Исследование и применение интеграции данных в MES перерабатывающей промышленности

В настоящее время интегрированная система автоматизации перерабатывающей промышленности состоит из системы планирования ресурсов предприятия (ERP), системы управления производством (MES) и системы управления технологическими процессами (PCS).             Архитектура состоит из трех систем поддержки. ERP отвечает за бизнес-решения и производственное планирование предприятия; MES отвечает за планирование производства предприятия и оптимизацию системных процессов; ПК отвечает за контроль производственного процесса. Большинство перерабатывающих отраслей имеют базовые системы управления, и многие предприятия также внедрили ERP-системы. Однако по-прежнему отсутствует эффективная коммуникация между руководством и контролем. MES является ключевым звеном комплексной системы автоматизации перерабатывающей промышленности.

Он играет связующую роль в комплексной системе автоматизации всей перерабатывающей промышленности и является информационным интеграционным мостом производственной и управленческой деятельности предприятия. Очень важно единообразно планировать данные для всего процесса производства и внедрения с точки зрения общей ситуации на предприятии. Интеграция данных является основой функциональной подсистемы MES. В соответствии с характеристиками и важностью модуля интеграции данных в этом документе предлагается метод интеграции данных, основанный на платформе данных.                            I. важность и сложность интеграции данных в MES             1. Важность интеграции данных MES                            MES собирает данные о производстве и эксплуатации, интегрирует данные о хранении сырья и продуктов, интегрирует информацию о состоянии оборудования, а также объединяет, обобщает, стандартизирует, сравнивает и анализирует эту информацию. С одной стороны, он обеспечивает основу для планирования и составления графиков производства, а с другой стороны, он также предоставляет своевременную, надежную и точную справочную информацию для принятия производственных и операционных решений для ERP.             Интеграция данных является основой для внедрения MES. Он обобщает и обрабатывает информацию о производстве и эксплуатации, качестве продукции, транспортировке сырья и продукции, потреблении энергии и других данных уровня ПК, так что информация в режиме реального времени о нижнем производственном процессе и все виды информации о верхних ресурсах предприятия управление интегрировано в уровень MES, а планирование или инструкции, такие как оптимальное управление, оптимальное планирование и оптимальное принятие решений, формируются посредством интеграции информации. В то же время модуль интеграции данных также отвечает за передачу некоторых данных в системе верхнего уровня (таких как значение оптимизации, заданное значение и т. д.) на ПК.             2 сложности в интеграции данных MES                            Производственные предприятия имеют сложные производственные процессы, обширные источники данных, разнообразные методы сбора и хранения данных, а лежащие в их основе системы управления закрыты друг от друга, и существуют большие различия в используемых сетях, системах и базах данных.

Как реализовать комплексную интеграцию данных из разнородных сетей, разнородных систем и разнородных баз данных — самая большая трудность в интеграции данных MES.             II. Возможности и функции платформы данных             Один   Предложение платформы данных                            Разработка и эксплуатация традиционной компьютерной прикладной системы напрямую зависит от операционной системы, сети и системы баз данных. Из-за сильной зависимости вышеупомянутой системы приложений от базовой поддерживающей среды системе приложений и интегрированной среде не хватает хорошей открытости и переносимости. В то же время также трудно решить проблему интеграции разнородной информации и разнородной среды, что влияет на общую пользу прикладной системы. Поэтому предлагается интеграция на основе платформы данных.             Два   Структура платформы данных                            Платформа данных реального времени RTDP (т. база данных в реальном времени) реализует функции сбора данных в реальном времени на месте, управления, исторического архивирования, обслуживания, записи и генерации аварийных сигналов, записи событий, синхронизации времени и так далее. В то же время, как работающая платформа, она предоставляет сервисы данных в реальном времени/исторических данных для различного прикладного программного обеспечения, работающего на ней.

Его общая структура показана на рисунке I.

Три   Основные функции платформы данных                                        (1) Функция передачи данных: в основном он связывается с программным обеспечением для мониторинга, прикладными программами и различными базами данных через интерфейсы OPC, DDE и ODBC для считывания нижних данных в платформу данных в реальном времени; Командная информация верхнего уровня отправляется обратно в соответствующую систему через эти интерфейсы.                            (2) Обработка ввода и вывода данных: обработка данных, поступающих на платформу данных в реальном времени. Например, преобразование формата данных, преобразование диапазона, настройка сигналов тревоги, статистика данных, архивирование исторических данных и т. д.                            (3) Мониторинг сети и переподключение: для обеспечения нормальной передачи данных платформа данных в реальном времени должна иметь функцию простого мониторинга сети и автоматического переподключения. Когда сеть выходит из строя, она может вовремя подсказать или подать сигнал тревоги. Когда сеть восстанавливается, она может обнаружить и автоматически переподключиться.                 (4) Онлайн-обслуживание, конфигурация и запрос: для обеспечения непрерывности данных платформа данных в реальном времени должна обеспечивать функцию онлайн-обслуживания; Его можно настроить в соответствии с различными требованиями пользователей; Предоставьте функцию запроса.                            (5) Обеспечение безопасности данных: поскольку платформа данных включает соединение с более низкой системой управления и связана с производственной информацией предприятия, а также может быть подключена к Интернету, необходимо установить механизм безопасности для абсолютного предотвращения несанкционированных операций и обеспечить безопасность всей информационной системы.             В-третьих, структурная модель интеграции данных на основе платформы данных в реальном времени.                 С учетом характеристик фактической интеграции данных предлагается модель интеграции данных, показанная на рисунке 2. Справа — трехуровневое разделение модели интеграции, а слева — соответствующая связь с трехуровневой моделью интеграции информации предприятия.

