概要：本文通過Proficy Historian、Proficy Realtime Information Portal（簡稱RTIP）軟件在鋼鐵廠過程管理系統(tǒng)中的應用，提出了企業(yè)在構建實時數(shù)據(jù)庫平臺和數(shù)據(jù)的可視化應用方面的方法。 關鍵詞：Proficy Historian、Proficy Realtime Information Portal、實時數(shù)據(jù)庫 1、概述 邯鋼是1958年建廠投產并逐步發(fā)展起來的特大型鋼鐵企業(yè)?，F(xiàn)有職工2.5萬人。 “十五”期間，邯鋼以調整產品結構為主線，以“建設國際水平現(xiàn)代化邯鋼”為目標，以建設460萬噸精品板材生產線為核心，積極推進產業(yè)升級、管理創(chuàng)新、人才強企、文化推動四大支撐戰(zhàn)略，努力創(chuàng)建集約效益型、資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)，奠定百年基業(yè)，努力把邯鋼建設成為工藝現(xiàn)代化、裝備大型化、產品結構優(yōu)化、經營多元化，具有較強競爭力的優(yōu)質板材基地?；谏鲜隹紤]，為了加快企業(yè)生產管理的信息化和生產的自動化，集團在2005年投資1億多元建立企業(yè)生產管理信息化多級信息系統(tǒng)，采用企業(yè)級實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建立全公司統(tǒng)一的控制系統(tǒng)信息集成平臺。通過實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)把全公司各生產廠的控制系統(tǒng)連接起來，把眾多分散的自成體系的監(jiān)控系統(tǒng)以分區(qū)的方式進行集中管理，實現(xiàn)管理層與控制層的集成，并為上層應用，尤其是MES和ERP，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支撐平臺。 2、生產過程管理系統(tǒng)的實施意義 通過應用Proficy Historian和Proficy Real-time Information portal部署的邯鋼集團實時數(shù)據(jù)庫及WEB系統(tǒng)在很大程度上實現(xiàn)了如下的目標： 2.1、整合了企業(yè)過程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源，解決了企業(yè)中多種、多套過程控制系統(tǒng)的聯(lián)網、集成、管理問題；能夠滿足企業(yè)多工段、多車間、多過程集成需要。 2.2、從全廠生產過程中的各個方面收集生產信息，并按照全廠信息模型組織這些數(shù)據(jù)，最終提供給企業(yè)管理人員和其他應用軟件使用。 2.3、通過實時跟蹤企業(yè)各車間物料消耗、原料供應、操作人員、過程信息和設備信息，使企業(yè)生產經營管理人員對企業(yè)的生產條件有一個全面的了解。 2.4、收集、存儲并分析產品數(shù)據(jù)，為持續(xù)的生產過程優(yōu)化、提高提供依據(jù)。集成生產過程有關的操作規(guī)程、技術文檔、設備文檔，并以方便的界面提供給企業(yè)管理和操作人員。 2.5、全面標準、開放的實時/歷史數(shù)據(jù)存儲和服務，并將這些數(shù)據(jù)以可追憶的形式提供給企業(yè)生產管理人員，計算和分析生產成本的；管理信息系統(tǒng)軟件、企業(yè)資源計劃管理軟件和供應鏈管理軟件可以按自己的需要訪問、組織、使用系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)。 2.6、實時數(shù)據(jù)庫平臺的建立幫助企業(yè)增強了在IT建設上的回報，提高投資效益，使企業(yè)的管理系統(tǒng)運行在實時生產過程數(shù)據(jù)的基礎上，大大地從企業(yè)信息化建設中受益，從而提高產品質量、縮短制造周期；提高全面裝備效率；提高人工效率；提高企業(yè)信息化建設的滿意度。 3、鋼鐵廠對過程管理系統(tǒng)的功能需求 通過建立企業(yè)實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺，為生產管理信息化建設提供現(xiàn)實基礎。通過建立通用的網絡客戶端平臺，把實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、質量數(shù)據(jù)和關系型數(shù)據(jù)轉換成豐富的個性化的信息顯示，利用網絡瀏覽器在企業(yè)任何地方訪問這些信息。 