何宏宏，劉 新，孫潔香

（北京機械工業(yè)自動化研究所 機器人中心，北京 100120）

基于Wincc的帶鋼生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)

何宏宏，劉 新，孫潔香

（北京機械工業(yè)自動化研究所 機器人中心，北京 100120）

介紹了帶鋼生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)優(yōu)點。給出了系統(tǒng)實現(xiàn)的主要3個方面，在最大程度上發(fā)揮了Wincc軟件的優(yōu)勢，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫和PLC的更有效的信息交互。

帶鋼生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)；Wincc；數(shù)據(jù)庫；PLC；信息交互

0　引言

在國家對鋼鐵行業(yè)進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的大環(huán)境中，板帶生產(chǎn)企業(yè)需要將以往以量為主的生產(chǎn)理念轉(zhuǎn)變?yōu)橐再|(zhì)取勝。而要實現(xiàn)這一理念的轉(zhuǎn)換，生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品就需要在基礎(chǔ)自動化級生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上，加入信息流，使得市場需求和實際生產(chǎn)緊密的聯(lián)系在一起。

本論文介紹了以某電鍍錫生產(chǎn)線在實際生產(chǎn)中所面臨的生產(chǎn)與市場脫節(jié)、高耗能、低品質(zhì)等問題為依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，設(shè)計開發(fā)帶鋼生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的思路。

1　問題及需求分析

根據(jù)某電鍍錫生產(chǎn)線上述的生產(chǎn)與市場脫節(jié)、高耗能、低品質(zhì)等主要問題，分析得出急需投入生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)來解決這些問題。生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、分類，主要完成以下目標：

1）縮短訂單響應時間

關(guān)于計劃單的生成，需要一定的計算規(guī)則，這個將由企業(yè)級ERP信息管理軟件通過對訂單和庫存成品數(shù)據(jù)的分析計算來完成。生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)盡管不涉及到計算，但是需要為ERP提供可靠的庫存成品數(shù)據(jù)。通過ERP與現(xiàn)場級帶鋼生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的銜接，縮短了訂單響應時間，提高了生產(chǎn)效率。

2）能耗監(jiān)控

能耗也是困擾企業(yè)發(fā)展的一個重要因素，由于沒有能耗監(jiān)控，能耗和產(chǎn)出不成正比，使得生產(chǎn)收益不能最大化。通過帶鋼生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)以及增加信號采集設(shè)備，將能源信號通過PLC采集，然后進行分類、統(tǒng)計，根據(jù)每個生產(chǎn)班組進行記錄，將能耗和產(chǎn)出進行關(guān)聯(lián)，及時反映出能耗的狀態(tài)，以便出現(xiàn)問題及時預警解決。

3）質(zhì)量跟蹤與評定

由于客戶對產(chǎn)品質(zhì)量的需求越來越嚴格，通常情況下都要求產(chǎn)品的信息可追溯期至少一年的時間，而人工記錄方式存在著工作量大、錯誤率高、不便于長時間保存等缺點，通過投入帶鋼生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，將自動生成成品信息庫。根據(jù)客戶要求對數(shù)據(jù)庫進行合理的存儲維護，可以實現(xiàn)至少一年及更長時間的信息可追溯期。同時，對成品信息庫中每個成品的缺陷信息進行分析歸類，可以自動判定每個成品的等級，為銷售和訂單再生產(chǎn)提供依據(jù)。

圖1　功能結(jié)構(gòu)圖

2　信息管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

基于上述的問題及需求分析，明確了系統(tǒng)要完成的任務，要實現(xiàn)這些任務需要對信息管理系統(tǒng)首先進行一個結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，使得系統(tǒng)便于操作維護。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括了軟件結(jié)構(gòu)和硬件結(jié)構(gòu)，現(xiàn)介紹如下。

2.1軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

信息管理系統(tǒng)按照其功能模塊主要分為：登陸模塊、用戶管理模塊、生產(chǎn)業(yè)務操作模塊、歷史數(shù)據(jù)模塊、能耗管理模塊、缺陷信息統(tǒng)計模塊、報表模塊。而其中最重要的生產(chǎn)業(yè)務操作模塊又包括了計劃單模塊、來料信息采集模塊、成品信息采集模塊、成品信息分類模塊、回退模塊。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在系統(tǒng)中這些模塊的數(shù)據(jù)并非是獨立的，之間都有著一定的聯(lián)系，所以在建立數(shù)據(jù)庫時就要根據(jù)這些關(guān)系做到簡單、唯一、不重復，這樣能在很大程度上減少數(shù)據(jù)庫的維護成本。

同時一個完整的生產(chǎn)過程也是信息交互的一個周期，而這個交互周期中涉及到多個模塊之間的數(shù)據(jù)交互。這些數(shù)據(jù)的交互也就形成了系統(tǒng)設(shè)計需要的信息流，信息流的形成如圖2所示。

圖2　信息流程圖

圖中實線部分代表著主要生產(chǎn)信息之間的流向，并隨著工藝生產(chǎn)流程不斷的進行合并，產(chǎn)生新的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，主要是后臺服務器及控制界面需要進行采集維護的數(shù)據(jù)；點線部分代表著用戶根據(jù)班組生產(chǎn)時間最終要看到的結(jié)果，將以報表的形式體現(xiàn)；點劃線部分代表著最終的生產(chǎn)數(shù)據(jù)還將影響到上一級計劃單的生成。

