Recherche et application de l'intégration de données dans le MES de l'industrie de process

À l'heure actuelle, le système d'automatisation intégré de l'industrie des processus est composé d'un système de planification des ressources d'entreprise (ERP), d'un système d'exécution de la fabrication (MES) et d'un système de contrôle de processus (PCS)             Architecture composée de trois systèmes de support. L'ERP est responsable de la décision commerciale et de la planification de la production de l'entreprise ; MES est responsable de la planification de la production de l'entreprise et de l'optimisation des processus système ; PCs est responsable du contrôle du processus de production. La plupart des industries de transformation ont des systèmes de contrôle sous-jacents et de nombreuses entreprises ont également mis en œuvre des systèmes ERP. Cependant, il y a encore un manque de communication efficace entre la direction et le contrôle. Le MES est le maillon clé du système d'automatisation intégré de l'industrie des procédés.

Il joue un rôle de liaison dans l'ensemble du système d'automatisation intégré de l'industrie des processus et constitue le pont d'intégration de l'information des activités de production et de gestion de l'entreprise. Il est très nécessaire de planifier uniformément les données pour l'ensemble du processus de production et de mise en œuvre du point de vue de la situation globale de l'entreprise. L'intégration des données est la base du sous-système fonctionnel du MES. Selon les caractéristiques et l'importance du module d'intégration de données, cet article propose une méthode d'intégration de données basée sur une plate-forme de données.                            I. importance et difficulté de l'intégration des données dans le MES             1. Importance de l'intégration des données MES                            Le MES collecte les données de production et d'exploitation, intègre les données de stockage des matières premières et des produits, et intègre les informations sur l'état des équipements, et combine, résume, normalise, compare et analyse ces informations. D'une part, il fournit la base de la planification et de l'ordonnancement de la production, et d'autre part, il fournit également des informations de référence opportunes, fiables et précises pour la prise de décision de production et d'exploitation pour l'ERP.             L'intégration des données est la base de la mise en œuvre du MES. Il résume et traite la production et l'exploitation, la qualité des produits, le transport des matières premières et des produits, la consommation d'énergie et d'autres données de la couche PC, de sorte que les informations en temps réel du processus de production inférieur et toutes sortes d'informations de la ressource d'entreprise supérieure gestion sont intégrés dans la couche MES, et la planification ou les instructions telles que le contrôle optimal, la planification optimale et la prise de décision optimale sont formées grâce à l'intégration des informations. Dans le même temps, le module d'intégration de données est également chargé de transmettre certaines données du système supérieur (telles que la valeur d'optimisation, la valeur de consigne, etc.) aux PC.             2 difficultés dans l'intégration des données MES                            Les entreprises de transformation ont des processus de production complexes, de larges sources de données, diverses méthodes de collecte et de stockage des données, et les systèmes de contrôle sous-jacents sont fermés les uns aux autres, et il existe de grandes différences dans les réseaux, les systèmes et les bases de données utilisés.

Comment réaliser l'intégration complète des données provenant de réseaux hétérogènes, de systèmes hétérogènes et de bases de données hétérogènes est la plus grande difficulté de l'intégration de données MES.             II. Caractéristiques et fonctions de la plateforme de données             Un   Proposition de plateforme de données                            Le développement et le fonctionnement du système d'application informatique traditionnel sont directement basés sur le système d'exploitation, le réseau et le système de base de données. En raison de la forte dépendance du système d'application ci-dessus vis-à-vis de l'environnement de support sous-jacent, le système d'application et l'environnement intégré manquent d'une bonne ouverture et portabilité. Dans le même temps, il est également difficile de résoudre le problème d'intégration des informations hétérogènes et de l'environnement hétérogène, ce qui affecte l'avantage global du système d'application. Par conséquent, l'intégration basée sur la plate-forme de données est proposée.             Deux   Structure de la plateforme de données                            La plate-forme de données en temps réel RTDP (i.e. base de données en temps réel) réalise les fonctions de collecte de données en temps réel sur site, de gestion, d'archivage historique, de maintenance, d'écriture et de génération d'alarmes, d'enregistrement d'événements, de synchronisation de l'heure, etc. En même temps, en tant que plate-forme en cours d'exécution, il fournit des services de données en temps réel/historiques pour divers logiciels d'application qui y sont exécutés.

