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1. 項目背景

    青島鋼鐵集團公司是一家大型鋼鐵企業，自動控制系統已在企業下屬各分廠廣泛應用。隨著企業信息化應用要求的逐步提高，青鋼企業信息化建設總體設想為：建立一個企業網絡環境下的全廠生產過程數據采集、數據存儲、數據查看、數據處理和數據管理的軟硬件系統。該實時數據庫軟硬件平臺應該能夠實現企業網絡環境下的實時數據采集、流程查看、趨勢瀏覽、報表數據存貯記錄與查看、生產調度等功能，從而實現企業過程控制系統與信息系統的網絡集成和綜合管理。

    該解決方案可建立一套以生產系統為中心的實時數據庫平臺系統，把各分廠分散的自成體系的監控系統以分層、分級的方式進行集中管理和監控，迫切需要采用實時數據庫系統來建立全公司統一的生產信息集成平臺。通過實時數據庫系統與全公司各分廠控制系統的連接，實現管理層與控制層的集成，為上層應用提供統一的數據平臺。該系統應具備很強的數據實時性和完整性能力，同時填補ERP系統中從管理層到基礎自動化層的“鴻溝”。基于實時數據庫平臺的青鋼公司最終能夠實現產、供、物的合理調配，使企業的生產計劃、資源平衡、產品營銷和預測決策良好運行，取得最佳經濟效益。

    青鋼下屬各分廠控制系統情況。

    根據上表，青島鋼鐵公司第一線材廠的自動化控制系統采用10套三菱FX2/A2A控制器，其中主軋線的4套三菱A2A控制器之間通過網絡進行通訊，操作員接口功能通過FIX操作軟件實現；其余6套三菱FX2/A2A控制器各自獨立運行，無上位操作軟件。

    銀鋼公司的自動化系統采用18套昆騰的MODICON控制器，其中3#、4#高爐、1#、2#部分高爐均聯網，數據上傳到調度中心。調度中心采用FIX操作軟件實現。其余部分如3#高爐卷揚、3#高爐熱風爐、3#高爐除塵各自獨立運行，上位操作軟件為FIX6.05；4#高爐卷揚、4#高爐熱風爐、4#高爐除塵各自獨立運行，上位操作軟件為FIX7.0。

2. 系統方案設計

    鑒于青島鋼鐵公司生產規模較大，各廠分散，數據量多的情況，因此為了今后便于管理和維護，和利時信息技術公司采用實時數據庫產品來進行系統方案設計。

    系統在青鋼公司信息中心設置一臺實時數據庫服務器，該服務器負責存儲公司所有現場控制系統的生產數據，遠程數據采集機分布在各現場控制室，通過分布在現場監控機上的I/O Server獲得數據，并通過企業級主干網將現場數據傳送到實時數據庫服務器。此外，在公司信息中心設置一臺企業級信息門戶服務器，為企業提供一個框架結構，把信息傳遞給每一個用戶，包括從高級管理層和生產線的操作員到銷售人員和分支機構，甚至到客戶、供應商和合作伙伴，企業各層次的人員都可瀏覽與之相關的信息，了解正在進行的事件以及提高管理手段到了解正在進行的事件以及提高管理手段。廠長、總工、管理科室和車間管理人員等可通過實時數據庫服務器的客戶端軟件或IE瀏覽器來了解現場的生產情況，并進行數據分析。在與青鋼主干網相連的每個用戶的PC機都可以根據需要和授權瀏覽所需信息（實時、歷史、報警、報告和報表等）。在公司管理層每個辦公室的電腦上看到的生產實時數據與控制系統保持一致，幾乎沒有時間上的延時。系統網絡結構圖如下。

    其中第一線材廠的系統結構如下（其他分廠類同）

系統配置說明（以其中幾個分廠為例說明）：

第一線材廠

    第一線材廠的計算機控制應用產品主要為三菱公司的A 系列和FX2系列PLC，其中軋鋼主線的四套三菱PLC已經聯網，上位操作軟件為FIX，并提供OPC接口。其余各控制系統各自獨立。根據第一線材廠自動化系統現狀，需增加兩臺安裝Windows NT 或Windows 2000 計算機來做IDAS+I/O Server。其中一臺PC機上安裝MOSA網卡，軟件安裝IDAS+ MITSUBISHI I/O Server，另一臺PC機軟件安裝IDAS+OPCLINK。

