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(jìn)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(biāo)：

1）縮短訂單響應(yīng)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(yīng)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(jìn)行分類、統(tǒng)計，根據(jù)每個生產(chǎn)班組進(jìn)行記錄，將能耗和產(chǎn)出進(jìn)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(yù)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(yán)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(jìn)行合理的存儲維護(hù)，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(jìn)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(wù)，要實現(xiàn)這些任務(wù)需要對信息管理系統(tǒng)首先進(jìn)行一個結(jié)構(gòu)上的設(shè)計，使得系統(tǒng)便于操作維護(hù)。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(wù)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(wù)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(fù)，這樣能在很大程度上減少數(shù)據(jù)庫的維護(hù)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(jìn)行合并，產(chǎn)生新的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，主要是后臺服務(wù)器及控制界面需要進(jìn)行采集維護(hù)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(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)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(wù)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(wù)器與操作工作站分開，并且有2臺操作工作站同時進(jìn)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(hù)人員維護(hù)。同時這樣也能保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)的完全性和準(zhǔn)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(jìn)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(yīng)時間，從而達(dá)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yán)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(fù)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(yīng)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(yīng)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(fù)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。