紫金桥实时数据库构建化纤企业生产数据采集和展示系统

一、需求分析

　　国内某大型化纤企业是以粘胶纤维为主导产品的大型企业。目前，公司具有全国乃至国际上最先进的连续纺生产线；公司具有系列丰富的长丝品种，品牌影响力较大。

　　厂区共40多个车间，生产自动化控制系统主要以PLC控制系统为主，主要大型生产控制系统有AB、西门子、三菱、和利时，均具备上位机监控系统，共计20多套；其他控制为中小型控制系统，共计100多套，主要是欧姆龙，施耐德等PLC，有的具备上位机，有的没有，但数据采集所需的通信接口均已具备。完全具备实现生产信息采集汇总的自动化条件，数据点数近10万点。

　　其中高品质差别化粘胶短纤维生产线，主要工序分为原液、纺炼、酸站和公用工程四大系统，原液包括联浸、黄化、粘胶准备和碱站四个系统，酸站包括十一效闪蒸、结晶、酸浴循环系统等，纺丝车间包括纺炼、CS2回收、烘干、打包机和短丝空调等系统，公用工程包括CS2库、热力站、脱盐水站等，各部分之间分工明确，协调统一，环环相扣，所以对控制系统的要求非常高。

　　目前企业已经有了ERP系统，但是现场的生产数据还没有整合进来。生产实时监控作为生产信息化的重要环节，对于企业信息化建设致关重要。

　　本系统以PLC控制系统数据源为主要基础，网络通信环境也已经完全具备，以安全经济运行和提高企业整体效益为目的，可以选用业界先进、性能稳定、功能强大、安全可靠、操作方便、用途广泛的紫金桥实时数据库系统REALDB作为企业级生产数据平台，采用先进、实用、有效的专业计算方法，实现整个公司范围内的生产数据实时采集和信息共享。

二、数据采集设计

根据不同数据采集对象接口的网络特性不同，采取不同组网方式。系统整体架构图如下所示：

三、采集方式

（1）对于有上位机的PLC设备，尽量从上位机进行采集，以避免更改核心控制部件PLC的软件设置或硬件配置。

（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，采用以太网通讯方式。

（3）DCS都带有操作台或工程师站，所以与DCS通信都不与控制站直接打交道。若工厂DCS通信线路为以太网，为了确保DCS系统的安全，在DCS前端增加数采前置机。数采前置机与DCS通过以太网通信，数采前置机放于DCS操作室，不配显示器与键盘。数采前置机与数据服务器通过串口进行通信，这样就保证了数据服务器与DCS间的网络隔离。

（4）数采服务器和PLC或前置机的通讯使用串口来进行，这样可以有效地隔离病毒。因为在使用串口通讯的过程中，串口为远程数采软件的通讯软件所独占，又因为这种通讯采用的是经过严格设计的自定义协议，所以病毒体无法通过串口的自定义协议进行传播。

（5）为了通过串口与上位机通信，需要在PLC上位机中安装远程紫金桥远程IO数采程序。远程IO数采程序是特意为这种安全采集而开发的，程序本身很小，经过了严格的测试，不会对系统构成任何威胁。远程IO数采程序在PLC上位机采集到数据后，通过上位机的串口将数据传输到数采服务器。

四、网络安全措施

整体网络结构

图中各部分介绍如下：

客户端：用于数据的显示、查询。电脑位于车间领导办公室或公司领导办公室，也可能是外地，通过互联网连接,可同时支持C/S和B/S客户端。

数据服务器：紫金桥实时数据库，是数据采集、存储服务中心。一般放置于公司的信息中心。

前置数采机：前置机负责与各PLC等控制系统进行数据通讯，同时将采集到的数据发送给中心服务器。放置于各生产车间，与控制机相邻。

数据恢复功能

由于厂区较大，控制系统很多。网络通讯线路出现故障的话。为了保证历史数据的完整性，可以采用紫金桥实时数据库的数据恢复功能。

数据库间进行通讯时，如果网络出现故障，或者实时数据库退出后重新启动，前端数采机服务端能够暂存断线期间的历史数据，并将之自动恢复到实时数据库服务器。也支持实时数据库到ERP和BI系统的关系型数据库中的数据恢复，数据恢复功能保证了历史数据的完整性。