3.1、通過數(shù)據(jù)接口站實時采集各控制系統(tǒng)的生產實時數(shù)據(jù)； 3.2、建立實時數(shù)據(jù)庫，集成實時信息； 3.3、提供生產工況圖、歷史數(shù)據(jù)趨勢圖、報表分析工具； 3.4、提供與上層管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互、轉發(fā)等開發(fā)接口。 3.5、為企業(yè)決策層提供必要、及時、可靠的現(xiàn)場過程數(shù)據(jù) 3.6、提升生產制造的體系架構 3.7、將現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換成企業(yè)管理的智能應用 3.8、充分利用和保障ERP以及管理系統(tǒng)投資 4、Proficy Historian的解決方案與應用技巧 根據(jù)公司自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀，制定了生產線、班組、車間和管理部門的自下而上的分層系統(tǒng)解決方案。根據(jù)不同層次的要求，成功運用了GE系統(tǒng)軟件iHistorian、Realtime Information Portal、iFIX的強大功能。生產線的各個控制系統(tǒng)（DCS/PLC）是實時歷史數(shù)據(jù)庫iHistotian的數(shù)據(jù)來源。通過iHistorian的強大的數(shù)據(jù)采集接口，可以將大部分控制系統(tǒng)得數(shù)據(jù)采集到iHistotian的實時歷史數(shù)據(jù)庫中，包括OPC采集器、XML/文本采集器。對于較老的控制系統(tǒng)，通過增加GE Proficy iFIX接口站，再運用iFIX數(shù)據(jù)采集器，即可完成數(shù)據(jù)采集。另外，有一部分相關的試驗數(shù)據(jù)和手動測試數(shù)據(jù)，也成功的接入了 實時歷史數(shù)據(jù)庫中。 每個班組由不同的生產線控制系統(tǒng)組成。在班組內設置GE Proficy iHistorian 和Realtime Information Portal 服務器，完成生產線的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析工作。并最終通過公司骨干網，將現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)、監(jiān)控畫面、趨勢曲線、報警、各種數(shù)據(jù)分析報表發(fā)布到車間和管理部門。 車間由不同的班組構成，車間和管理部門通過GE Proficy iHistorian和Realtime Information Portal的瘦客戶端應用完成對生產狀態(tài)的監(jiān)控、管理、維護。 實時數(shù)據(jù)庫軟件采用GE FANUC自動化公司的Proficy Historian3.0實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和Proficy Realtime Information Portal 2.1C 數(shù)據(jù)可視化分析及WEB發(fā)布系統(tǒng)實現(xiàn)邯鋼的企業(yè)實時數(shù)據(jù)庫平臺和生產信息WEB發(fā)布系統(tǒng)的功能。 下圖是邯鋼整個信息自動化系統(tǒng)分層、多級別結構示意圖，虛線框內為實時數(shù)據(jù)庫及WEB發(fā)布部分結構示意。 4．1 系統(tǒng)的網絡架構 系統(tǒng)架構是以邯鋼集團的光纖骨干網絡平臺位基礎，采用控制系統(tǒng)層和管理系統(tǒng)層分開的雙層網絡結構，控制系統(tǒng)層連接各班組下各生產線的控制網絡，管理系統(tǒng)層則連接邯鋼骨干網；生產現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)通過控制系統(tǒng)層通訊傳送到實時生產數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)需要保存為歷史數(shù)據(jù)，實時歷史生產數(shù)據(jù)庫則通過管理系統(tǒng)層通訊向骨干網發(fā)布信息，異地用戶通過掛在骨干網上的客戶機實現(xiàn)遠程監(jiān)控、遠程維護。