CN103838201A - 一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统 - Google Patents

一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统 Download PDF

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杨晓东
刘雅峰
袁进禹
周东方
马恩杰
郝帅
关路远
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Abstract

本发明涉及一种数据集成系统，尤其涉及一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统。包括控制系统数据集成、化验分析数据集成和生产工艺数据集成，将控制系统数据集成、化验分析数据集成和生产工艺数据集成的数据送到企业应用服务器；控制系统数据集成是通过实时数据库对电解铝厂各车间内的PLC控制系统和自动化设备中的数据进行集成；化验分析数据集成是通过关系数据库对化验分析设备采集的数据进行集成；生产工艺数据集成是通过OPC服务器对电解铝生产过程中的工艺参数、设备运行状态以及各类仪表的数据进行集成，以OPC的通讯方式将数据送至实时数据库。本发明的优点效果：对电解铝厂生产过程中的控制系统数据、化验分析数据、生产工艺数据集成到一个统一的平台，使这些生产相关信息处于完全受控的状态，在统一的集成平台下充分实现数据交换和共享。

Description

一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统
技术领域
本发明涉及一种数据集成系统，尤其涉及一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统。
背景技术
当前，我国大多数铝厂的信息化程度还处在基础信息化阶段，虽然大多数电解铝厂能够根据自身需要，引入各种各样的信息化与自动化系统，用以支持企业的生产经营管理，但这其中也存在着一些问题。从整体来看，电解铝厂的生产和经营活动是由多个层次不同却又紧密联系的流程组成，分别由不同部门或者信息系统来调度和管理，一些电解铝厂只是片面孤立地提高企业管理信息化或生产过程的自动化，引进先进的企业管理技术或高度自动化的生产设备，却没有一个统一的数据集成平台作为全面管理。同时，在电解铝生产过程中，存在着大量的不同型号的工业设备自动控制系统，由于设备引进的时间不同，在生产中所使用的控制设备的型号也有很多种，这些异构控制器无法直接同互联网连接，也为设备之间的通信带来了很大的困难，不便直接从生产过程自动化中采集实时数据，从而无法实现管理信息化与生产过程自动化之间直接进行信息沟通。
并且对于这些不同种类PLC控制系统，一般是在车间或工段设置监控室，由专门人员负责设备监视与数据记录。铝厂总调、主管领导如想了解生产的实时情况，只能亲自到达现场或由监控室值班人员通过电话进行汇报。这实际上造成了管理信息化与生产自动化的严重分离，要想解决这个问题，达到全面提高企业的信息化程度的目的，就需要将分布在各车间、各工序的PLC系统整合，使厂总调与各级领导在办公电脑上即可随时了解生产数据和生产实时组态画面。
发明内容
为达上述目的本发明提供一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，目的是对电解铝厂生产过程中的控制系统数据、化验分析数据、生产工艺数据集成到一个统一的平台，使这些生产相关信息处于完全受控的状态，在统一的集成平台下充分实现数据交换和共享。        
为达上述目的本发明一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，包括控制系统数据集成、化验分析数据集成和生产工艺数据集成，将控制系统数据集成、化验分析数据集成和生产工艺数据集成的数据送到企业应用服务器；控制系统数据集成是通过实时数据库对电解铝厂各车间内的PLC控制系统和自动化设备中的数据进行集成；化验分析数据集成是通过关系数据库对化验分析设备采集的数据进行集成；生产工艺数据集成是通过OPC服务器对电解铝生产过程中的工艺参数、设备运行状态以及各类仪表的数据进行集成，以OPC的通讯方式将数据送至实时数据库。
PLC控制系统和自动化设备中的数据为生产运行、产品质量、原料和产品输送和动力能耗数据。
PLC控制系统和自动化设备通过网关后再通过以太网交换机将PLC控制系统和自动化设备的通讯协议统一为工业以太网，之后将产生的数据送至实时数据库，完成数据集成。
控制系统数据包括电解槽控制系统、净化控制系统、超浓相控制系统、阳极组装控制系统、焙烧控制系统和铸造控制系统的数据。