銀鋼公司

    銀鋼公司的計算機控制應用產品主要為昆騰的MODICON 系列PLC，其中高爐1#、2#、3#、4#已經聯網，且數據上傳到調度中心；高爐3#的卷揚、熱風爐、除塵目前各自獨立，上位監控系統為FIX; 高爐4#的卷揚、熱風爐、除塵目前各自獨立，上位監控系統為FIX。 根據銀鋼公司自動化系統現狀，需增加三臺安裝Windows NT 或Windows 2000 計算機來做IDAS+I/O Server。其中一臺PC機上連接調度中心，其硬件配置2塊以太網卡，軟件安裝IDAS+ OPCLINK。第二臺連接高爐3#的卷揚、熱風爐、除塵系統，硬件配置2塊以太網卡，軟件安裝IDAS+ OPCLINK。第三臺PC機連接高爐3#的卷揚、熱風爐、除塵系統，硬件配置2塊以太網卡，軟件安裝IDAS+ OPCLINK。

新高線廠

    新高線廠的計算機控制應用產品主要為ABB公司和西門子的PLC，其中主軋線上的ABB公司的已經聯網，上位監控采用RMC200系統；而PF線、精整、加熱爐均采用西門子公司的S7400系列PLC，上位監控系統分別采用KINGVIEW、BEJER和WINCC；以上各軟件均提供DDE接口。由于主軋線上傳點數較多，約2000點，故推薦采用OPC連接；其余各部分除了精整點數約300點外，PF線、加熱爐的總點數不超過160點，故推薦采用DDE的連接方式，需增加兩臺安裝Windows NT 或Windows 2000 計算機來做IDAS。其中一臺軟件安裝IDAS+OPCLINK，硬件需要2塊以太網卡;另一臺軟件安裝IDAS，硬件安裝2塊以太網卡即可。

制氧機廠

    制氧機廠的計算機控制應用產品采用HONEYWELL公司的DCS-C200，其上位監控軟件采用PlantScaper320。該軟件提供DDE接口。由于該廠控制系統的控制點數不多，總點數為90點，因而采用DDE的連接方式，需增加一臺安裝Windows NT 或Windows 2000 計算機來做IDAS。軟件安裝IDAS，硬件需要2塊以太網卡。

全廠的信息中心

    信息中心集中布置了數據庫服務器、WEB服務器等設備。其配置如下：

3  系統方案說明

3.1 網絡方案

    實時數據庫服務器和企業級信息門戶服務器安置在信息中心，以雙網卡連入公司主干網，其中一個網卡和現場數據采集機以及現場監控機劃在一個虛擬網中，構成控制網；另一塊網卡劃入企業管理網，從而有效地隔離管理網和控制網，保證控制網安全。現場數據采集機如系統結構示意圖所示與相應現場監控機組成本地局域網，各分廠局域網通過各廠交換機連入企業主干網，從控制設備到實時數據庫服務器，數據流單向流動，保證了監控機的安全。

3.2 實時數據庫

3.2.1 非凡的系統的連接性

    和信公司開發了多種I/O Server，可以聯接各式各樣的設備（如：PLC、DCS、RTU等），通過FastDDE、SuiteLink、OPC等通訊協議和專門用來開發I/O Server的工具包，任何新的系統都可以無縫的集成進現有系統。和信公司專門為工業應用設計了一個基于TCP/IP使用標準的WinSock接口的通訊協議，所傳送的數據除包含數值外還包含數據品質標志和時間標簽，因此具有自診斷功能，保證了工廠實時數據數據的可靠性。

    可用Windows NT的性能監視器監視通訊狀態；在網絡理想情況下，以每秒96000個整型標記名(Integer)的速度同時向30個客戶端傳送數據；快速的通訊保證了實時數據庫數據庫能以秒級采集和存儲數據。