此外，為了確保網絡安全，采用了必要的網絡安全措施以保證生產現(xiàn)場各自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 控制系統(tǒng)層和管理系統(tǒng)層通過GE Proficy Historian 實時歷史數(shù)據(jù)庫平臺和GE Proficy Realtime Information Portal 實時數(shù)據(jù)分析和web發(fā)布平臺進行網絡連接?？刂葡到y(tǒng)層通過標準的OPC、iFIX/FIX、文件接口將實時生產信息數(shù)據(jù)采集到iHistorian數(shù)據(jù)庫中。 為了保證管理網絡、現(xiàn)場控制、信息傳輸各部分的安全獨立機制，邯鋼集團自動化部進行了三層網絡結構設計，采用安全可靠的隔離技術，在底層過程控制系統(tǒng)（PLC、DCS等）實時網絡與實時數(shù)據(jù)庫之間建立數(shù)據(jù)傳輸通道，同時實時數(shù)據(jù)庫與上層制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）網絡之間基于信息網應用實時數(shù)據(jù)庫SDK開發(fā)工具包或OLE DB提供的開放數(shù)據(jù)庫訪問接口建立數(shù)據(jù)傳輸通道。MES系統(tǒng)基于管理網應用開發(fā)系統(tǒng)通信中間件與ERP系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，這樣形成了控制網、信息網、管理網的三層網絡安全機制。具體的網絡架構模式如下圖所示。 [align=center[/align] 4．2實時數(shù)據(jù)庫部分（Proficy Historian） 考慮到邯鋼車間設備類型多樣、數(shù)據(jù)分布點廣泛、數(shù)據(jù)源形式多樣化的特點，我們充分利用Proficy Historian提供的多種模式的數(shù)據(jù)采集器以及靈活的SDK編程工具包對數(shù)據(jù)源進行了分類，針對不同的數(shù)據(jù)源采用相應的采集器進行合理采集，保證數(shù)據(jù)能及時、準確的進入生產實時數(shù)據(jù)庫服務器。具體數(shù)據(jù)分類及流向如下圖所示。 邯鋼集團實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)源種類廣泛，按設備分包括： SIEMENS系列PLC S5/S7-300/S7-400/WINAC、AB系列PLC LOGIX5000/SLC500/PLC5、OVATION DCS系統(tǒng)、橫河CS1000DCS系統(tǒng)、GE90-30PLC、MODICON QUANTUM系列PLC、智能電量儀表等等，按提供數(shù)據(jù)源的軟件分有： WINCC、WINAC、RSVIEW32、RSLINX、SIMANTIC NET、力控軟件FRAMEVIEW、FIX、iFIX、智能專家系統(tǒng)、SQL SERVER2000、ORACLE數(shù)據(jù)庫、文檔型（CSV/XML/TXT）采集（包括手動輸入型）等。按數(shù)據(jù)采集的方式分：OPC1.0/2.0A采集器、FIX/iFIX采集器、XML/CSV/TXT文件采集器、計算采集器、借助SDK/OLE DB利用VB編程工具開發(fā)程序從關系數(shù)據(jù)庫（SQL SERVER2000、ORACLE9i等）中進行數(shù)據(jù)采集，其中焦化MIS數(shù)據(jù)為SQL SERVER2000、能源系統(tǒng)為SQL SERVER2000、智能專家系統(tǒng)為 ORACLE9i。 4．3數(shù)據(jù)可視化分析及WEB信息發(fā)布部分（RTIP）： 在邯鋼的信息發(fā)布系統(tǒng)中，應用了RTIP軟件的幾大功能模塊，實現(xiàn)了在企業(yè)局域網內利用IE瀏覽器進行數(shù)據(jù)可視化分析的WEB信息發(fā)布功能。 4．3．1基礎業(yè)務平臺 完成系統(tǒng)的初始化設置，包括畫面的分類組織、用戶的管理、權限的設置以及數(shù)據(jù)源的維護等功能，為其它業(yè)務系統(tǒng)提供基礎平臺框架。 4．3．2廣泛的數(shù)據(jù)源 在項目中我們應用了RTIP提供的多種數(shù)據(jù)源結構，包括實時數(shù)據(jù)源（含OPC、iFIX等）、歷史數(shù)據(jù)源（Proficy Historian）、關系型數(shù)據(jù)庫接口（JDBC數(shù)據(jù)庫驅動）等。 4．3．