Sa structure générale est représentée sur la figure I.

Trois   Fonctions principales de la plateforme de données                                        (1) Fonction de communication de données : elle communique principalement avec les logiciels de surveillance, les programmes d'application et diverses bases de données via les interfaces OPC, DDE et ODBC pour lire les données inférieures dans la plate-forme de données en temps réel ; Les informations de commande de la couche supérieure sont renvoyées au système correspondant via ces interfaces.                            (2) Traitement des données d'entrée et de sortie : traiter les données entrant dans la plate-forme de données en temps réel. Tels que la conversion de format de données, la conversion de plage, le réglage d'alarme, les statistiques de données, l'archivage de données historiques, etc.                            (3) Surveillance et reconnexion du réseau : afin d'assurer la transmission normale des données, la plate-forme de données en temps réel doit avoir la fonction de surveillance facile du réseau et de reconnexion automatique. Lorsque le réseau tombe en panne, il peut déclencher ou alerter à temps. Lorsque le réseau se rétablit, il peut détecter et se reconnecter automatiquement.                 (4) Maintenance, configuration et requête en ligne : afin d'assurer la continuité des données, la plate-forme de données en temps réel doit fournir une fonction de maintenance en ligne ; Il peut être configuré selon les différentes exigences des utilisateurs ; Fournir une fonction de requête.                            (5) Assurance de la sécurité des données : étant donné que la plate-forme de données implique une connexion avec le système de contrôle inférieur et est liée aux informations de production de l'entreprise, et peut également être connectée à Internet, un mécanisme de sécurité doit être établi pour empêcher absolument toute opération non autorisée et assurer la sécurité de l'ensemble du système d'information.             Troisièmement, le modèle de structure d'intégration de données basé sur une plate-forme de données en temps réel                 Compte tenu des caractéristiques de l'intégration de données réelles, un modèle d'intégration de données tel qu'illustré à la figure 2 est proposé. À droite se trouve la division à trois niveaux du modèle d'intégration et à gauche se trouve la relation correspondante avec le modèle d'intégration des informations d'entreprise à trois niveaux.

L'ensemble de la structure est principalement divisé en trois niveaux:                            (1) La couche inférieure est la couche d'environnement, qui fait référence à divers réseaux de contrôle spéciaux et à un environnement de réseau Ethernet industriel basé sur divers bus de terrain, DCS, divers systèmes d'exploitation et divers systèmes de base de données. Il peut fournir des services de données en temps réel et non en temps réel pour la couche supérieure et fournir diverses interfaces de données (telles que OPC,             ODBC, DDE, CORBA, etc.) est l'intermédiaire entre la plate-forme de données et le dispositif inférieur pour l'échange d'informations.                            (2) La couche intermédiaire est la couche de la plate-forme de données. D'une part, il utilise des méthodes correspondantes pour communiquer avec lui selon l'interface fournie par la couche inférieure pour compléter les fonctions de service telles que l'intégration et la gestion des données, le service de données et la communication réseau. Lorsqu'il y a des instructions d'ordonnancement et d'optimisation de la couche supérieure, elles sont transformées en données correspondantes et envoyées au système correspondant ; D'autre part, il fournit certains services publics de support d'intégration pour l'application supérieure, forme les données de la couche inférieure dans un format unifié et fournit des informations en temps réel et non en temps réel pour d'autres modules de la couche MES (tels que -suivi des données temporelles, simulation de processus, planification de la production, analyse des données, gestion des équipements, suivi des stocks, contrôle qualité, contrôle de l'optimisation, etc.) et ERP de la couche supérieure.                 (3) La couche supérieure est la couche application, qui comprend d'autres fonctions dans MES à l'exception de la fonction d'acquisition de données, ainsi que certaines fonctions liées à l'ERP.                                Les caractéristiques de l'intégration de données basée sur la plate-forme de données sont les suivantes:                            (1) Le partage de données et l'intégration d'applications entre différents systèmes d'application peuvent être réalisés via la plate-forme de données. La plate-forme de données fournit un environnement d'intégration unifié pour d'autres modules dans MES et ERP supérieur, ce qui est pratique pour le développement et l'intégration d'applications.                            (2) Ouverture. DDE, ODBC, Web, OPC et d'autres interfaces standard réalisent la connexion entre MES et d'autres applications et Internet/Intranet, et fournissent des ressources système unifiées et des ressources partagées pour le développement d'applications.

