1.需求分析

  國內某大型化纖企業是以粘膠纖維為主導產品的大型企業。目前，公司具有全國乃至國際上最先進的連續紡生產線；公司具有系列豐富的長絲品種，品牌影響力較大。

  廠區共40多個車間，生產自動化控制系統主要以PLC控制系統為主，主要大型生產控制系統有AB、西門子、三菱、和利時，均具備上位機監控系統，共計20多套；其他控制為中小型控制系統，共計100多套，主要是歐姆龍，施耐德等PLC，有的具備上位機，有的沒有，但數據采集所需的通信接口均已具備。完全具備實現生產信息采集匯總的自動化條件，數據點數近10萬點。

  其中高品質差別化粘膠短纖維生產線，主要工序分為原液、紡煉、酸站和公用工程四大系統，原液包括聯浸、黃化、粘膠準備和堿站四個系統，酸站包括十一效閃蒸、結晶、酸浴循環系統等，紡絲車間包括紡煉、CS2回收、烘干、打包機和短絲空調等系統，公用工程包括CS2庫、熱力站、脫鹽水站等，各部分之間分工明確，協調統一，環環相扣，所以對控制系統的要求非常高。

  目前企業已經有了ERP系統，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。

  本系統以PLC控制系統數據源為主要基礎，網絡通信環境也已經完全具備，以安全經濟運行和提高企業整體效益為目的，可以選用業界先進、性能穩定、功能強大、安全可靠、操作方便、用途廣泛的紫金橋實時數據庫系統REALDB作為企業級生產數據平臺，采用先進、實用、有效的專業計算方法，實現整個公司范圍內的生產數據實時采集和信息共享。

2.數據采集設計

  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。系統整體架構圖如下所示：

3.采集方式

（1）對于有上位機的PLC設備，盡量從上位機進行采集，以避免更改核心控制部件PLC的軟件設置或硬件配置。

（2）對于沒有上位機的PLC，盡量在現有PLC硬件配置上進行采集，采用以太網通訊方式。

（3）DCS都帶有操作臺或工程師站，所以與DCS通信都不與控制站直接打交道。若工廠DCS通信線路為以太網，為了確保DCS系統的安全，在DCS前端增加數采前置機。數采前置機與DCS通過以太網通信，數采前置機放于DCS操作室，不配顯示器與鍵盤。數采前置機與數據服務器通過串口進行通信，這樣就保證了數據服務器與DCS間的網絡隔離。

（4）數采服務器和PLC或前置機的通訊使用串口來進行，這樣可以有效地隔離病毒。因為在使用串口通訊的過程中，串口為遠程數采軟件的通訊軟件所獨占，又因為這種通訊采用的是經過嚴格設計的自定義協議，所以病毒體無法通過串口的自定義協議進行傳播。

（5）為了通過串口與上位機通信，需要在PLC上位機中安裝遠程紫金橋遠程IO數采程序。遠程IO數采程序是特意為這種安全采集而開發的，程序本身很小，經過了嚴格的測試，不會對系統構成任何威脅。遠程IO數采程序在PLC上位機采集到數據后，通過上位機的串口將數據傳輸到數采服務器。

4.網絡安全措施

整體網絡結構

下面是整體網絡結構圖：

圖中各部分介紹如下：

客戶端：用于數據的顯示、查詢。電腦位于車間領導辦公室或公司領導辦公室，也可能是外地，通過互聯網連接,可同時支持C/S和B/S客戶端。

數據服務器：紫金橋實時數據庫，是數據采集、存儲服務中心。一般放置于公司的信息中心。

前置數采機：前置機負責與各PLC等控制系統進行數據通訊，同時將采集到的數據發送給中心服務器。放置于各生產車間，與控制機相鄰。

數據恢復功能

  由于廠區較大，控制系統很多。網絡通訊線路出現故障的話。為了保證歷史數據的完整性，可以采用紫金橋實時數據庫的數據恢復功能。

  數據庫間進行通訊時，如果網絡出現故障，或者實時數據庫退出后重新啟動，前端數采機服務端能夠暫存斷線期間的歷史數據，并將之自動恢復到實時數據庫服務器。也支持實時數據庫到ERP和BI系統的關系型數據庫中的數據恢復，數據恢復功能保證了歷史數據的完整性。

  數據恢復是紫金橋實時數據庫特有的功能，該功能不但支持以太網通訊方式，還支持串口、撥號等方式。

5.與ERP管理系統集成

  為更加充分的利用和共享實時數據，實現生產過程信息和生產管理信息的集成，需要實現實時數據庫和關系數據庫中的數據整合。把實時數據庫中經過運算、匯總數據輸出到關系數據庫中，從而實現與管理數據庫的集成，為企業的上層管理提供可靠的數據基礎。除了實時數據，轉儲數據還可包括： 組態內容，實時數據，統計數據，報警，事件，操作等信息。

數據轉儲可以通過以下兩種方式：

a、專門的數據轉儲程序：該程序可以將數據按指定的周期進行轉儲，轉儲的點、數據庫、表結構可以靈活指定。

b、通過實時數據庫SQL腳本來實現。該方法自由、靈活，但是需要較多的腳本編程。

6.系統功能

a) 建立公司的實時歷史數據平臺：對生產運行數據、設備數據等信息進行收集、存儲和查詢分析。

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（IE）即可使用；

7.具體內容如下：

  生產過程實時監測：對生產現場的實時情況進行實時監測，實時查詢現場工藝流程圖、實時趨勢和歷史趨勢、報警信息等，所有的實時數據都采集到信息中心的紫金橋實時數據庫服務器中，在公司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統計報表。

  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。還可以結合公司的實際需求開發一些實用功能。

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，可在線存儲多年歷史數據，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。

8.與管理軟件系統集成

  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，主要有API（C++、JAVA）、DBATL、WebService、 OPC Server、Modbus Server等，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；此外，為更好的與企業現有門戶集成，紫金橋軟件客戶端經Web發布后，可以做到單張客戶端畫面發布，可以跟企業現有門戶實現很好的B/S集成。

9.應用效益

  積極響應國家兩化融合與節能減排政策，完全基于紫金橋實時數據庫平臺構建廠級生產過程的實時信息監控和調度，為公司管理層提供真實、可靠的實時運行數據，為市場運作下的企業提供科學、準確的經濟性指標。從管理角度來看，它為控制企業成本、為提高生產力提供重要而真實的運行數據；同時，通過數據的分析和比較，能提出科學的、合理的決策方案，使企業管理層的經營決策更具科學性，實現企業的可持續發展。