3生產實時監(jiān)控 基本風格以DCS/PLC原有畫面風格為準，所有的實時參數(shù)都以只讀的方式從DCS/PLC上采集上來，不進行操作。它可集成多套DCS/PLC的數(shù)據(jù)。 4．3．4 歷史趨勢分析 對歷史數(shù)據(jù)庫中所記錄的所有數(shù)據(jù)都可以用曲線的形式顯示出來，以供參考和分析。提供的趨勢曲線控件功能強大，所有操作都以Web方式進行，在客戶端上有適當?shù)臋嘞蘅勺孕行薷娘@示環(huán)境設置。 4．3．5 實時、歷史數(shù)據(jù)查詢 充分應用RTIP系統(tǒng)提供的JDBC強大的數(shù)據(jù)庫引擎驅動，并且通過Proficy Historian易操作的關系型數(shù)據(jù)庫接口，建立靈活的SQL語句查詢系統(tǒng)，根據(jù)不同的查詢條件對實時、歷史數(shù)據(jù)進行分類檢索，達到快速提取數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)再現(xiàn)的WEB式用戶數(shù)據(jù)交互功能。例如可以按車間和介質參數(shù)等分類條件，查詢用戶急需的某一類數(shù)據(jù)。再結合時間段條件及其他給定的查詢條件，就可查詢目的數(shù)據(jù)點在某一段時間內的所有歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)還支持查詢參數(shù)的用戶交互，組合條件查詢，即給予一個或多個查詢條件，就可根據(jù)所給予的條件將所有符合條件的數(shù)據(jù)顯示在數(shù)據(jù)網格中。 4．3．6生產報表 根據(jù)相關生產信息利用SQL語句連接其他信息系統(tǒng)關系型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)及Proficy Historian實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)生成各類生產調度圖表以及生產日報、月報、年報等綜合報表。 4.4應用技巧 4.4.1、通過OPC方式對PLC實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集（以SIEMENS的PLC為例）通過SIMATIC NET/OPC SERVER方式獲得數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方法： 1、安裝完畢SIMATIC.NET后，在開始菜單出現(xiàn)Station Configurator,打開后在第一行，ADD ：OPC SERVER在第二行以外的其他行ADD :IE General,點擊Station Name,以后需要。 2、控制面板：Set PG/PC Interface——-選PC internal OK 3、開始－－－SIMATIC——SIMATIC.NET——SETTING——-configuration console——modules:選中網卡－－General——mode of the module=configured mode——access points:cp_h1_1:ISO ind Ethernet——3com...cp_PN_1:ISO ind Ethernet——3com...S7ONLINE 4、step7中：建新項目－－插入Simatic PC station（此處名字修改為必須同1、在Station Configurator中命名一致）－－configuration——與1、同樣，第一槽選OPCSERVER（sw v6.1...）第三槽選IE General，均在右側PC station下找。工具欄－－configure network——-選OPC SERVER:insert net connection，local ID:隨意寫。partner:以太網地址,為PLC以太網模板的IP地址,ADD Details－rack/slot=0/2。 5、開始－－SIMATIC.NET——INdustial Ethernet——-CP1613——-OPC scount——opc simatic net——-建group name進行同A-B軟件一樣的測試。 4.4.2、通過OPC方式對DCS實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集（以橫河的DCS CS-1000為例） 1、安裝完CS1000工程師站后，就具備了可以使用的OPC SERVER功能，操作站的OPC SERVER功能不能使用。 2、使用Matrikon OPC EXPLORER或A-B的OPC test client進行測試，看TAG能否采集到。 