石鋼公司是大型綜合冶金企業(yè)，擁有燒結(jié)、煉鐵、電爐煉鋼、轉(zhuǎn)爐煉鋼、軋鋼、動力、制氧等多個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)承擔(dān)不同的生產(chǎn)分工，具有不同的生產(chǎn)過程，每個過程都有一些相關(guān)的過程控制系統(tǒng)。

由于技術(shù)發(fā)展的原因，公司過程控制網(wǎng)絡(luò)上分布著不同廠商不同種類的自動化控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)都是面向裝置或設(shè)備的，形成了“信息孤島”。每個系統(tǒng)只能采集或管理相應(yīng)裝置或設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生的部分?jǐn)?shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)的采集頻率和存儲時間都受到各個控制系統(tǒng)CPU能力和硬盤容量的限制。就企業(yè)整體而言，缺乏一個統(tǒng)一的、完整的、企業(yè)級鋼鐵生產(chǎn)過程實時信息平臺，以支持越來越多的數(shù)據(jù)應(yīng)用。

由于生產(chǎn)過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)有效期短，而且數(shù)據(jù)量大，傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不能勝任實時數(shù)據(jù)的處理與管理需求。因此，我們采用了Wonderware公司的InSQL企業(yè)級關(guān)系型實時數(shù)據(jù)庫來為企業(yè)信息系統(tǒng)提供統(tǒng)一而完整的企業(yè)級鋼鐵生產(chǎn)過程實時信息平臺。實時數(shù)據(jù)庫向下將負(fù)責(zé)集成各個不同DCS、PLC系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，并且提供長期保存這些歷史數(shù)據(jù)的功能，向上提供開放的實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)檢索服務(wù)，實現(xiàn)將工業(yè)現(xiàn)場控制過程及數(shù)據(jù)集成到桌面，利用這些數(shù)據(jù)幫助企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)管理，提高生產(chǎn)效率。同時，建立集成共享的生產(chǎn)過程實時信息平臺，數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)計結(jié)果能夠存儲在實時數(shù)據(jù)庫或者發(fā)布到關(guān)系數(shù)據(jù)庫，并提供開放的二次開發(fā)接口提供給ERP及其他應(yīng)用系統(tǒng)，幫助企業(yè)管理層進(jìn)行準(zhǔn)確及時的決策。

項目的功能與特點

實現(xiàn)了將工業(yè)現(xiàn)場集成到桌面

石鋼公司InSQL實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)目前已經(jīng)連接了各個生產(chǎn)廠30多套不同的現(xiàn)場DCS、PLC控制系統(tǒng)，實時采集并記錄著4000余個生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)和能源消耗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)間隔可以達(dá)到秒級，并且提供長期保存這些歷史數(shù)據(jù)的功能。向上提供開放的實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)發(fā)布功能，發(fā)布監(jiān)控畫面100余幅。技術(shù)人員和管理人員可以在公司局域網(wǎng)上，或通過VPN在Internet上任何一臺計算機，用授權(quán)的帳戶登錄IE來監(jiān)視工廠實時的生產(chǎn)狀況并進(jìn)行工藝分析，初步建立了數(shù)字化工廠。

建立了集成共享的生產(chǎn)過程實時信息平臺

InSQL全方位地獲取和儲存工廠數(shù)據(jù)，并將實時和歷史工廠數(shù)據(jù)與配置，事件，概貌和生產(chǎn)數(shù)據(jù)集成起來。通過大量的客戶端應(yīng)用程序，可以訪問工廠的全部信息，分析、處理和報告工廠的數(shù)據(jù)。由于具備了MS SQL Server2000的開放性，任何基于SQL、ODBC或OLE DB的應(yīng)用，都可以方便地從InSQL獲取數(shù)據(jù)。因此，實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已經(jīng)成為石鋼公司的一個統(tǒng)一開放、集成共享的鋼鐵生產(chǎn)過程實時信息平臺，在此之上建立的應(yīng)用系統(tǒng)越來越多。

實現(xiàn)異種數(shù)據(jù)庫和多種控制系統(tǒng)互連

在數(shù)據(jù)采集方面，幾乎涵蓋了所有的自動化控制系統(tǒng)，從國外SIEMENS的WinCC、橫河的CS1000\3000、AB的RSView、ABB的Freelance、Citect到國內(nèi)的力控、浙大中控以及各種后臺為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的小型分散數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，都已經(jīng)進(jìn)入了實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。通過自主開發(fā)的OPC Server，建立了InSQL與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的連接，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)通過OPC方式進(jìn)入InSQL，進(jìn)而實現(xiàn)了對MS SQL Server、Access等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)采集。同時，開發(fā)了對WinCC的OPC Server進(jìn)行讀寫的程序，借助SIEMENS控制系統(tǒng)的WinCC軟件實現(xiàn)了離散數(shù)據(jù)的收集。