数据恢复是紫金桥实时数据库特有的功能，该功能不但支持以太网通讯方式，还支持串口、拨号等方式。

五、与ERP管理系统集成

　　为更加充分的利用和共享实时数据，实现生产过程信息和生产管理信息的集成，需要实现实时数据库和关系数据库中的数据整合。把实时数据库中经过运算、汇总数据输出到关系数据库中，从而实现与管理数据库的集成，为企业的上层管理提供可靠的数据基础。除了实时数据，转储数据还可包括：组态内容，实时数据，统计数据，报警，事件，操作等信息。

数据转储可以通过以下两种方式：

a、专门的数据转储程序：该程序可以将数据按指定的周期进行转储，转储的点、数据库、表结构可以灵活指定。

b、通过实时数据库SQL脚本来实现。该方法自由、灵活，但是需要较多的脚本编程。

六、系统功能

a)建立公司的实时历史数据平台：对生产运行数据、设备数据等信息进行收集、存储和查询分析。

b)提供分析手段：对生产数据和相关的信息建立生产信息数据仓库；通过丰富的统计分析方法和手段对数据进行展示。

c)运行模式：系统运行模式为B/S结构，查询功能在客户端无须安装软件，只要具有网络浏览器（IE）即可使用。

七、具体内容如下：

　　生产过程实时监测：对生产现场的实时情况进行实时监测，实时查询现场工艺流程图、实时趋势和历史趋势、报警信息等，所有的实时数据都采集到信息中心的紫金桥实时数据库服务器中，在公司局域网上发布生产现场的数据，具有相应权限的用户可以在局域网内浏览生产现场的实时数据，系统自动生成相关的数据统计报表。

生产指标监测：对采集的数据进行分析整理，把现场采集的实际数据与相关的生产指标项目进行对比，偏差过大时进行报警并记录。还可以结合公司的实际需求开发一些实用功能。

为企业存储长期的历史数据

　　实时数据库可用于生产过程数据的自动采集、存储和监视，可在线存储多年历史数据，并提供了客户端数据展示手段。实时数据库对于企业来说就如同飞机上的“黑匣子”。由于企业实时数据存放在统一的数据库中，企业中的所有人，无论在什么地方都可看到和分析相同的信息，客户端的应用程序可使用户很容易在企业级实施管理，诸如工艺改进、质量控制、故障定位维护等。通过实时数据库可集成现有的ERP等应用系统，在业务管理和实时生产之间起到桥梁作用，更好地实现企业数字化管理。

八、与管理软件系统集成

　　除了主动将数据送往关系库外，紫金桥实时数据库还提供了各种开放接口，主要有API（C++、JAVA）、DBATL、WebService、OPC Server、Modbus Server等，通过这些接口第三方程序可以访问数据平台中的实时数据、历史数据、统计数据等；此外，为更好的与企业现有门户集成，紫金桥软件客户端经Web发布后，可以做到单张客户端画面发布，可以跟企业现有门户实现很好的B/S集成。

九、应用效益

　　积极响应国家两化融合与节能减排政策，完全基于紫金桥实时数据库平台构建厂级生产过程的实时信息监控和调度，为公司管理层提供真实、可靠的实时运行数据，为市场运作下的企业提供科学、准确的经济性指标。从管理角度来看，它为控制企业成本、为提高生产力提供重要而真实的运行数据；同时，通过数据的分析和比较，能提出科学的、合理的决策方案，使企业管理层的经营决策更具科学性，实现企业的可持续发展。