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．項(xiàng)目背景
某石化公司現(xiàn)有PLC裝置中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)沒有采集到MES系統(tǒng)中,其他相關(guān)部門無法共享生產(chǎn)數(shù)據(jù)，這部分?jǐn)?shù)據(jù)成為“信息孤島”。石化公司改性瀝青PLC數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將改性瀝青PLC裝置生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集公司MES系統(tǒng)，及時(shí)分析與共享生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
通過系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)采集生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的匯總、分析，建立反映生產(chǎn)裝置的過程模型，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析和挖掘技術(shù)進(jìn)行的裝置運(yùn)行機(jī)理與變化趨勢(shì)的分析，輔助操作人員對(duì)生產(chǎn)過程、工藝技術(shù)等進(jìn)行研究和分析，提出智能解決方案。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：
1、全自動(dòng)，實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)系統(tǒng)的情況；
2、生產(chǎn)管理數(shù)字化；
3、對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)工況進(jìn)行深入分析；
4、為生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)分析的手段。
項(xiàng)目目標(biāo)
按照控制系統(tǒng)的通信規(guī)范采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一封裝使其具備統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)外通信接口-OPC接口。為MES提供可靠的、及時(shí)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
體系結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)（各廠、車間）的數(shù)據(jù)采集匯總在一起，供進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理以及為MES PHD系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。
根據(jù)需要在主控室設(shè)立前置機(jī),每臺(tái)前置機(jī)負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)通信，同時(shí)將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送往信息中心服務(wù)器。
系統(tǒng)如下圖所示：
系統(tǒng)構(gòu)成
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集、處理、存儲(chǔ)的中心，是數(shù)據(jù)進(jìn)出的樞紐，它下接各種過程I/O設(shè)備和接口；上聯(lián)用戶的應(yīng)用程序。下面是其功能結(jié)構(gòu)圖：
各部分功能如下：
（1）輸入輸出處理
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，同時(shí)可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)來的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行各種輸入處理，如量程變換、開方、分段線性化、濾波等；對(duì)于輸出到現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，可進(jìn)行輸出限制和靈敏度檢查。
（2）歷史存儲(chǔ)
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將快速變化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、手工錄入數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果都可以進(jìn)行壓縮，形成歷史擋案。
（3）將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)
將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)按照的時(shí)間周期導(dǎo)入到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中。在數(shù)據(jù)故障時(shí)，如采集計(jì)算機(jī)與服務(wù)器間網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)暫停向關(guān)系庫(kù)插入數(shù)據(jù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時(shí)，數(shù)采機(jī)會(huì)把故障期間緩存的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器。在數(shù)據(jù)恢復(fù)完成后，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)程序會(huì)將丟掉的數(shù)據(jù)補(bǔ)加到關(guān)系庫(kù)中，確保轉(zhuǎn)儲(chǔ)的完整性。
（4）開放接口
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了DDE服務(wù)器，OPC服務(wù)器，OLE接口和控件，API接口等各種開放協(xié)議和接口。
（5） Web發(fā)布
系統(tǒng)具有Web發(fā)布功能，生成的畫面可以通過Web方式進(jìn)行瀏覽、操作。通過軟件的安全管理機(jī)制可以杜絕非法用戶對(duì)系統(tǒng)的訪問。同時(shí)支持通過超級(jí)鏈接的方式鏈接到其系統(tǒng)的Web頁(yè)面.
