基于Wincc的带钢生产信息管理系统

2016-12-23何宏宏孙洁香

制造业自动化 2016年7期

关键词：信息管理系统成品报表

何宏宏，刘新，孙洁香

（北京机械工业自动化研究所机器人中心，北京 100120）

基于Wincc的带钢生产信息管理系统

何宏宏，刘新，孙洁香

（北京机械工业自动化研究所机器人中心，北京 100120）

介绍了带钢生产信息管理系统的系统结构和结构优点。给出了系统实现的主要3个方面，在最大程度上发挥了Wincc软件的优势，实现了数据库和PLC的更有效的信息交互。

带钢生产信息管理系统；Wincc；数据库；PLC；信息交互

0　引言

在国家对钢铁行业进行产品结构调整的大环境中，板带生产企业需要将以往以量为主的生产理念转变为以质取胜。而要实现这一理念的转换，生产出高品质的产品就需要在基础自动化级生产线的基础上，加入信息流，使得市场需求和实际生产紧密的联系在一起。

本论文介绍了以某电镀锡生产线在实际生产中所面临的生产与市场脱节、高耗能、低品质等问题为依据，结合现场实际情况，设计开发带钢生产信息管理系统的思路。

1　问题及需求分析

根据某电镀锡生产线上述的生产与市场脱节、高耗能、低品质等主要问题，分析得出急需投入生产信息管理系统来解决这些问题。生产信息管理系统通过对生产数据的采集、分类，主要完成以下目标：

1）缩短订单响应时间

关于计划单的生成，需要一定的计算规则，这个将由企业级ERP信息管理软件通过对订单和库存成品数据的分析计算来完成。生产信息管理系统尽管不涉及到计算，但是需要为ERP提供可靠的库存成品数据。通过ERP与现场级带钢生产信息管理系统的衔接，缩短了订单响应时间，提高了生产效率。

2）能耗监控

能耗也是困扰企业发展的一个重要因素，由于没有能耗监控，能耗和产出不成正比，使得生产收益不能最大化。通过带钢生产信息管理系统以及增加信号采集设备，将能源信号通过PLC采集，然后进行分类、统计，根据每个生产班组进行记录，将能耗和产出进行关联，及时反映出能耗的状态，以便出现问题及时预警解决。

3）质量跟踪与评定

由于客户对产品质量的需求越来越严格，通常情况下都要求产品的信息可追溯期至少一年的时间，而人工记录方式存在着工作量大、错误率高、不便于长时间保存等缺点，通过投入带钢生产信息管理系统，将自动生成成品信息库。根据客户要求对数据库进行合理的存储维护，可以实现至少一年及更长时间的信息可追溯期。同时，对成品信息库中每个成品的缺陷信息进行分析归类，可以自动判定每个成品的等级，为销售和订单再生产提供依据。

图1　功能结构图

2　信息管理系统结构设计方案

基于上述的问题及需求分析，明确了系统要完成的任务，要实现这些任务需要对信息管理系统首先进行一个结构上的设计，使得系统便于操作维护。系统的结构主要包括了软件结构和硬件结构，现介绍如下。

2.1软件系统结构

信息管理系统按照其功能模块主要分为：登陆模块、用户管理模块、生产业务操作模块、历史数据模块、能耗管理模块、缺陷信息统计模块、报表模块。而其中最重要的生产业务操作模块又包括了计划单模块、来料信息采集模块、成品信息采集模块、成品信息分类模块、回退模块。其结构如图1所示。

在系统中这些模块的数据并非是独立的，之间都有着一定的联系，所以在建立数据库时就要根据这些关系做到简单、唯一、不重复，这样能在很大程度上减少数据库的维护成本。

同时一个完整的生产过程也是信息交互的一个周期，而这个交互周期中涉及到多个模块之间的数据交互。这些数据的交互也就形成了系统设计需要的信息流，信息流的形成如图2所示。

图2　信息流程图

图中实线部分代表着主要生产信息之间的流向，并随着工艺生产流程不断的进行合并，产生新的生产数据，主要是后台服务器及控制界面需要进行采集维护的数据；点线部分代表着用户根据班组生产时间最终要看到的结果，将以报表的形式体现；点划线部分代表着最终的生产数据还将影响到上一级计划单的生成。

2.2硬件系统结构

系统硬件结构主要由系统服务器、数据库服务器、工作站、以太网组成。其与基础自动化级和ERP级的硬件关系图如图3所示。

系统采用已有的监控软件平台Wincc和SQL Server做为开发软件，使用服务器和客户机模式，故而具备以下的结构特点：

1）操作性

考虑到生产工艺的连续不间断性，采用C/S结构服务器与操作工作站分开，并且有2台操作工作站同时进行操作，符合现场实际情况，多处实时操作，既便于生产人员操作，又方便维护人员维护。同时这样也能保证生产数据的完全性和准确性。

而且由于之前的监控系统工作人员已经熟练掌握，所以对于带钢生产信息管理系统的使用较于新的开发平台能够更快的进入状态。

2）时效性

带钢生产信息管理系统和监控系统合二为一，在很大程度上缩短了二者之间的快速反应时间，从而达到了缩短周期的效果，同时也减少了开发成本。

3　信息管理系统实现方案

系统的实现在技术角度上来讲主要包括了数据库的操作、数据库信息与PLC之间的信息交互、报表这三个方面。这也是系统的主要组成部分，解决了这三个问题就解决了系统的主要技术难题。

3.1数据库的操作

由于Wincc自带SQL SERVER数据库，所以系统的实现过程将直接在SQL SERVER软件平台上进行数据库操作。

首先是在SQL SERVER数据库中新建数据库test，数据库test中新建来料信息表（PDI）、成品信息表（PDO）、上线信息表（OnlinePDI）、上线暂存信息表（TempPDI）、能耗统计表（Energy）、登陆信息统计表（LODE）。

图3　硬件设备结构图

其次，就是对数据库的读写操作，这也是系统的重要组成部分，在每个步骤基本都要用到。利用VB提供的ADODB.Connection和ADODB.Recordset方法，实现VB对SQL数据库的操作。为了实现客户机也能对数据库进行操作，在此采用用户名密码的方式访问数据库，而不采用以往的Wincc登陆方式访问。

数据库连接结构块如下所示：

通过统一的链接结构快，根据lsqlstr语句的不同对不同的数据库表进行查询、添加、删除等操作。

3.2与PLC的信息交互

将数据库信息与PLC信息进行交互是这个系统的一个很重要的部分在信息流中，这里我们采用Wincc自带的通讯接口，在变量管理的Simatic S7 Protocol Suite中的tcp/ip来实现与PLC的通讯，较之前的通过OPC. SimaticNET和STEP7通讯软件进行组态并配置OPC Server，来实现与S7-400站点通讯方式更加的简单、可靠。为了减少wincc信息交互压力，要严格优化结构，尽可能的减少交互信息。

3.3报表

本系统报表采用了vbs语言调用Excel来实现报表的保存、打印功能。这是从实际用户的需求出发实现的，用户要求有可操作的报表格式，考虑到熟练程度，故选用了Excel作为其载体。而Wincc自带的报表编辑器由于操作复杂而且不能直接保存成客户需要的文件格式，故而没有直接采用。