2.2硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要由系統(tǒng)服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、工作站、以太網(wǎng)組成。其與基礎(chǔ)自動化級和ERP級的硬件關(guān)系圖如圖3所示。

系統(tǒng)采用已有的監(jiān)控軟件平臺Wincc和SQL Server做為開發(fā)軟件，使用服務器和客戶機模式，故而具備以下的結(jié)構(gòu)特點：

1）操作性

考慮到生產(chǎn)工藝的連續(xù)不間斷性，采用C/S結(jié)構(gòu)服務器與操作工作站分開，并且有2臺操作工作站同時進行操作，符合現(xiàn)場實際情況，多處實時操作，既便于生產(chǎn)人員操作，又方便維護人員維護。同時這樣也能保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)的完全性和準確性。

而且由于之前的監(jiān)控系統(tǒng)工作人員已經(jīng)熟練掌握，所以對于帶鋼生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的使用較于新的開發(fā)平臺能夠更快的進入狀態(tài)。

2）時效性

帶鋼生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)合二為一，在很大程度上縮短了二者之間的快速反應時間，從而達到了縮短周期的效果，同時也減少了開發(fā)成本。

3　信息管理系統(tǒng)實現(xiàn)方案

系統(tǒng)的實現(xiàn)在技術(shù)角度上來講主要包括了數(shù)據(jù)庫的操作、數(shù)據(jù)庫信息與PLC之間的信息交互、報表這三個方面。這也是系統(tǒng)的主要組成部分，解決了這三個問題就解決了系統(tǒng)的主要技術(shù)難題。

3.1數(shù)據(jù)庫的操作

由于Wincc自帶SQL SERVER數(shù)據(jù)庫，所以系統(tǒng)的實現(xiàn)過程將直接在SQL SERVER軟件平臺上進行數(shù)據(jù)庫操作。

首先是在SQL SERVER數(shù)據(jù)庫中新建數(shù)據(jù)庫test，數(shù)據(jù)庫test中新建來料信息表（PDI）、成品信息表（PDO）、上線信息表（OnlinePDI）、上線暫存信息表（TempPDI）、能耗統(tǒng)計表（Energy）、登陸信息統(tǒng)計表（LODE）。

圖3　硬件設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

其次，就是對數(shù)據(jù)庫的讀寫操作，這也是系統(tǒng)的重要組成部分，在每個步驟基本都要用到。利用VB提供的ADODB.Connection和ADODB.Recordset方法，實現(xiàn)VB對SQL數(shù)據(jù)庫的操作。為了實現(xiàn)客戶機也能對數(shù)據(jù)庫進行操作，在此采用用戶名密碼的方式訪問數(shù)據(jù)庫，而不采用以往的Wincc登陸方式訪問。

數(shù)據(jù)庫連接結(jié)構(gòu)塊如下所示：

通過統(tǒng)一的鏈接結(jié)構(gòu)快，根據(jù)lsqlstr語句的不同對不同的數(shù)據(jù)庫表進行查詢、添加、刪除等操作。

3.2與PLC的信息交互

將數(shù)據(jù)庫信息與PLC信息進行交互是這個系統(tǒng)的一個很重要的部分在信息流中，這里我們采用Wincc自帶的通訊接口，在變量管理的Simatic S7 Protocol Suite中的tcp/ip來實現(xiàn)與PLC的通訊，較之前的通過OPC. SimaticNET和STEP7通訊軟件進行組態(tài)并配置OPC Server，來實現(xiàn)與S7-400站點通訊方式更加的簡單、可靠。為了減少wincc信息交互壓力，要嚴格優(yōu)化結(jié)構(gòu)，盡可能的減少交互信息。

3.3報表

本系統(tǒng)報表采用了vbs語言調(diào)用Excel來實現(xiàn)報表的保存、打印功能。這是從實際用戶的需求出發(fā)實現(xiàn)的，用戶要求有可操作的報表格式，考慮到熟練程度，故選用了Excel作為其載體。而Wincc自帶的報表編輯器由于操作復雜而且不能直接保存成客戶需要的文件格式，故而沒有直接采用。

4　結(jié)束語

電鍍錫帶鋼生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的投入使用，將實際生產(chǎn)和客戶需求很好地結(jié)合在了一起，在很大程度上提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了信息的可追溯性，投入以來為生產(chǎn)廠家?guī)砹撕艽蟮慕?jīng)濟效益。

[1] 羅志鋼.基于WinCC6的二級系統(tǒng)設(shè)計實例[J].工業(yè)控制計算機, 2007,20：7.

[2] 蘇震,徐新樂,王克偉,孫林,應小昆,曹虎,沈明艷.基于VB的WinCC數(shù)據(jù)歸檔及報表輸出的研究和應用[J].新技術(shù)新工藝,2016,1.

[3] 徐志杰.基于高級編程語言WINCC復雜報表管理的實現(xiàn)[J].華電技術(shù),2011,11.

The production information management system of strip steel based on Wincc

HE Hong-hong, LIU Xin, SUN Jie-xiang

TH166

A

1009-0134(2016)07-0129-03

2016-05-17

國家科技支撐計劃（2015BAF22B01）

何宏宏（1981 -），女，河北人，工程師，碩士，主要從事冶金自動化系統(tǒng)集成的研究。