一、 方案概述
1、 行業背景
紡織行業是中國重要出口行業，隨著世界經濟穩定增長，我國紡織品服裝出口增長帶來有利的國際市場保障。但是企業也面臨一定的壓力，如出口增長前景不確定性，紡織行業的原料、能源成本的不斷上升，尤其是今年新的《勞動合同法》的實施，使得企業的勞動力成本還將進一步增加，以及紡織行業對“節能減排”的監管、治理重點將更加嚴格，這些都促使企業加強企業信息化建設，以便提高產品質量，提高企業在市場中的競爭力。目前,各生產裝置都上了自控系統，企業也上了ERP，但是現場的生產數據還沒有整合進來。生產實時監控作為生產信息化的重要環節，對于企業信息化建設致關重要。
對于紡織行來概括地說，主要存在以下幾個問題：
1） 生產數據沒有有效共享，因而對影響生產過程的主要因素缺乏有效的監控手段。從各生產車間來看，各生產裝置都上了PLC，但裝置的數據只能顯示在裝置的操作站上，只有到生產現場的控制面板上，才能觀察到生產數據。在車間辦公室、調度室，或公司領導，都無法直接看到現場的生產數據。如果出差在外，想了解一下生產情況就更是無能為力了。
2） 分散的“信息孤島”無法進行集中化管理。由于各裝置信息封閉，即使在同一車間，由于采用的是不同廠家，或同一廠家不同型號的PLC，彼此間沒有數據通訊手段。這致使生產管理的各個環節脫節，生產管理部門不能及時、有效地了解生產狀況，指導組織生產，這樣可能造成一定的浪費。
3） 沒有長期的歷史數據存儲。隨著存儲介質價格不斷下降，保存海量歷史數據成為可能。而PLC或操作站本身一般不具備存儲能力，或者歷史數據存儲能力很有限，而長期的歷史數據有助于事故的事后分析。
4） 質量信息反饋滯后，導致加工成本增加。化驗數據直接反映生產的質量情況，對指導生產具有非常重要的意義。目前這些數據沒有進入計算機系統，只有在現場儀表上才能看到。這些數據需要通過電話或報表形式報送生產管理部門，造成信息遲滯，并且不方便進行對比分析，形成一定的信息資源浪費。因此及時準確地將質量數據反饋給裝置操作人員和生產調度人員，可以保證有效地控制生產質量、降低生產成本。
5） 綜合統計分析和應用力度不夠。各生產車間長期發展積累的數據是公司的巨大財富，它目前還是一個未被充分發掘利用的寶藏。大量的數據只被用于現場監控，而沒有對這些數據進行統計分析。
6） 數據采集難度大。由于生產設備都成套采購或引進的，本企業對控制系統沒有足夠的資料的，增加了數據采集難度。
2、 數據采集方案
1） 系統網絡結構圖
根據不同數據采集對象接口的網絡特性不同，采取不同組網方式。對于MPI接口方式，如果PLC位于電控室，將在每個電控室安裝一臺前置數采機，將電控室所有MPI接口PLC組成一個區域MPI網，通過CP5611卡與前置數采同相連；如果PLC位于生產線上，則需要每一個區域MPI網上接加一對MPI中繼器，將此PLC連接到較近前置數采機上。對于RS232接口（串口或編程口），如果PLC位于電控室且與前置數采機距離較近（小于10m）時，可直接與計算機串口相連；對于距離較遠，可在計算機和PLC端各增加一個RS232/RS485轉換器，增加通訊距離。系統網絡結構圖如下所示：
系統總圖
注：本文中是西門子PLC和三菱PLC為例，如為其他PLC應采用不同的接口方式
電控室及現場總線網絡圖
在電控室及現場總線網絡圖中是對所有現場組網情況的匯總，不是所有電控室都需要這幾種組網方式。
2） 與控制器的通訊協議：
西門子
與西門子PLC采用MPI、DP、以太網等通訊方式，對于有些設備裝置由于不能修改PLC參數，可以通過MPI網關進行間接通訊。
三菱
對于三菱PLC將采用串行和以太網兩種通訊方式為主，協議則以三菱專有的1C、2C、1E和3E為主。對于少數無法或不便于擴展通訊模塊也可以采監聽方式實現數據采集。
3、 系統目標
實時數據平臺建立后主要實現以下目標：
