到现场的数据，可进行输出限制和灵敏度检查。

 

　　（2）历史存储

 

　　实时数据采集系统将快速变化的实时数据、手工录入数据、运算结果都可以进行高效压缩，形成历史挡案。

 

　　（3）将数据转储到关系数据库

 

　　将实时数据库中的重要生产数据按照指定的时间周期导入到关系数据库中。在数据故障时，如采集计算机与服务器间网络出现故障时，数据库会暂停向关系库插入数据，当网络恢复时，数采机会把故障期间缓存的数据发送给服务器。在数据恢复完成后，数据转储程序会将丢掉的数据补加到关系库中，确保转储的完整性。

 

　　（4）开放接口

 

　　实时数据库提供了DDE服务器，OPC服务器，OLE接口和控件，API接口等各种开放协议和接口。

 

　　（5）Web发布

 

　　系统具有Web发布功能，生成的画面可以通过Web方式进行浏览、操作。通过软件的安全管理机制可以杜绝非法用户对系统的访问。同时支持通过超级链接的方式链接到其系统的Web页面.

 

技术原理

 

　　有上位机的PLC，尽量从上位机进行数据采集，以避免更改核心控制部件PLC的软件设置或硬件配置。因为数据服务器与上位机只是通过串口通信, 串口为紫金桥软件数据通信独占，所以可以保证PLC上位机的安全。为了通过串口与上位机通信，须要在上位机中安装紫金桥远程IO服务程序。

 

 

　　2、对于没有上位机的PLC，尽量在现有PLC硬件配置上进行采集。方案如下：

 

　　1）如果PLC上有空余串口，就遵循PLC通信协议进行编程，直接通过空余串口进行采集。如下图所示。

 

 

　　2)没有空余串口，但有编程口的（串口），通过编程口进行采集，PLC编程软件与数据采集共用一个串口。

 

运行环境

 

网络环境

 

　　改性沥青装置无网络环境，为保证系统正常运行需要从加氢车间办公室机房铺设光纤到改性沥青操作室。根据网络部要求加铺两条光纤，分别是改性沥青操作室到改性沥青办公楼；改性沥青操作室到新门门卫。

 

　　网络拓扑图如下：

 

 

　　其中改性沥青操作室、改性沥青办公楼、门卫室三处需要安放交换机及交换机光模块。加氢车间办公楼需要增加三对光模块。

 

数采系统硬件、软件环境

 

　　硬件资源，具体配置要求见下表。

 

名称	数量	单位	配置	用途	放置地点
前置数采机	1	台	Dell OptiPlex 980 MT	实时数据采集	待定
串口服务器	1	个	MOXA NPORT 5110	实时数据采集	装置
壁挂设备箱	2	个	350*500*200	实时数据采集	办公楼
耦合器	24	个	ST	网络通讯	机柜
尾纤	24	根	ST 1.5M单膜	网络通讯	机柜
8口光纤盒	2	个		网络通讯	机柜
24口光纤盒	2	个		网络通讯	机柜
光纤	300	米	SM-4	网络通讯
光纤	1500	米	SM-12	网络通讯	机柜
电源插排	3	个	公牛 GN-705D，3米	网络通讯	机柜
机柜	1	个	600*600*1200	网络通讯	装置

 

　　软件环境，具体见下表。

 

软件	数量(份)	名称
实时数据库软件	1	服务器版
远程IO驱动	1	无限客户端服务器版

 

　　整套系统流程为：

 

 

　　其中上位机连接串口服务器用的是RS232串口线。

 

　　串口服务器连接数采机用的是通过IP地址通讯。

　　由于上位机运行的是WinCC软件，因此，本次数采使用OPC的通讯协议来进行数据采集。 按照方案中，首先需要在上位机电脑中安装紫金桥用于远程数采的插件“远程IO”。

　　把此插件文件夹拷贝到上位机E盘中后。

　　打开文件夹，双击。打开远程IO配置环境，

 

