太鋼型材廠二三級系統(tǒng)接口設(shè)計與實現(xiàn)

趙小彥， 李小龍， 程 霄

（山西云時代太鋼信息自動化技術(shù)有限公司， 山西 太原 030003）

目前，鋼鐵行業(yè)進入微利時代，為了加強企業(yè)內(nèi)部的精細化管理，提高企業(yè)競爭力，太鋼在各生產(chǎn)工序規(guī)劃并實施了產(chǎn)銷一體化系統(tǒng)平臺，縱向打通了企業(yè)經(jīng)營戰(zhàn)略層與現(xiàn)場操作層之間的銜接，橫向貫通了原料進廠至成品發(fā)貨各道工序的業(yè)務環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)經(jīng)營活動協(xié)調(diào)有序地進行。太鋼型材廠同步實施了與產(chǎn)銷系統(tǒng)配套的MES系統(tǒng)，但由于型材廠大部分生產(chǎn)機組自動化程度較低，且沒有過程控制系統(tǒng)，導致實績生產(chǎn)數(shù)據(jù)均靠人工在三級進行錄入。三級生成的生產(chǎn)計劃也無法自動下發(fā)，這些問題嚴重影響和制約了三級系統(tǒng)的功能實現(xiàn)，因此，設(shè)計和開發(fā)二級系統(tǒng)與三級系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊接口是非常必要的。

本文根據(jù)太鋼型材廠生產(chǎn)工藝特點和業(yè)務需要，設(shè)計并開發(fā)了二三級接口系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括L2系統(tǒng)平臺、數(shù)據(jù)接口中間件及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(L1級)三部分，實現(xiàn)了生產(chǎn)實績數(shù)據(jù)的自動采集和跟蹤管理，達到了生產(chǎn)管理更加透明化、精細化和規(guī)范化的目的。

1 系統(tǒng)設(shè)計

基于型材廠開發(fā)的二三級接口系統(tǒng)主要是接收三級下發(fā)的信息以及二三級之間的其他通訊信息，而二級系統(tǒng)則會向三級系統(tǒng)提供生產(chǎn)過程的相關(guān)信息。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為三部分：

1）L2系統(tǒng)平臺。實現(xiàn)過程數(shù)據(jù)管理、PDI數(shù)據(jù)接收與下傳L1、停機信息、生產(chǎn)計劃接收、產(chǎn)線物料跟蹤、匹配生產(chǎn)實績等功能。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

2）數(shù)據(jù)接口中間件。實現(xiàn)數(shù)據(jù)從L1到L2、L2到L3的傳輸，并生成可追溯的數(shù)據(jù)記錄與日志。

3）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（L1級）。實現(xiàn)現(xiàn)場各種PLC或者儀表信號、編碼器信號數(shù)據(jù)的采集。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

L2計算機系統(tǒng)的主要跟蹤是從型鋼入爐、出爐、軋制溫度、精度、離開等跟蹤信息，同時進行各作業(yè)狀態(tài)變更的檢查和接收、各作業(yè)時間的計算以及生產(chǎn)作業(yè)過程中的各種實績值進行收集（加熱爐溫度、退火溫度），并向MES系統(tǒng)發(fā)送生產(chǎn)實績和運轉(zhuǎn)狀況。L2計算機系統(tǒng)先接收計劃，從而開始組織生產(chǎn)。L2各應用模塊功能如下：

1）生產(chǎn)計劃管理模塊。對從MES接收到的生產(chǎn)計劃進行管理，能夠按照爐號、材料號、計劃號等信息進行計劃篩選。能夠向MES發(fā)送計劃請求、刪除生產(chǎn)計劃。

2）生產(chǎn)實績管理模塊。對實際生產(chǎn)過程信息進行采集和管理，并向MES發(fā)送生產(chǎn)實績。

3）歷史數(shù)據(jù)管理模塊。對歷史生產(chǎn)信息進行跟蹤和管理。

4）停機實績模塊。對停機相關(guān)的實績信息進行管理，并向MES發(fā)送停機實績。

L2系統(tǒng)都是通過接口中間件與MES系統(tǒng)及現(xiàn)場西門子系列PLC系統(tǒng)連接，接收生產(chǎn)計劃，采集并上傳實時生產(chǎn)實績和質(zhì)量數(shù)據(jù)，部分無法自動采集的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)最終的系統(tǒng)功能需求在L2系統(tǒng)中人工錄入，數(shù)據(jù)保存到相應系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中。圖2表示L2系統(tǒng)與其他各系統(tǒng)的通訊。

圖2 L2系統(tǒng)與其他各系統(tǒng)的通訊

本系統(tǒng)采用自主開發(fā)的接口中間件TAGAUTOCOMM，其核心采用Socket通信機制。Socket是一種“打開—讀/寫—關(guān)閉”模式，服務器和客戶端各自維護一個“文件”，在建立連接打開后，可以向自己文件寫入內(nèi)容供對方讀取或者讀取對方內(nèi)容，通訊結(jié)束時關(guān)閉文件[1，2]。L2與MES系統(tǒng)的通訊程序完成如下的功能：

1）對發(fā)送給MES系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)成MES系統(tǒng)要求的格式。

2）接收到MES系統(tǒng)下發(fā)的計劃數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)類型、量綱進行轉(zhuǎn)換，進行數(shù)據(jù)校驗并將生產(chǎn)實績反饋回MES系統(tǒng)。3 應用效果

自主開發(fā)的二三級接口系統(tǒng)在太鋼型材廠各生產(chǎn)工序正式投入運行，運行實踐表明，接口系統(tǒng)運行穩(wěn)定，未發(fā)生接口數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，接口數(shù)據(jù)處理日志記錄便于系統(tǒng)維護和接口錯誤原因分析。接口系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化的生產(chǎn)組織和數(shù)據(jù)采集、精細的生產(chǎn)控制和物料跟蹤以及有序、規(guī)范的生產(chǎn)管理[3]，提高了數(shù)據(jù)準確率和工作效率，使企業(yè)管理更加透明化、精細化和規(guī)范化。

[1]張書亭，楊建軍，鄒學禮.面向敏捷制造車間的制造執(zhí)行系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應用，2000（3）：1-3.

[2]李泰.過程控制在工業(yè)生產(chǎn)中的應用[J].自動化工程，2009（4）：128-131.

[3]Joseph Mayo.C號技術(shù)內(nèi)幕[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.