化验分析数据，包括对进出厂物料以及电解铝生产过程中的取样分析、进厂原辅材料的质量复验、电解生产和碳素生产工艺控制分析、出厂产品的质量定级分析。
化验分析设备包括光谱分析仪、金属元素分析仪和荧光分析仪；化验分析设备具有标准的RS232/RS485串行接口和USB接口，直接与化验室的计算机相连，之后经由以太网换机将采集到的样品化验分析结果送至集成平台的关系数据库中集成。
生产工艺数据包括电解铝生产过程中的工艺参数、设备运行状态以及各类仪表的产生的数据。
电解铝生产过程中的工艺参数、设备运行状态以及各类仪表的数据包括电解铝厂的各类电能计量系统、水计量系统和气体计量系统，通过网关再通过以太网交换机送到OPC服务器集成。
实时数据库通过网络经防火墙、实时数据WEB服务器送到企业应用服务器，实时数据WEB服务器和企业应用服务器与终端连接。
关系数据库通过网络经防火墙、WEB服务器送到企业应用服务器，WEB服务器和企业应用服务器与终端连接。
本发明的优点效果：对电解铝厂生产过程中的控制系统数据、化验分析数据、生产工艺数据集成到一个统一的平台，使这些生产相关信息处于完全受控的状态，在统一的集成平台下充分实现数据交换和共享。 
附图说明
图1是本发明的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图所示本发明一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，包括控制系统数据集成、化验分析数据集成和生产工艺数据集成，将控制系统数据集成、化验分析数据集成和生产工艺数据集成的数据送到企业应用服务器1；控制系统数据集成是通过实时数据库5对电解铝厂各车间内的PLC控制系统和自动化设备10中的数据进行集成；化验分析数据集成是通过关系数据库7对化验分析设备采集的数据进行集成；生产工艺数据集成是通过OPC服务器6对电解铝生产过程中的工艺参数、设备运行状态以及各类仪表的数据进行集成，以OPC的通讯方式将数据送至实时数据库5。
PLC控制系统和自动化设备10中的数据为生产运行、产品质量、原料和产品输送和动力能耗数据。
PLC控制系统和自动化设备10通过网关11后再通过以太网交换机12将PLC控制系统和自动化设备10的通讯协议统一为工业以太网，之后将产生的数据送至实时数据库5，完成数据集成。
控制系统数据包括电解槽控制系统、净化控制系统、超浓相控制系统、阳极组装控制系统、焙烧控制系统和铸造控制系统的数据。
化验分析数据，包括对进出厂物料以及电解铝生产过程中的取样分析、进厂原辅材料的质量复验、电解生产和碳素生产工艺控制分析、出厂产品的质量定级分析。
化验分析设备13包括光谱分析仪、金属元素分析仪和荧光分析仪；化验分析设备具有标准的RS232/RS485串行接口和USB接口，直接与化验室的计算机相连，之后经由以太网换机将采集到的样品化验分析结果送至集成平台的关系数据库中集成。
生产工艺数据包括电解铝生产过程中的工艺参数、设备运行状态以及各类仪表的产生的数据。
电解铝生产过程中的工艺参数、设备运行状态以及各类仪表的数据包括电解铝厂的各类电能计量系统15、水计量系统16和气体计量系统17，通过网关再通过以太网交换机送到OPC服务器集成。
实时数据库通过网络经防火墙4、实时数据WEB服务器2送到企业应用服务器1，实时数据WEB服务器2和企业应用服务器1与终端14连接。
关系数据库7通过网络经防火墙4、WEB服务器3送到企业应用服务器1，WEB服务器3和企业应用服务器1与终端14连接。
PLC控制系统在电解车间、电解烟气净化、超浓相输送、阳极组装等生产流程中被广泛应用。而槽控机、铸造机、天车等成套设备中也均含有各自的PLC控制系统。
PLC控制系统可能采用的总线协议有PROFIBUS、MODBUS、DEVICENET、LONWORKS等等。对于这些不同的设备总线，需要设置以太网网关，将各种通讯协议统一为工业以太网，之后将产生的数据送至实时数据库，完成数据集成。
通过OPC服务器6，实时数据库5可以实现OPC客户端的功能，主要负责与现场系统的OPC服务器进行通讯，实现数据采集和数据回写。还要将采集的数据进行加工，形成历史数据、报警数据等。同时，通过实时数据库还可以实现OPC服务器的功能，主要是提供OPC接口，供其他应用程序（如本地监控程序、远程监控服务器及各种高级控制程序等）来访问实时数据库的数据。
进入到实时数据库与关系数据库中的数据，可根据生产需要进行相应的处理，如数据格式转换、量程标定、报警统计、数据分类、历史数据的归档等。为保证数据的正常传输，数据库要具备网络易监控及自动重连的功能。当网络出现故障时，能够及时提示或报警。当网络恢复时，能够检测到并自动重连。
因为数据集成涉及到与车间级的控制系统、化验分析设备、生产工艺仪表相连，关系到企业的生产信息，同时需要与Internet相连，因此在实时数据库和关系数据库前端设置了防火墙，建立安全机制，绝对防止未经授权的操作，保证整个信息系统的安全。

