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(dòng)力、制氧等多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)承擔(dān)不同的生產(chǎn)分工，具有不同的生產(chǎn)過(guò)程，每個(gè)過(guò)程都有一些相關(guān)的過(guò)程控制系統(tǒng)。 由于技術(shù)發(fā)展的原因，公司過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)上分布著不同廠商不同種類(lèi)的自動(dòng)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(gè)系統(tǒng)只能采集或管理相應(yīng)裝置或設(shè)備在運(yùn)行過(guò)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(chǔ)時(shí)間都受到各個(gè)控制系統(tǒng)CPU能力和硬盤(pán)容量的限制。就企業(yè)整體而言，缺乏一個(gè)統(tǒng)一的、完整的、企業(yè)級(jí)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息平臺(tái)，以支持越來(lái)越多的數(shù)據(jù)應(yīng)用。 由于生產(chǎn)過(guò)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(kù)系統(tǒng)不能勝任實(shí)時(shí)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(jí)關(guān)系型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)為企業(yè)信息系統(tǒng)提供統(tǒng)一而完整的企業(yè)級(jí)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息平臺(tái)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)向下將負(fù)責(zé)集成各個(gè)不同DCS、PLC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且提供長(zhǎng)期保存這些歷史數(shù)據(jù)的功能，向上提供開(kāi)放的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)檢索服務(wù)，實(shí)現(xiàn)將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制過(guò)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(shí)，建立集成共享的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息平臺(tái)，數(shù)據(jù)的分析與統(tǒng)計(jì)結(jié)果能夠存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)或者發(fā)布到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，并提供開(kāi)放的二次開(kāi)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(shí)的決策。 項(xiàng)目的功能與特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)了將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)集成到桌面 石鋼公司InSQL實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)目前已經(jīng)連接了各個(gè)生產(chǎn)廠30多套不同的現(xiàn)場(chǎng)DCS、PLC控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集并記錄著4000余個(gè)生產(chǎn)過(guò)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(jí)，并且提供長(zhǎng)期保存這些歷史數(shù)據(jù)的功能。向上提供開(kāi)放的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)發(fā)布功能，發(fā)布監(jiān)控畫(huà)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(guò)VPN在Internet上任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)，用授權(quán)的帳戶登錄IE來(lái)監(jiān)視工廠實(shí)時(shí)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(guò)程實(shí)時(shí)信息平臺(tái) InSQL全方位地獲取和儲(chǔ)存工廠數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)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(lái)。通過(guò)大量的客戶端應(yīng)用程序，可以訪問(wèn)工廠的全部信息，分析、處理和報(bào)告工廠的數(shù)據(jù)。由于具備了MS SQL Server2000的開(kāi)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)已經(jīng)成為石鋼公司的一個(gè)統(tǒng)一開(kāi)放、集成共享的鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息平臺(tái)，在此之上建立的應(yīng)用系統(tǒng)越來(lái)越多。 實(shí)現(xiàn)異種數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)化控制系統(tǒng)，從國(guó)外SIEMENS的WinCC、橫河的CS1000\3000、AB的RSView、ABB的Freelance、Citect到國(guó)內(nèi)的力控、浙大中控以及各種后臺(tái)為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的小型分散數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，都已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的OPC Server，建立了InSQL與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)通過(guò)OPC方式進(jìn)入InSQL，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)MS SQL Server、Access等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)采集。