北京和利时系统工程有限公司

1. 项目背景

    青岛钢铁集团公司是一家大型钢铁企业，自动控制系统已在企业下属各分厂广泛应用。随着企业信息化应用要求的逐步提高，青钢企业信息化建设总体设想为：建立一个企业网络环境下的全厂生产过程数据采集、数据存储、数据查看、数据处理和数据管理的软硬件系统。该实时数据库软硬件平台应该能够实现企业网络环境下的实时数据采集、流程查看、趋势浏览、报表数据存贮记录与查看、生产调度等功能，从而实现企业过程控制系统与信息系统的网络集成和综合管理。

    该解决方案可建立一套以生产系统为中心的实时数据库平台系统，把各分厂分散的自成体系的监控系统以分层、分级的方式进行集中管理和监控，迫切需要采用实时数据库系统来建立全公司统一的生产信息集成平台。通过实时数据库系统与全公司各分厂控制系统的连接，实现管理层与控制层的集成，为上层应用提供统一的数据平台。该系统应具备很强的数据实时性和完整性能力，同时填补ERP系统中从管理层到基础自动化层的“鸿沟”。基于实时数据库平台的青钢公司最终能够实现产、供、物的合理调配，使企业的生产计划、资源平衡、产品营销和预测决策良好运行，取得最佳经济效益。

    青钢下属各分厂控制系统情况。

    根据上表，青岛钢铁公司第一线材厂的自动化控制系统采用10套三菱FX2/A2A控制器，其中主轧线的4套三菱A2A控制器之间通过网络进行通讯，操作员接口功能通过FIX操作软件实现；其余6套三菱FX2/A2A控制器各自独立运行，无上位操作软件。

    银钢公司的自动化系统采用18套昆腾的MODICON控制器，其中3#、4#高炉、1#、2#部分高炉均联网，数据上传到调度中心。调度中心采用FIX操作软件实现。其余部分如3#高炉卷扬、3#高炉热风炉、3#高炉除尘各自独立运行，上位操作软件为FIX6.05；4#高炉卷扬、4#高炉热风炉、4#高炉除尘各自独立运行，上位操作软件为FIX7.0。

2. 系统方案设计

    鉴于青岛钢铁公司生产规模较大，各厂分散，数据量多的情况，因此为了今后便于管理和维护，和利时信息技术公司采用实时数据库产品来进行系统方案设计。

    系统在青钢公司信息中心设置一台实时数据库服务器，该服务器负责存储公司所有现场控制系统的生产数据，远程数据采集机分布在各现场控制室，通过分布在现场监控机上的I/O Server获得数据，并通过企业级主干网将现场数据传送到实时数据库服务器。此外，在公司信息中心设置一台企业级信息门户服务器，为企业提供一个框架结构，把信息传递给每一个用户，包括从高级管理层和生产线的操作员到销售人员和分支机构，甚至到客户、供应商和合作伙伴，企业各层次的人员都可浏览与之相关的信息，了解正在进行的事件以及提高管理手段到了解正在进行的事件以及提高管理手段。厂长、总工、管理科室和车间管理人员等可通过实时数据库服务器的客户端软件或IE浏览器来了解现场的生产情况，并进行数据分析。在与青钢主干网相连的每个用户的PC机都可以根据需要和授权浏览所需信息（实时、历史、报警、报告和报表等）。在公司管理层每个办公室的电脑上看到的生产实时数据与控制系统保持一致，几乎没有时间上的延时。系统网络结构图如下。

    其中第一线材厂的系统结构如下（其他分厂类同）

系统配置说明（以其中几个分厂为例说明）：

第一线材厂

    第一线材厂的计算机控制应用产品主要为三菱公司的A 系列和FX2系列PLC，其中轧钢主线的四套三菱PLC已经联网，上位操作软件为FIX，并提供OPC接口。其余各控制系统各自独立。根据第一线材厂自动化系统现状，需增加两台安装Windows NT 或Windows 2000 计算机来做IDAS+I/O Server。其中一台PC机上安装MOSA网卡，软件安装IDAS+ MITSUBISHI I/O Server，另一台PC机软件安装IDAS+OPCLINK。

银钢公司

    银钢公司的计算机控制应用产品主要为昆腾的MODICON 系列PLC，其中高炉1#、2#、3#、4#已经联网，且数据上传到调度中心；高炉3#的卷扬、热风炉、除尘目前各自独立，上位监控系统为FIX; 高炉4#的卷扬、热风炉、除尘目前各自独立，上位监控系统为FIX。 根据银钢公司自动化系统现状，需增加三台安装Windows NT 或Windows 2000 计算机来做IDAS+I/O Server。其中一台PC机上连接调度中心，其硬件配置2块以太网卡，软件安装IDAS+ OPCLINK。第二台连接高炉3#的卷扬、热风炉、除尘系统，硬件配置2块以太网卡，软件安装IDAS+ OPCLINK。第三台PC机连接高炉3#的卷扬、热风炉、除尘系统，硬件配置2块以太网卡，软件安装IDAS+ OPCLINK。

新高线厂

    新高线厂的计算机控制应用产品主要为ABB公司和西门子的PLC，其中主轧线上的ABB公司的已经联网，上位监控采用RMC200系统；而PF线、精整、加热炉均采用西门子公司的S7400系列PLC，上位监控系统分别采用KINGVIEW、BEJER和WINCC；以上各软件均提供DDE接口。由于主轧线上传点数较多，约2000点，故推荐采用OPC连接；其余各部分除了精整点数约300点外，PF线、加热炉的总点数不超过160点，故推荐采用DDE的连接方式，需增加两台安装Windows NT 或Windows 2000 计算机来做IDAS。其中一台软件安装IDAS+OPCLINK，硬件需要2块以太网卡;另一台软件安装IDAS，硬件安装2块以太网卡即可。