3.2.2 實時數據庫的數據存儲

    實時數據庫自動存儲來自IO Server的數據，它有兩種數據存儲方法：周期性存儲和突發性存儲。周期性存儲以一個快至秒級的固定的時間間隔存儲數據，保證了數據的準確性和完整性。突發性存儲是當數據發生變化時，實時數據庫才存儲。實時數據庫中采用了高效的實時壓縮算法，保證能以更少的空間存儲更多的數據。高速采集的歷史數據存放在叫“歷史塊”的數據文件中，系統管理員可以隨時備份或恢復歷史數據文件，也可以實現系統的自動備份。

3.2.3 實時數據庫的管理

    實時數據庫的管理和配置工具采用微軟管理控制臺技術，這種技術為管理員帶來了更高的方便性：管理員可以對多臺服務器，Windows操作系統以及SQL Enterprise Management進行管理。實時數據庫的設計目標是作為一個免管理數據庫環境。實時數據庫的管理和配置工具采用了微軟管理控制臺技術來實現整個系統的管理, 使用這一技術系統管理員可以從任一臺安裝了遠程管理工具的客戶機上進行系統的配置和管理。實時數據庫支持動態配置，即系統管理員可以在不停止數據庫運行的情況下，隨時進行數據庫配置。

3.2.4 實時數據庫的手工錄入數據

    實時數據庫支持手工錄入的數據，可用實時數據庫的MADS（Manual Data Acquisition Service手工數據采集服務）把一些無法自動采集，不同格式的或遠程的傳輸速度較慢的數據手工錄入。這些數據將無縫集成在已有的歷史數據中。實時數據庫的各種客戶端工具軟件同樣可以用來查詢、分析手工錄入的數據。

3.2.5  實時數據庫的安全性

    實時數據庫使用兩種安全機制:

    ? 操作系統安全機制

    ? Microsoft SQL Server 安全機制

    實時數據庫利用MS SQL Server功能強大的安全系統來保障存放數據庫中的數據的安全。每一個數據庫用戶必須在服務器上擁有一個帳號，一個用戶帳號由用戶名和登陸標志組成，用戶可以進行的操作由定義在用戶帳號中的信息決定，系統用這些信息來判斷用戶訪問數據庫的權限，包括：

    ? 誰可以登陸到數據庫服務器。
    ?用戶可以使用哪些管理功能。
    ?用戶可以訪問哪些數據庫、數據對象、數據。
    ?誰可以改變數據庫中的數據。
    ?誰被授權使用特定的Transact-SQL參數、視圖、存儲過程。

3.2.6 實時數據庫與關系型數據庫的連接

    實時數據庫具有微軟SQL Server 2000數據庫的全部能力，由于具備了MS SQL Server 2000的開放性，并且支持SQL查詢語句，DB2、SYBASE、ORACLE、MS SQL Server、FOXPRO等關系型數據庫可以通過ODBC，與實時數據庫交換數據。此外實時數據庫還可以用MS SQL Server2000中的復制和分發服務將數據發送到MS SQL Server或ORACLE數據庫中。

3.2.7  實時數據庫豐富的客戶端軟件

    和利時和許多第三方廠商為實時數據庫開發了豐富的客戶端軟件，不同行業、不同要求的用戶都可以找到合適的客戶端數據分析工具。對于一些特殊要求的客戶端軟件，可以使用任何流行的開發環境開發，包括微軟的工具，例如Visual Basic、Active Server Pages（使用VBScript 或 JavaScript）、C++ 和 Visual Studio.NET，或者其它工具，例如Web應用服務器、Delphi和PowerBuilder。
   

4  結論

    和利時信息技術公司從接到青鋼的項目需求書之日起，多次下現場調研，和用戶進行交流；并依靠自身多年來在工控領域積累的深厚技術底蘊和經驗，為青鋼量身定做了一套合適的方案建議書，通過近半年的努力，最終在與多個對手的競爭中成功簽定了該項目。目前該項目正在實施中，預計2004年3月份第一期試點結束，全部工程將在2004年6月份完成。該項目的實施，將是和信公司在流程行業“MES”風扉的今天，在冶金行業領域內邁出的第一步，它將為和利時公司從控制系統向MES邁進，打下堅實的基礎。