　　

 

　　按照上图红圈中所视，配置好，其中串口参数为：

 

　　

 

　　配置好后,运行OPC_Client.exe 来进行数据采集,注:在插件运行的同时桌面右下角会显示进程图标,之后等待数采机运行给予指令。

 

　　数采机配置以及环境：

 

　　DELL Dell OptiPlex 980 MT

 

　　显卡 512M

 

　　内存 4G

 

　　CUP Intel i3

 

　　Windows XP系统SP2

 

　　系统环境软件包括：Office、WinRAR

 

　　数采环境相关软件包括：紫金桥软件、NPort软件

 

　　具体机房位置由信息部分配。

 

　　数采机IP:192.168.0.12

 

　　串口服务器IP:192.168.0.11

 

　　串口服务器外观如下图所示：

 

　　

 

　　用以485转换网络接口。

 

　　当使用设备时，需要在对应数采机中安装驱动软件，以及进行连接配置。

 

　　首先，把软件的安装盘放到光驱中，或在数采机的D盘中，找到文件夹。

 

　　进入文件夹，选择。

 

　　选择相应系统，后。

 

　　解压并双击，Npadm_Setup如图。

 

　　安装完成后，在开始菜单中找到NPort Administrator程序。

 

　　

 

　　打开后会调出串口服务器的客户端软件，按照说明可进行配置。

 

　　右键单击Configuration，选择Broadcast Search菜单搜索串口服务器，或选择手动输入IP搜索。

 

　　

 

　　搜索完成后会显示连接的串口服务器IP

 

　　

 

　　这里还可以更改并配置设备。

 

　　映射串口服务器

 

　　单击COM Mapping

 

　　

 

　　在映射列表中，右键单击Add Target菜单项。

 

　　

 

　　弹出Add Nport窗口，单击Rescan按钮，查找串口服务器。在串口服务器列表中，选中要映射服务器，点击OK按钮。

 

　　这样就可以设置通道com口了

 

　　

 

　　右键单击已经设置好的串口服务器，单击Apply Change菜单项。或点击Apply 按钮钮，将串口映射信息保存到主机注册表中。

 

　　

 

　　之后，安装紫金桥组态软件6.5，安装包可在紫金桥网站http://www.realinfo.com.cn下载，或在数采机的D盘中，有备份的安装包，此处省略安装步骤。

 

　　当软件安装完成后,会在桌面生成一个快捷方式为下图。

 

　　双击打开工程管理器，选择改性沥青数采工程，进入组态。如下图。

 

　　

 

　　进入后，在数据库选项卡，找到已经建立好的“gxlq”OPC驱动并双击进入配置。如下图。

 

　　

 

　　在驱动的配置页面按照如图所示，一步步进行设置。

 

　　完成点下一步

 

　　完成点确认。

 

　　至此驱动设备已经建好，下面来看看点的建立和设置。

 

　　在数据库选项卡进入点组态。

 

　　

 

　　在点组态中，按照改性沥青上位机需要采集的点名和描述建立好点与点信息。

 

　　并在每个点后的外部连接上关联驱动设备添加连接项，步骤如下。

 

　　

 

　　这里要注意，每个点有不同的连接项，不要连错。下面是本次数采的点信息与数据连接串。

 

　　

 

　　

 

　　完成后保存退出即可。接下来连接建立串口映射。

 

　　找到功能选项卡中的公共，进入串口服务器。

 

　　

 

　　

 

　　

 

　　按照上图所示，完成配置即可。

 

总结

 

　　 紫金桥作为通用软件，它可以应用到许多行业领域，如同本文在改性沥青装置上对现场数据进行掌握，并还可以为上层mes这样管理系统提供所需的数据。这类结构中，重要的因素就是数据，目的也是针对于数据的。不同的在于现场环境不一样，所以实施中搭建整体方案很重要，要结合设备功能情况，天气情况，地理位置情况，来全局考虑。