3、在管理員登錄下，安裝IH采集器（只需安裝OPC COLLECTER）,IA的瀏覽發(fā)布RIF客戶端軟件。 4、啟動采集機上的服務為自動運行。重新啟動機器。 5、修改CS1000 ERP網卡IP地址和子網掩碼。 6、用筆記本模擬IH服務器，修改IP地址和子網掩碼使之與CS1000處于相同的網段。 7、修改采集器注冊表，HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Intellution, Inc.\iHistorian\Services\OPCCollector\ComputerName_OPC1_CollectorName項下增加一個DWORD數(shù)值，注意ComputerName_OPC1_CollectorName會因安裝不同的采集器而產生不同的名字，這里是用ComputerName_OPC1_CollectorName來示例，然后單擊這個項，在右邊的顯示區(qū)內通過單擊鼠標右鍵來新建一個DWORD（雙字節(jié)）的鍵值，并命名為"MachineUpTimeDelay"，然后雙擊該鍵值并選十進制輸入120（即延時120秒啟動），退出注冊表編輯器。如果還有上述情況發(fā)生，可以打開注冊表修改120到其他合適的時間數(shù)值。增加延時時間為120秒。 8、將IH服務器上的服務中Historian Data Archiver改為自動運行。重新啟動機器。 9、在IH中采集CS1000數(shù)據(jù)。 10、在RIF中輸入CS1000機器的名稱及端口號。 11、在采集器中hosts文件加入IH服務器IP地址和名稱。 4.4.3、通過OPC方式對上位系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集（以羅克韋爾的RSview為例） 1、建立一個RSVIEW工程項目，選擇“系統(tǒng)”——-“啟動”——-“啟動”——-“OPC/DDE服務器”。 2、在該項目“標記數(shù)據(jù)庫”中建立幾個內存標簽。 3、在“標記監(jiān)視器”中監(jiān)視上述標簽。 4、運行該項目。 5、在“服務”中啟動Historian OPC Collector-RSI_RSView32OPCTagServer 6、打開Matrikon OPC Explorer，選擇RSI.RSView32OPCTagServer,connect to server,建立group,item進行測試.建item時，需要在Item ID處輸入在Rsview中已經建立的內存標簽，按向右箭頭加入。 7、關閉，可以看到剛輸入的標簽，數(shù)值、狀態(tài)等參數(shù)。OK 8、運行IH，選擇Tags,Add Tag Manually. 9、Collector Name:TEST01_OPC_RSI_RSView32OPCTagServer,這里TEST01為采集機名。 10、Source Address:輸入在Rsview中建立的內存標簽。Tag Name:任意。Data Type:保持與內存標簽的數(shù)據(jù)類型一致。OK 11、右鍵該標簽，觀察最后10個值。 4.4.4、計算采集器的應用 4.4.5、與Proficy Portal的結合 具體見下圖 5、Proficy Historian常見故障處理 5.1：原IH服務器，名稱ihserver1，IP=10.0.31.3 后IH服務器改為，名稱ihserver1，IP=10.0.31.254 打開Historian Administrator,出現(xiàn)窗口如下： 在客戶端將hosts文件修改即可。找hosts文件可以使用搜索功能。在c:5.2 Proficy Historian服務器沒有響應。 如下圖所示，重新啟動Proficy Historian服務器的響應即可。 6、Proficy Historian成功應用的效益分析 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)投入實際運行一年多來，運行穩(wěn)定可靠，為生產管理人員提供了綜合的實時數(shù)據(jù)信息、分析結果和分析報告。以GE 的 Proficy Historian 為核心的實時生產信息管理系統(tǒng)，可方便的實現(xiàn)對各生產線自控系統(tǒng)的異地監(jiān)控與維護，更合理地利用車間、班組的技術資源，實現(xiàn)各班組技術資源的共享，對于迅速提高整體維護水平，降低故障率，保障生產線的順行具有極為重要的戰(zhàn)略意義和極高的實際應用價值，同時也為ERP、MES的建立創(chuàng)造了良好的基礎平臺。