a) 建立公司的實時數據平臺：對生產運行數據、設備數據等信息進行收集、存儲。
b) 提供分析手段：對生產數據和相關的信息建立生產信息數據倉庫；通過豐富的統計分析方法和手段對數據進行展示。
c) 運行模式：系統運行模式為B/S結構，查詢功能在客戶端無須安裝軟件，只要具有網絡瀏覽器（IE6.0）即可使用；業務操作窗口根據業務處理方式、業務量的不同不安裝客戶端軟件（只要具有網絡瀏覽器（IE6.0）即可）和下載客戶端控件兩種方式完成系統的功能。
二、 系統功能
數據采集：完成具有通訊接口生產設備的實時信息自動采集。對于沒有通訊接口的重要數據，可以通過人工錄入方式進入系統。
生產過程實時監測：對生產現場的實時情況進行實時監測，實時查詢現場流程圖、實時趨勢和歷史趨勢；所有的實時數據都采集到信息中心的生產數據服務器中，在公司的局域網上發布生產現場的數據，具有相應權限的用戶可以在局域網內瀏覽生產現場的實時數據，系統自動生成相關的數據報表。
生產指標監測：對采集的數據進行分析整理，把現場采集的實際數據與相關的生產指標項目進行對比，偏差過大時進行報警并記錄。
為企業存儲長期的歷史數據：實時數據庫可用于生產過程數據的自動采集、存儲和監視。實時數據庫可存儲多年歷史數據，并提供了客戶端數據展示手段。實時數據庫對于企業來說就如同飛機上的“黑匣子”。由于企業實時數據存放在統一的數據庫中，企業中的所有人，無論在什么地方都可看到和分析相同的信息，客戶端的應用程序可使用戶很容易在企業級實施管理，諸如工藝改進、質量控制、故障定位維護等。通過實時數據庫可集成現有的ERP、MIS等應用系統，在業務管理和實時生產之間起到橋梁作用，更好地實現企業數字化管理。
與現有管理軟件系統集成：前面已經講述如何將數據轉儲到ERP中。除了主動將數據送往關系庫外，紫金橋實時數據庫還提供了各種開放接口，通過這些接口第三方程序可以訪問數據平臺中的實時數據、歷史數據、統計數據等。
Web瀏覽：系統具有Web發布功能，用紫金橋開發環境中生成的畫面、腳本都可以通過Web方式進行瀏覽、操作。另外紫金橋軟件還提供了ATL接口，在WEB服務端可以直接調用以訪問實時數據庫中的各種數據。通過紫金橋軟件的安全管理機制可以杜絕非法用戶對系統的訪問。
提供開放式接口：實時數據庫提供了大量的對外接口，有標準的OPC，DDE，ActiveX接口，也有API接口、VC++類庫接口、Excel插件接口、驅動接口、COM組件接口、SQL接口等等。使用這些接口用戶可以訪問紫金橋實時數據庫的歷史數據、報警記錄、位號記錄等等數據，同時還可以輕松的把數據插入到Excel中，可以把數據導入到關系數據庫中進行進一步的處理。
安全管理：系統提供了用戶和安全區的機制對系統進行保護。該機制不但能保護應用系統的數據，還能對應用應用系統上的操作進行保護。紫金橋的安全管理系統可以對試圖訪問計算機的人員進行身份識別，防止特定數據被用戶不適當地訪問，并且提供一種簡單而高效的方法來設置和維護應用系統的安全。
故障恢復：系統提供故障恢復功能。這里的故障是指紫金橋實時數據庫在運行過程中，由于外部原因造成硬件故障。故障恢復則是指在硬件故障排除后，系統不需要人為干預，而能繼續正常運行。其中包括系統恢復和數據恢復。
三、 應用效果
本解決方案在山東魯豐織染有限公司得到應用，產生了良好的應用效果。通過此管理系統生產管理人員可以更加及時地了解生產運行情況，對于調整生產計劃及時滿足客戶需求發揮重要作用；由于可以對生產過程中車速、溫度、張力、溶劑進行記錄分析，從而可以通過對生產過程分析來改進工藝過程，提高生產率或產品質量；再有由于對生產過程進行了有效的記錄，加強了對生產過程的監督，從而可以避免由于單純追求產量而引起的質量問題，避免由于返工而造成的經濟損失。由于采用了B/S方式構建系統，方便了信息獲取及管理人員之間信息溝通。