技術(shù)原理
有上位機(jī)的PLC，盡量從上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以避免更改核心控制部件PLC的軟件設(shè)置或硬件配置。因?yàn)閿?shù)據(jù)服務(wù)器與上位機(jī)只是通過串口通信, 串口為紫金橋軟件數(shù)據(jù)通信獨(dú)占，所以可以保證PLC上位機(jī)的安全。為了通過串口與上位機(jī)通信，須要在上位機(jī)中安裝紫金橋遠(yuǎn)程IO服務(wù)程序。
2、對(duì)于沒有上位機(jī)的PLC，盡量在現(xiàn)有PLC硬件配置上進(jìn)行采集。方案如下：
1）如果PLC上有空余串口，就遵循PLC通信協(xié)議進(jìn)行編程，直接通過空余串口進(jìn)行采集。如下圖所示。
2）沒有空余串口，但有編程口的（串口），通過編程口進(jìn)行采集，PLC編程軟件與數(shù)據(jù)采集共用一個(gè)串口。
運(yùn)行環(huán)境
網(wǎng)絡(luò)環(huán)境
改性瀝青裝置無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為保證系統(tǒng)正常運(yùn)行需要從加氫車間辦公室機(jī)房鋪設(shè)光纖到改性瀝青操作室。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)部要求加鋪兩條光纖，分別是改性瀝青操作室到改性瀝青辦公樓；改性瀝青操作室到新門門衛(wèi)。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下：
其中改性瀝青操作室、改性瀝青辦公樓、門衛(wèi)室三處需要安放交換機(jī)及交換機(jī)光模塊。加氫車間辦公樓需要增加三對(duì)光模塊。
數(shù)采系統(tǒng)硬件、軟件環(huán)境
硬件資源，具體配置要求見下表。
| 名稱 | 數(shù)量 | 單位 | 配置 | 用途 | 放置地點(diǎn) |
| 前置數(shù)采機(jī) | 1 | 臺(tái) | Dell™ OptiPlex™ 980 MT | 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 | 待定 |
| 串口服務(wù)器 | 1 | 個(gè) | MOXA NPORT 5110 | 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 | 裝置 |
| 壁掛設(shè)備箱 | 2 | 個(gè) | 350*500*200 | 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集 | 辦公樓 |
| 耦合器 | 24 | 個(gè) | ST | 網(wǎng)絡(luò)通訊 | 機(jī)柜 |
| 尾纖 | 24 | 根 | ST 1.5M單膜 | 網(wǎng)絡(luò)通訊 | 機(jī)柜 |
| 8口光纖盒 | 2 | 個(gè) | | 網(wǎng)絡(luò)通訊 | 機(jī)柜 |
| 24口光纖盒 | 2 | 個(gè) | | 網(wǎng)絡(luò)通訊 | 機(jī)柜 |
| 光纖 | 300 | 米 | SM-4 | 網(wǎng)絡(luò)通訊 | |
| 光纖 | 1500 | 米 | SM-12 | 網(wǎng)絡(luò)通訊 | 機(jī)柜 |
| 電源插排 | 3 | 個(gè) | 公牛 GN-705D，3米 | 網(wǎng)絡(luò)通訊 | 機(jī)柜 |
| 機(jī)柜 | 1 | 個(gè) | 600*600*1200 | 網(wǎng)絡(luò)通訊 | 裝置 |
軟件環(huán)境，具體見下表。
| 軟件 | 數(shù)量（份） | 名 稱 |
| 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件 | 1 | 服務(wù)器版 |
| 遠(yuǎn)程IO驅(qū)動(dòng) | 1 | 無限客戶端服務(wù)器版 |
整套系統(tǒng)流程為：
其中上位機(jī)連接串口服務(wù)器用的是RS232串口線。
串口服務(wù)器連接數(shù)采機(jī)用的是通過IP地址通訊。
由于上位機(jī)運(yùn)行的是WinCC軟件，因此，本次數(shù)采使用OPC的通訊協(xié)議來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
按照方案中，首先需要在上位機(jī)電腦中安裝紫金橋用于遠(yuǎn)程數(shù)采的插件“遠(yuǎn)程IO”。
把此插件文件夾拷貝到上位機(jī)E盤中后 。
打開文件夾，雙擊 。打開遠(yuǎn)程IO配置環(huán)境，
按照上圖紅圈中所視，配置好，其中串口參數(shù)為：
配置好后,運(yùn)行OPC_Client.exe 來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,注:在插件運(yùn)行的同時(shí)桌面右下角會(huì)顯示進(jìn)程圖標(biāo),之后等待數(shù)采機(jī)運(yùn)行給予指令.
