一個項目，經(jīng)常是分一期、二期或者不同的工段建設(shè)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(chǎn)品系統(tǒng)，各系統(tǒng)有各自獨立的硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即使同一家公司的產(chǎn)品，由于生產(chǎn)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(tǒng)統(tǒng)一到同一個網(wǎng)絡(luò)進行生產(chǎn)調(diào)度和控制。因此，在現(xiàn)有控制系統(tǒng)基礎(chǔ)需要上建立一套全項目調(diào)度生產(chǎn)信息管理(實時數(shù)據(jù)異構(gòu)工業(yè)控制系統(tǒng)集成信息平臺解決方案庫)系統(tǒng)，即搭建一個集成信息平臺，能采集并存儲與主要流程相關(guān)的實時生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)，具有安全報警聯(lián)鎖裝置，并可實現(xiàn)實時信息顯示，提供快捷、高效的全部生產(chǎn)信息，以監(jiān)控、指導各個工藝車間的生產(chǎn)，降低成本，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。
一、項目簡介
本項目為某化工集團公司集成信息平臺建設(shè)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(chǎn)線，由于建設(shè)時期不同，先后采用了不同品牌的自控系統(tǒng)，導致數(shù)據(jù)無法共享，影響生產(chǎn)效率。為解決這個難題，優(yōu)穩(wěn)公司為其搭建全集成信息平臺，將各個異構(gòu)的工業(yè)控制系統(tǒng)進行整合，實現(xiàn)信息共享，全局一致。目前本項目使用的各控制系統(tǒng)如表所示：
二、實施方案
針對項目情況，優(yōu)穩(wěn)公司提出實施方案分為三步走，第一步實現(xiàn)全項目數(shù)據(jù)采集，即數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)接線鋪設(shè)。第二步實現(xiàn)通訊，不同的控制系統(tǒng)采用不同的通訊方式。第三步建設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全和生產(chǎn)信息收集管理系統(tǒng)。
1.全項目數(shù)據(jù)采集
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接圖如下：
每套系統(tǒng)都有對應(yīng)的工程師站，將每套系統(tǒng)的工程師站連接到UWNTEK的任一工作站，工作站搭載優(yōu)穩(wěn)UWinTech軟件，作為一個網(wǎng)關(guān)設(shè)備，再通過優(yōu)穩(wěn)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)共享至調(diào)度室的工作站。這樣設(shè)計可以讓設(shè)備一對一，使工程設(shè)計簡單化，并且使用同樣的軟件作為網(wǎng)關(guān)設(shè)備，后期易維護。
根據(jù)各控制系統(tǒng)的的分布，設(shè)計用光纖星型網(wǎng)絡(luò)將多套DCS統(tǒng)一接入中控室實時數(shù)據(jù)服務(wù)器。上位機軟件采用UWinTech軟件，設(shè)置安全監(jiān)護、設(shè)備管理、生產(chǎn)過程模擬等多種功能，能在管理和生產(chǎn)之間起到橋梁作用，能夠有效地同時實現(xiàn)對全項目生產(chǎn)信息的采集。
2.建立通訊網(wǎng)絡(luò)
項目使用的系統(tǒng)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(wù)器轉(zhuǎn)換成TCP/IP協(xié)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(tǒng)通訊，中控PVC系統(tǒng)擁有一臺工程師站，作為OPC通訊的服務(wù)器。工作站作為OPC通訊的客戶端來讀取中控PVC系統(tǒng)工程師站的數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)圖如下：
工作站搭載優(yōu)穩(wěn)UWinTech軟件，通過OPC協(xié)議在軟件上讀取中控PVC系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在通過優(yōu)穩(wěn)內(nèi)部廣域網(wǎng)將數(shù)據(jù)共享至調(diào)度室的工程師站。從成本考慮，一臺工作站帶有三個網(wǎng)卡，可以與兩套設(shè)備通訊。此外，UW500中的一個系統(tǒng)可以升級后通過OPC通訊至調(diào)度室的系統(tǒng)。
2.2 TCP/IP通訊
上圖為南京力導系統(tǒng)，在總控室提供一臺工作站來與南京力導系統(tǒng)通訊，南京力導系統(tǒng)擁有一臺工程師站，作為TCP/IP通訊的服務(wù)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(shù)據(jù)。
工作站搭載優(yōu)穩(wěn)UWinTech軟件，通過TCP/IP協(xié)議在軟件上讀取南京力導系統(tǒng)數(shù)據(jù)，在通過優(yōu)穩(wěn)內(nèi)部廣域網(wǎng)將數(shù)據(jù)共享至調(diào)度室的工程師站。從成本考慮，一臺工作站帶有三個網(wǎng)卡，可以與兩套設(shè)備通訊。
2.3 MODBUS RTU通訊