制氧机厂

    制氧机厂的计算机控制应用产品采用HONEYWELL公司的DCS-C200，其上位监控软件采用PlantScaper320。该软件提供DDE接口。由于该厂控制系统的控制点数不多，总点数为90点，因而采用DDE的连接方式，需增加一台安装Windows NT 或Windows 2000 计算机来做IDAS。软件安装IDAS，硬件需要2块以太网卡。

全厂的信息中心

    信息中心集中布置了数据库服务器、WEB服务器等设备。其配置如下：

3  系统方案说明

3.1 网络方案

    实时数据库服务器和企业级信息门户服务器安置在信息中心，以双网卡连入公司主干网，其中一个网卡和现场数据采集机以及现场监控机划在一个虚拟网中，构成控制网；另一块网卡划入企业管理网，从而有效地隔离管理网和控制网，保证控制网安全。现场数据采集机如系统结构示意图所示与相应现场监控机组成本地局域网，各分厂局域网通过各厂交换机连入企业主干网，从控制设备到实时数据库服务器，数据流单向流动，保证了监控机的安全。

3.2 实时数据库

3.2.1 非凡的系统的连接性

    和信公司开发了多种I/O Server，可以联接各式各样的设备（如：PLC、DCS、RTU等），通过FastDDE、SuiteLink、OPC等通讯协议和专门用来开发I/O Server的工具包，任何新的系统都可以无缝的集成进现有系统。和信公司专门为工业应用设计了一个基于TCP/IP使用标准的WinSock接口的通讯协议，所传送的数据除包含数值外还包含数据品质标志和时间标签，因此具有自诊断功能，保证了工厂实时数据数据的可靠性。

    可用Windows NT的性能监视器监视通讯状态；在网络理想情况下，以每秒96000个整型标记名(Integer)的速度同时向30个客户端传送数据；快速的通讯保证了实时数据库数据库能以秒级采集和存储数据。

3.2.2 实时数据库的数据存储

    实时数据库自动存储来自IO Server的数据，它有两种数据存储方法：周期性存储和突发性存储。周期性存储以一个快至秒级的固定的时间间隔存储数据，保证了数据的准确性和完整性。突发性存储是当数据发生变化时，实时数据库才存储。实时数据库中采用了高效的实时压缩算法，保证能以更少的空间存储更多的数据。高速采集的历史数据存放在叫“历史块”的数据文件中，系统管理员可以随时备份或恢复历史数据文件，也可以实现系统的自动备份。

3.2.3 实时数据库的管理

    实时数据库的管理和配置工具采用微软管理控制台技术，这种技术为管理员带来了更高的方便性：管理员可以对多台服务器，Windows操作系统以及SQL Enterprise Management进行管理。实时数据库的设计目标是作为一个免管理数据库环境。实时数据库的管理和配置工具采用了微软管理控制台技术来实现整个系统的管理, 使用这一技术系统管理员可以从任一台安装了远程管理工具的客户机上进行系统的配置和管理。实时数据库支持动态配置，即系统管理员可以在不停止数据库运行的情况下，随时进行数据库配置。

3.2.4 实时数据库的手工录入数据

    实时数据库支持手工录入的数据，可用实时数据库的MADS（Manual Data Acquisition Service手工数据采集服务）把一些无法自动采集，不同格式的或远程的传输速度较慢的数据手工录入。这些数据将无缝集成在已有的历史数据中。实时数据库的各种客户端工具软件同样可以用来查询、分析手工录入的数据。

3.2.5  实时数据库的安全性

    实时数据库使用两种安全机制:

    ? 操作系统安全机制

    ? Microsoft SQL Server 安全机制

    实时数据库利用MS SQL Server功能强大的安全系统来保障存放数据库中的数据的安全。每一个数据库用户必须在服务器上拥有一个帐号，一个用户帐号由用户名和登陆标志组成，用户可以进行的操作由定义在用户帐号中的信息决定，系统用这些信息来判断用户访问数据库的权限，包括：

    ? 谁可以登陆到数据库服务器。
    ?用户可以使用哪些管理功能。
    ?用户可以访问哪些数据库、数据对象、数据。
    ?谁可以改变数据库中的数据。
    ?谁被授权使用特定的Transact-SQL参数、视图、存储过程。

3.2.6 实时数据库与关系型数据库的连接

    实时数据库具有微软SQL Server 2000数据库的全部能力，由于具备了MS SQL Server 2000的开放性，并且支持SQL查询语句，DB2、SYBASE、ORACLE、MS SQL Server、FOXPRO等关系型数据库可以通过ODBC，与实时数据库交换数据。此外实时数据库还可以用MS SQL Server2000中的复制和分发服务将数据发送到MS SQL Server或ORACLE数据库中。

3.2.7  实时数据库丰富的客户端软件

    和利时和许多第三方厂商为实时数据库开发了丰富的客户端软件，不同行业、不同要求的用户都可以找到合适的客户端数据分析工具。对于一些特殊要求的客户端软件，可以使用任何流行的开发环境开发，包括微软的工具，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应用服务器、Delphi和PowerBuilder。
   

4  结论

    和利时信息技术公司从接到青钢的项目需求书之日起，多次下现场调研，和用户进行交流；并依靠自身多年来在工控领域积累的深厚技术底蕴和经验，为青钢量身定做了一套合适的方案建议书，通过近半年的努力，最终在与多个对手的竞争中成功签定了该项目。目前该项目正在实施中，预计2004年3月份第一期试点结束，全部工程将在2004年6月份完成。该项目的实施，将是和信公司在流程行业“MES”风扉的今天，在冶金行业领域内迈出的第一步，它将为和利时公司从控制系统向MES迈进，打下坚实的基础。