數(shù)采機(jī)配置以及環(huán)境：
DELL Dell™ OptiPlex™ 980 MT
顯卡 512M
內(nèi)存 4G
CUP In i3
Windows XP系統(tǒng)SP2
系統(tǒng)環(huán)境軟件包括： Office、WinRAR
數(shù)采環(huán)境相關(guān)軟件包括： 紫金橋軟件、NPort軟件
具體機(jī)房位置由信息部分配。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
數(shù)采機(jī)IP:192.168.0.12
串口服務(wù)器IP:192.168.0.11
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
串口服務(wù)器外觀如下圖所示：
用以485轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)接口。
當(dāng)使用設(shè)備時(shí)，需要在對(duì)應(yīng)數(shù)采機(jī)中安裝驅(qū)動(dòng)軟件，以及進(jìn)行連接配置。
首先，把軟件的安裝盤放到光驅(qū)中，或在數(shù)采機(jī)的D盤中，找到
文件夾。
進(jìn)入文件夾，選擇 。
選擇相應(yīng)系統(tǒng)， 后。
解壓并雙擊，Npadm_Setup如圖 。
安裝完成后，在開始菜單中找到NPort Administrator程序。
打開后會(huì)調(diào)出串口服務(wù)器的客戶端軟件，按照說明可進(jìn)行配置。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
右鍵單擊Configuration，選擇Broadcast Search菜單搜索串口服務(wù)器，或選擇手動(dòng)輸入IP搜索。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
搜索完成后會(huì)顯示連接的串口服務(wù)器IP
這里還可以更改并配置設(shè)備。
映射串口服務(wù)器
單擊COM Mapping
在映射列表中，右鍵單擊Add Target菜單項(xiàng)。
彈出Add Nport窗口，單擊Rescan按鈕，查找串口服務(wù)器。在串口服務(wù)器列表中，選中要映射服務(wù)器，點(diǎn)擊OK按鈕。
這樣就可以設(shè)置通道com口了
右鍵單擊已經(jīng)設(shè)置好的串口服務(wù)器，單擊Apply Change菜單項(xiàng)?；螯c(diǎn)擊Apply 按鈕鈕，將串口映射信息保存到主機(jī)注冊(cè)表中。
.
之后，安裝紫金橋組態(tài)軟件6.5，安裝包可在紫金橋（）下載，或在數(shù)采機(jī)的D盤中，有備份的安裝包，此處省略安裝步驟。
當(dāng)軟件安裝完成后,會(huì)在桌面生成一個(gè)快捷方式為下圖 。
雙擊打開工程管理器，選擇改性瀝青數(shù)采工程，進(jìn)入組態(tài)。如下圖。
進(jìn)入后，在數(shù)據(jù)庫(kù)選項(xiàng)卡，找到已經(jīng)建立好的“gxlq”OPC驅(qū)動(dòng)并雙擊進(jìn)入配置。如下圖。
在驅(qū)動(dòng)的配置頁(yè)面按照如圖所示，一步步進(jìn)行設(shè)置。
完成點(diǎn)下一步
完成點(diǎn)確認(rèn)。
至此驅(qū)動(dòng)設(shè)備已經(jīng)建好，下面來看看點(diǎn)的建立和設(shè)置。
在數(shù)據(jù)庫(kù)選項(xiàng)卡進(jìn)入點(diǎn)組態(tài)。
在點(diǎn)組態(tài)中，按照改性瀝青上位機(jī)需要采集的點(diǎn)名和描述建立好點(diǎn)與點(diǎn)信息。
并在每個(gè)點(diǎn)后的外部連接上關(guān)聯(lián)驅(qū)動(dòng)設(shè)備添加連接項(xiàng)，步驟如下。
這里要注意，每個(gè)點(diǎn)有不同的連接項(xiàng)，不要連錯(cuò)。下面是本次數(shù)采的點(diǎn)信息與數(shù)據(jù)連接串。
完成后保存退出即可。接下來連接建立串口映射。
找到功能選項(xiàng)卡中的公共，進(jìn)入串口服務(wù)器。
按照上圖所示，完成配置即可。
總結(jié)
紫金橋作為通用軟件，它可以應(yīng)用到許多行業(yè)領(lǐng)域，如同本文在改性瀝青裝置上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行掌握，并還可以為上層mes這樣管理系統(tǒng)提供所需的數(shù)據(jù)。這類結(jié)構(gòu)中，重要的因素就是數(shù)據(jù)，目的也是針對(duì)于數(shù)據(jù)的。不同的在于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境不一樣，所以實(shí)施中搭建整體方案很重要，要結(jié)合設(shè)備功能情況，天氣情況，地理位置情況，來全局考慮。
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