Вся структура в основном разделена на три уровня:                            (1) Нижний уровень — это уровень среды, который относится к различным специальным сетям управления и сетевой среде промышленного Ethernet на основе различных полевых шин, DCS, различных операционных систем и различных систем баз данных. Он может предоставлять службы данных в режиме реального времени и не в реальном времени для верхнего уровня, а также предоставлять различные интерфейсы данных (такие как OPC,             ODBC, DDE, CORBA и др.) является посредником между платформой данных и нижним устройством для обмена информацией.                            (2) Средний уровень — это уровень платформы данных. С одной стороны, он использует соответствующие методы для связи с ним в соответствии с интерфейсом, предоставляемым нижним уровнем, для выполнения сервисных функций, таких как интеграция и управление данными, обслуживание данных и сетевая связь. При наличии инструкций по планированию и оптимизации с верхнего уровня они преобразуются в соответствующие данные и отправляются в соответствующую систему; С другой стороны, он предоставляет некоторые общедоступные службы поддержки интеграции для верхнего приложения, формирует данные из нижнего уровня в унифицированный формат и предоставляет информацию в реальном времени и не в реальном времени для других модулей уровня MES (таких как реальный -мониторинг данных времени, моделирование процессов, планирование производства, анализ данных, управление оборудованием, отслеживание запасов, контроль качества, контроль оптимизации и т. д.) и ERP верхнего уровня.                 (3) Верхний уровень — это прикладной уровень, который включает в себя другие функции MES, кроме функции сбора данных, а также некоторые функции, относящиеся к ERP.                                Характеристики интеграции данных на основе платформы данных следующие::                            (1) Совместное использование данных и интеграция приложений между различными прикладными системами могут быть реализованы через платформу данных. Платформа данных обеспечивает единую среду интеграции для других модулей MES и верхнего уровня ERP, что удобно для разработки и интеграции приложений.                            (2) Открытость. DDE, ODBC, веб, OPC и другие стандартные интерфейсы реализуют связь между MES и другими приложениями и Интернетом/Интранетом, а также предоставляют унифицированные системные ресурсы и общие ресурсы для разработки приложений.

(3) Прозрачность. Благодаря интеграции данных платформы упрощается работа по разработке. Разработчики могут напрямую развиваться в направлении платформы, не принимая во внимание структуру или способ передачи базовых данных. Всю эту работу выполняет платформа данных.                            (4) Платформа данных обеспечивает общие функции, такие как управление данными, служба данных и сетевая связь, и одновременно поддерживает различные службы приложений, что может сократить цикл разработки информационной системы, повысить эффективность разработки и более эффективно реализовать интеграция трехуровневой структуры предприятия.             IV. разбор случая интеграции                 Начиная с текущей ситуации на заводе по производству коксового газа, в этой статье анализируется, как использовать платформу данных в реальном времени для достижения цели интеграции.             1 статус существующей системы                            Весь завод имеет 8 систем контроля производства на уровне цеха (далее именуемые подсистемами), включая полностью автоматическую систему подготовки угля, систему контроля производства кокса, систему контроля производства станции подачи газа, систему контроля производства котлов и паротурбинных генераторов, пик источника газа. система контроля производства бритвенной станции, система контроля производства биохимической станции, система контроля производства газодувки и интегрированная система автоматизации электроснабжения и распределения; Есть три системы взвешивания: автомобильные весы, железнодорожные весы и весы градирни; Имеются две дискретные системы: определение номера коксовой толкательной печи и измерение температуры коксовой печи. Чтобы в полной мере использовать существующие ресурсы и реализовать совместное использование ресурсов, необходимо реализовать информационную интеграцию 13 подсистем, создать сеть управления производством, охватывающую все системы мониторинга всего завода, завершить построение и разработку системы планирования управления производством. (далее именуемая системой планирования), а также осуществлять централизованный мониторинг и управление производственными данными всего завода с помощью центра планирования.                 Поскольку развитие всего завода прошло десятилетия, в различных системах от старых до новых существуют большие различия, в основном отраженные в следующих аспектах.                 (1) Аппаратная платформа. Существует несколько типов компьютеров: рабочая станция, персональный компьютер, промышленный компьютер и сервер; С точки зрения коммуникационной сети есть последовательный порт, полевая шина, промышленная сеть управления, локальная сеть и т. д.                 (2) Операционная система. Существует четыре типа Windows 98, Windows NT, Windows 2000 и Windows XP.                 (3) База данных. Есть текстовая база данных (AXT), доступ, SQLSERVER7.0, sqlserver2000,             Paradox5.0, Excel и т. д.                 (4) Средства разработки: язык ассемблера, turboC, VC, VB, Delphi и т. д.                 Поэтому сложность системной интеграции заключается в том, как унифицировать информацию на основе различных гетерогенных сред (гетерогенных сетей, гетерогенных операционных систем, гетерогенных баз данных и т. д.) для удовлетворения требований интеграции.             2 способ системной интеграции                 В соответствии с характеристиками интегрируемой системы мы используем метод интеграции, основанный на приведенной выше модели интеграции. Структура сети использует локальную сеть, сосредоточенную на коммутаторе. Конкретный информационный обмен каждой части выглядит следующим образом:                            (1) Полностью автоматическая система подготовки угля, система контроля производства кокса, система контроля производства станции подачи газа, система контроля производства котлов и паротурбинных генераторов, система контроля производства станции пикового бритья источника газа, система контроля производства биохимической станции, контроль производства газодувки. система и интегрированная система автоматизации электроснабжения и распределения снабжены сервером OPC и стандартным интерфейсом OPC,