Claims (10)

1.一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，其特征包括控制系统数据集成、化验分析数据集成和生产工艺数据集成，将控制系统数据集成、化验分析数据集成和生产工艺数据集成的数据送到企业应用服务器；控制系统数据集成是通过实时数据库对电解铝厂各车间内的PLC控制系统和自动化设备中的数据进行集成；化验分析数据集成是通过关系数据库对化验分析设备采集的数据进行集成；生产工艺数据集成是通过OPC服务器对电解铝生产过程中的工艺参数、设备运行状态以及各类仪表的数据进行集成，以OPC的通讯方式将数据送至实时数据库。
2.根据权利要求1所述的一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，其特征在于PLC控制系统和自动化设备中的数据为生产运行、产品质量、原料和产品输送和动力能耗数据。
3.根据权利要求1所述的一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，其特征在于PLC控制系统和自动化设备通过网关后再通过以太网交换机将PLC控制系统和自动化设备的通讯协议统一为工业以太网，之后将产生的数据送至实时数据库，完成数据集成。
4.根据权利要求1所述的一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，其特征在于控制系统数据包括电解槽控制系统、净化控制系统、超浓相控制系统、阳极组装控制系统、焙烧控制系统和铸造控制系统的数据。
5.根据权利要求1所述的一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，其特征在于化验分析数据，包括对进出厂物料以及电解铝生产过程中的取样分析、进厂原辅材料的质量复验、电解生产和碳素生产工艺控制分析、出厂产品的质量定级分析。
6.根据权利要求1所述的一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，其特征在于化验分析设备包括光谱分析仪、金属元素分析仪和荧光分析仪；化验分析设备具有标准的RS232/RS485串行接口和USB接口，直接与化验室的计算机相连，之后经由以太网换机将采集到的样品化验分析结果送至集成平台的关系数据库中集成。
7.根据权利要求1所述的一种针对电解铝厂的车间级数据集成方法，其特征在于生产工艺数据包括电解铝生产过程中的工艺参数、设备运行状态以及各类仪表的产生的数据。
8.根据权利要求1所述的一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，其特征在于电解铝生产过程中的工艺参数、设备运行状态以及各类仪表的数据包括电解铝厂的各类电能计量系统、水计量系统和气体计量系统，通过网关再通过以太网交换机送到OPC服务器集成。
9.根据权利要求1所述的一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，其特征在于实时数据库通过网络经防火墙、实时数据WEB服务器送到企业应用服务器，实时数据WEB服务器和企业应用服务器与终端连接。
10.根据权利要求1所述的一种针对电解铝厂的车间级数据集成系统，其特征在于关系数据库通过网络经防火墙、WEB服务器送到企业应用服务器，WEB服务器和企业应用服务器与终端连接。
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