在石鋼公司內(nèi)部，除了各種控制系統(tǒng)以外，還有一些分散的小型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其開發(fā)環(huán)境不同，采用的軟件和后臺數(shù)據(jù)庫也不同，有VB、VC、力控、組態(tài)王等等。我們通過Visual basic自主開發(fā)了針對各種數(shù)據(jù)庫的OPC Server，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)通過OPC方式進(jìn)入InSQL，進(jìn)而實現(xiàn)了對MS SQL Server，Access，等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫及離散數(shù)據(jù)的實時采集。

四級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計

第一級為各生產(chǎn)流程的各種自動化控制系統(tǒng)，主要由SIEMENS、ABB、AB、橫河等控制系統(tǒng)、HMI及工業(yè)Ethernet、Profibus、L2通訊網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成，主要功能是對各工藝流程參數(shù)的采集和控制。

第二級為遠(yuǎn)程IDAS計算機，這一層級的計算機安裝了雙網(wǎng)卡，采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，向下與生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的監(jiān)控站HMI進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存與緩沖存儲，向上通過以太網(wǎng)進(jìn)入公司局域網(wǎng)，通過各二級站點交換機連接到InSQL數(shù)據(jù)服務(wù)器，實現(xiàn)對所有數(shù)據(jù)的上傳。IDAS具有“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”功能，當(dāng)IDAS與InSQL通訊失敗時，IDAS會將當(dāng)前數(shù)據(jù)保存在本機硬盤，或保存指定的網(wǎng)絡(luò)路徑中，通訊恢復(fù)后，IDAS再將保存數(shù)據(jù)傳送到InSQL中，這樣可保證數(shù)據(jù)的完整性。

第三級為InSQL數(shù)據(jù)服務(wù)器和Web服務(wù)器，InSQL對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮存儲并作為對外接口的數(shù)據(jù)源，Web是將數(shù)據(jù)通過IE發(fā)布。

第四級是客戶端應(yīng)用計算機，安裝IE或Activefactory客戶應(yīng)用軟件，查詢和瀏覽實時和歷史數(shù)據(jù)，制作報表，進(jìn)行各種分析應(yīng)用。

由于實時數(shù)據(jù)庫要與生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化系統(tǒng)連接，系統(tǒng)的安全性必須得到可靠的保障。因此在網(wǎng)絡(luò)安全方面采取了一些有效的措施。首先通過在IDAS上安裝雙網(wǎng)卡，實現(xiàn)物理隔離，分別設(shè)置不同網(wǎng)段，一個IP同IDAS所采集的工業(yè)控制系統(tǒng)通訊，一個IP向上通過公司局域網(wǎng)連接到InSQL服務(wù)器；其次，由于公司網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)完全實現(xiàn)VLAN劃分，可以通過各二級站點交換機的端口設(shè)置，將實時數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)劃分成一個獨立的網(wǎng)段，所有的IDAS與公司管理網(wǎng)隔離開來；第三，InSQL服務(wù)器也安裝兩個網(wǎng)卡，一個IP連接IDAS，一個IP與公司管理網(wǎng)絡(luò)連接實現(xiàn)WEB發(fā)布和數(shù)據(jù)共享，這樣管理網(wǎng)絡(luò)只能夠訪問到InSQL服務(wù)器，而InSQL服務(wù)器只能夠訪問到IDAS，而不能訪問到現(xiàn)場控制系統(tǒng)的工作站，通過層層隔離保證了網(wǎng)絡(luò)的安全。

基于實時信息平臺的應(yīng)用

煉鋼廠生產(chǎn)過程控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

系統(tǒng)通過對ERP系統(tǒng)的物資量數(shù)據(jù)、檢化驗系統(tǒng)的質(zhì)量數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)庫的操作和過程控制數(shù)據(jù)，現(xiàn)場由人工補充錄入的生產(chǎn)組織數(shù)據(jù)的整合，建立了較為完整的數(shù)據(jù)平臺，給用戶提供了整個生產(chǎn)過程中的完整電子檔案。其中，從實時數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)自動采集和導(dǎo)入的過程數(shù)據(jù)、檢驗數(shù)據(jù)接近90%，人工錄入的主要是班次、爐號等一些生產(chǎn)組織數(shù)據(jù)。系統(tǒng)能夠按照合同號、生產(chǎn)訂單號和爐號進(jìn)行詳細(xì)的查詢和分析，還可以通過鋼種、生產(chǎn)日期等關(guān)鍵字段進(jìn)行查詢，及時掌握某一個訂單所采用的工藝路線、整個生產(chǎn)過程投料和產(chǎn)出、每一爐或每一個訂單的工藝參數(shù)控制能力、鋼材成分分析和性能分析。系統(tǒng)實現(xiàn)了對生產(chǎn)全部過程數(shù)據(jù)和控制歷史曲線進(jìn)行跟蹤，通過爐號貫穿到一起。當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量異常后，可以及時追溯出當(dāng)日工藝過程控制狀況，定量找出影響質(zhì)量的因素，將相關(guān)信息反饋給管理者，及時制定出相應(yīng)措施，指導(dǎo)生產(chǎn)。