同時(shí)，開(kāi)發(fā)了對(duì)WinCC的OPC Server進(jìn)行讀寫(xiě)的程序，借助SIEMENS控制系統(tǒng)的WinCC軟件實(shí)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(kāi)發(fā)環(huán)境不同，采用的軟件和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)也不同，有VB、VC、力控、組態(tài)王等等。我們通過(guò)Visual basic自主開(kāi)發(fā)了針對(duì)各種數(shù)據(jù)庫(kù)的OPC Server，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)通過(guò)OPC方式進(jìn)入InSQL，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)MS SQL Server，Access，等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)及離散數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。 四級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì) 第一級(jí)為各生產(chǎn)流程的各種自動(dòng)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(duì)各工藝流程參數(shù)的采集和控制。 第二級(jí)為遠(yuǎn)程IDAS計(jì)算機(jī)，這一層級(jí)的計(jì)算機(jī)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(guò)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(chǔ)，向上通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)入公司局域網(wǎng)，通過(guò)各二級(jí)站點(diǎn)交換機(jī)連接到InSQL數(shù)據(jù)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有數(shù)據(jù)的上傳。IDAS具有“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”功能，當(dāng)IDAS與InSQL通訊失敗時(shí)，IDAS會(huì)將當(dāng)前數(shù)據(jù)保存在本機(jī)硬盤(pán)，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(jí)為InSQL數(shù)據(jù)服務(wù)器和Web服務(wù)器，InSQL對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)并作為對(duì)外接口的數(shù)據(jù)源，Web是將數(shù)據(jù)通過(guò)IE發(fā)布。 第四級(jí)是客戶端應(yīng)用計(jì)算機(jī)，安裝IE或Activefactory客戶應(yīng)用軟件，查詢和瀏覽實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)，制作報(bào)表，進(jìn)行各種分析應(yīng)用。 由于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)要與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)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(guò)在IDAS上安裝雙網(wǎng)卡，實(shí)現(xiàn)物理隔離，分別設(shè)置不同網(wǎng)段，一個(gè)IP同IDAS所采集的工業(yè)控制系統(tǒng)通訊，一個(gè)IP向上通過(guò)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(shí)現(xiàn)VLAN劃分，可以通過(guò)各二級(jí)站點(diǎn)交換機(jī)的端口設(shè)置，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)劃分成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)段，所有的IDAS與公司管理網(wǎng)隔離開(kāi)來(lái)；第三，InSQL服務(wù)器也安裝兩個(gè)網(wǎng)卡，一個(gè)IP連接IDAS，一個(gè)IP與公司管理網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)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(wèn)到InSQL服務(wù)器，而InSQL服務(wù)器只能夠訪問(wèn)到IDAS，而不能訪問(wèn)到現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的工作站，通過(guò)層層隔離保證了網(wǎng)絡(luò)的安全。 基于實(shí)時(shí)信息平臺(tái)的應(yīng)用 煉鋼廠生產(chǎn)過(guò)程控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 系統(tǒng)通過(guò)對(duì)ERP系統(tǒng)的物資量數(shù)據(jù)、檢化驗(yàn)系統(tǒng)的質(zhì)量數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作和過(guò)程控制數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)由人工補(bǔ)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(tái)，給用戶提供了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的完整電子檔案。其中，從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等系統(tǒng)自動(dòng)采集和導(dǎo)入的過(guò)程數(shù)據(jù)、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)接近90%，人工錄入的主要是班次、爐號(hào)等一些生產(chǎn)組織數(shù)據(jù)。