(3) Transparence. Basé sur l'intégration des données de la plateforme, le travail de développement est simplifié. Les développeurs peuvent évoluer directement vers la plateforme sans tenir compte de la structure ou du mode de communication des données sous-jacentes. Tous ces travaux sont complétés par la plateforme de données.                            (4) La plate-forme de données fournit des fonctions partagées telles que la gestion des données, le service de données et la communication réseau, et prend en charge une variété de services d'application en même temps, ce qui peut raccourcir le cycle de développement du système d'information, améliorer l'efficacité du développement et réaliser plus efficacement l'intégration de la structure d'entreprise à trois niveaux.             IV. analyse de cas d'intégration                 Partant de la situation actuelle d'une cokerie, cet article analyse comment utiliser la plate-forme de données en temps réel pour atteindre l'objectif d'intégration.             1 état du système existant                            L'ensemble de l'usine dispose de 8 systèmes de surveillance de la production au niveau de l'atelier (ci-après dénommés sous-systèmes), y compris un système de préparation du charbon entièrement automatique, un système de surveillance de la production de cokéfaction, un système de surveillance de la production de la station de livraison de pression de gaz, un système de surveillance de la production des chaudières et des turbines à vapeur, un pic de source de gaz système de surveillance de production de station de rasage, système de surveillance de production de station biochimique, système de surveillance de production de soufflante à gaz et système d'automatisation intégré d'alimentation et de distribution d'énergie ; Il existe trois systèmes de pesage : pont-bascule pour camion, pont-bascule sur rail et pont-bascule à charbon ; Il existe deux systèmes discontinus : l'identification du numéro du four à coke pousseur et la mesure de la température du four à coke. Afin de tirer pleinement parti des ressources existantes et de réaliser le partage des ressources, il est nécessaire de réaliser l'intégration des informations de 13 sous-systèmes, d'établir un réseau de gestion de la production couvrant tous les systèmes de surveillance de l'ensemble de l'usine, d'achever la construction et le développement du système de planification de la gestion de la production (ci-après dénommé système de planification), et réaliser la surveillance et la gestion centralisées des données de production de l'ensemble de l'usine par le centre de planification.                 Comme le développement de l'ensemble de la plante a traversé des décennies, il existe de grandes différences entre les différents systèmes de l'ancien au nouveau, principalement reflétées dans les aspects suivants.                 (1) Plate-forme matérielle. Il existe plusieurs types d'ordinateurs : poste de travail, ordinateur personnel, ordinateur industriel et serveur ; Du point de vue du réseau de communication, il existe un port série, un bus de terrain, un réseau de contrôle industriel, un LAN, etc.                 (2) Système d'exploitation. Il existe quatre types de Windows 98, Windows NT, Windows 2000 et Windows XP.                 (3) Base de données. Il existe une base de données texte (AXT), un accès, SQLSERVER7.0, sqlserver2000,             Paradox5.0, Excel, etc.                 (4) Outils de développement : langage assembleur, turboC, VC, VB, Delphi, etc.                 Par conséquent, la difficulté dans l'intégration du système est de savoir comment unifier les informations basées sur divers environnements hétérogènes (réseaux hétérogènes, systèmes d'exploitation hétérogènes, bases de données hétérogènes, etc.) pour répondre aux exigences de l'intégration.             2 méthode d'intégration du système                 Selon les caractéristiques du système à intégrer, on adopte la méthode d'intégration basée sur le modèle d'intégration ci-dessus. La structure du réseau adopte le LAN centré sur le commutateur. L'échange d'informations spécifique de chaque partie est le suivant:                            (1) Système de préparation de charbon entièrement automatique, système de surveillance de la production de cokéfaction, système de surveillance de la production de la station de distribution de pression de gaz, système de surveillance de la production des générateurs de chaudières et de turbines à vapeur, système de surveillance de la production de la station d'écrêtage des sources de gaz, système de surveillance de la production des stations biochimiques, surveillance de la production des soufflantes à gaz. le système et le système d'automatisation intégré de l'alimentation et de la distribution d'énergie sont fournis avec un serveur OPC et une interface OPC standard,