采用MODBUSRTU協(xié)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(wù)器轉(zhuǎn)換通訊協(xié)議，轉(zhuǎn)換成TCP/IP通訊。
2.4 SQL通訊
SQL它可以在多個網(wǎng)絡(luò)連接上有效地交換數(shù)據(jù)和指令。支持4種協(xié)議：Shared Memory、TCP/IP、Named Pipes、Virtual Interface Adapter(VIA)。默認情況下,絕大多數(shù)版本的SQL Server啟用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是TCP/IP協(xié)議和 Shared Memory協(xié)議。
3.信息平臺
信息采集平臺的建設(shè)的最終目標是用于生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)集成，最終實現(xiàn)公司管控一體化。采用UWinTech軟件，根據(jù)項目情況，基于調(diào)度生產(chǎn)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(wù)器提供客戶端，采集到數(shù)據(jù)和傳到實時數(shù)據(jù)庫和畫面組態(tài)界面進行分析、顯示和儲存；并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、WEB發(fā)布。
3.1 中控室數(shù)據(jù)庫
設(shè)置一臺服務(wù)器、多臺客戶端（操作站）。與辦公系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時，還可以加網(wǎng)管、硬件防火墻、過濾路由器等設(shè)備。服務(wù)器配置雙網(wǎng)卡，雙重網(wǎng)絡(luò)熱備冗余。
一臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫容量最大為200000點，操作站同理。數(shù)據(jù)采集后，集中儲存到服務(wù)器中，數(shù)據(jù)可按照工段和時間段分段儲存。服務(wù)器可通過設(shè)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(shù)據(jù)庫對不同的用戶劃分管理，進行用戶級別、密碼、區(qū)域設(shè)置，劃分多個安全區(qū)。系統(tǒng)提供組態(tài)功能，含各種圖示圖元、數(shù)據(jù)表、報表、聲光報警等功能。復雜功能還可通過內(nèi)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(shù)據(jù)共享
數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)了讓在不同地方使用不同計算機的用戶能夠讀取他人數(shù)據(jù)并進行各種操作、運算和分析。實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可以使更多的人更充分地使用已有數(shù)據(jù)資源，減少資料收集、數(shù)據(jù)采集等重復勞動和相應(yīng)費用，而把精力重點放在開發(fā)新的應(yīng)用程序及系統(tǒng)集成上。
數(shù)據(jù)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(chǔ)是信息標準化和規(guī)范化，并用法律或法令形式予以保證。數(shù)據(jù)共享的效率依賴于信息系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和傳輸技術(shù)的提高，必須嚴格在信息安全和保密的條件下實現(xiàn)。
3.3WEB發(fā)布
在生產(chǎn)監(jiān)控過程中，除了標準的客戶/服務(wù)器（C/S）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(wù)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(tǒng)View中看到的工程畫面完全相同，包含全部動態(tài)數(shù)據(jù)和動畫。而在客戶端并不需要安裝任何與UWinTech有關(guān)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(tǒng)擴展應(yīng)用
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以通過在主控室的交換機，通過網(wǎng)線連接到硬件防火墻并與辦公系統(tǒng)服務(wù)器聯(lián)網(wǎng)，還可以通過WEB服務(wù)器連接到互聯(lián)網(wǎng)。
在這之上，可以建立有獨特要求的公司信息系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)生產(chǎn)信息的網(wǎng)上采集、交換、分類、加工、處理等，形成網(wǎng)上協(xié)同工作環(huán)境，使公司相關(guān)部門隨時可以檢查現(xiàn)場重要的工藝數(shù)據(jù)，指導、監(jiān)督工藝生產(chǎn)。
三、實施效果
在追求工業(yè)4.0或是中國智能制造2025的熱潮中，建立一套集中數(shù)據(jù)采集平臺對制造企業(yè)來講能為企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本、提升品質(zhì)與服務(wù)，以達到透明化的管控、科學的數(shù)據(jù)分析和決策，實現(xiàn)管理智能化、自動化、信息化。
本項目在建立調(diào)度管理系統(tǒng)之后，能夠?qū)崟r觀察到所有系統(tǒng)的生產(chǎn)信息，同步指導生產(chǎn)，加快生產(chǎn)節(jié)奏，使生產(chǎn)管理更加迅速、快捷、安全。