系統(tǒng)能夠按照合同號(hào)、生產(chǎn)訂單號(hào)和爐號(hào)進(jìn)行詳細(xì)的查詢和分析，還可以通過(guò)鋼種、生產(chǎn)日期等關(guān)鍵字段進(jìn)行查詢，及時(shí)掌握某一個(gè)訂單所采用的工藝路線、整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程投料和產(chǎn)出、每一爐或每一個(gè)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(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)全部過(guò)程數(shù)據(jù)和控制歷史曲線進(jìn)行跟蹤，通過(guò)爐號(hào)貫穿到一起。當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量異常后，可以及時(shí)追溯出當(dāng)日工藝過(guò)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(shí)制定出相應(yīng)措施，指導(dǎo)生產(chǎn)。 軋鋼生產(chǎn)過(guò)程控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 與“煉鋼生產(chǎn)過(guò)程控制數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”一樣，利用鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息平臺(tái)，在軋鋼工序?qū)⑦^(guò)程控制參數(shù)與爐號(hào)進(jìn)行捆綁,將ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)控制數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)庫(kù)質(zhì)量數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)相匹配，充分發(fā)揮基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的作用，實(shí)現(xiàn)軋鋼工藝過(guò)程控制數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)的可追溯性。 以強(qiáng)化過(guò)程因素分析、提高產(chǎn)品質(zhì)量為目的，針對(duì)鋼材性能或成分的缺陷實(shí)現(xiàn)按爐號(hào)對(duì)軋鋼工序加熱溫度、開(kāi)軋溫度、終軋溫度等過(guò)程工藝控制數(shù)據(jù)的檢索查詢分析，找出過(guò)程控制和操作的原因，解決質(zhì)量控制問(wèn)題。 能源調(diào)度與統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng) 在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息平臺(tái)上自主開(kāi)發(fā)的石鋼公司能源調(diào)度與統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)，在收集生產(chǎn)所需各種能源動(dòng)力量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，結(jié)合各工序的生產(chǎn)狀況和能源消耗定額及公司能源供應(yīng)情況，進(jìn)行數(shù)據(jù)整合、分析、調(diào)度，服務(wù)和指導(dǎo)公司生產(chǎn)。 利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組建能源計(jì)量網(wǎng)絡(luò)具有很多優(yōu)勢(shì)。首先，由于各個(gè)控制系統(tǒng)中的能源計(jì)量數(shù)據(jù)（甚至包括三級(jí)、四級(jí)的計(jì)量數(shù)據(jù)）已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，所以可以把已經(jīng)存在于系統(tǒng)中的這些數(shù)據(jù)很方便地集成進(jìn)來(lái)，任意分組顯示，不用編制或修改程序；第二，新增的能源計(jì)量檢測(cè)點(diǎn)，可以就近直接連到任意一個(gè)已經(jīng)連接到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的控制系統(tǒng)中，不用再配前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備。第三，能源計(jì)量系統(tǒng)既可以按能源介質(zhì)又可以按工藝系統(tǒng)組成畫(huà)面，可以把一個(gè)工序需要的各種能源量組成一幅畫(huà)面，便于系統(tǒng)監(jiān)控。這對(duì)能源調(diào)度是非常靈活的。 煉鐵焦比數(shù)據(jù)平衡輔助分析系統(tǒng) 2005年自動(dòng)化部響應(yīng)公司降低煉鐵成本的要求，理清了焦炭物流管理流程、明確了關(guān)鍵控制點(diǎn)，利用SAP的支撐系統(tǒng)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)各種數(shù)據(jù)，自主開(kāi)發(fā)了煉鐵毛焦比數(shù)據(jù)平衡輔助分析系統(tǒng)，為各級(jí)管理者提供準(zhǔn)確及時(shí)的數(shù)據(jù)支持，為公司焦炭自動(dòng)平衡計(jì)算，達(dá)到日清月結(jié)提供了真實(shí)的依據(jù)。 加熱爐坯料跟蹤系統(tǒng) 與燕山大學(xué)合作，利用鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息平臺(tái)，建立神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型，在新一軋廠650加熱爐開(kāi)發(fā)了坯料跟蹤系統(tǒng)，可以記錄每一支連鑄坯的加熱時(shí)間和加熱溫度，便于加熱制度的分析研究。 石鋼公司的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)充分實(shí)現(xiàn)了鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息平臺(tái)的功能，并在此平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了大量的應(yīng)用。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)成為石鋼公司信息化建設(shè)中不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施之一。 目前石鋼公司已經(jīng)有了一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)路線，就是以鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息平臺(tái)作為各種應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，開(kāi)發(fā)成本分析、設(shè)備監(jiān)控、能源調(diào)度等各種分析應(yīng)用項(xiàng)目，體現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的重要作用