纺织行业MES平台解决方案

1、项目概述

 天虹纺织在国内华东和越南一共有6大生产基地,当前分布在各地生产运营,由于厂区的分散性,缺乏有效的信息沟通和综合的信息处理能力,而且无法上传有效的现场信息,集团运营中心无法及时正确的获悉所有生产信息,不能有效分析生产数据和诊断相关设备运行情况,这样将造成运营中心无法对集团整体的运营进行正确的评估及决策。很难实时掌握生产设备的运行情况,很难对未来的形势和环境进行准确的评估,因此,建设一个完善的数据采集与监控平台有助于改善集团化企业的管理与运营。 

 力控科技数据采集系统针对天虹纺织生产集控管理实际需要,可以成功地将工业自动化、计算机网络、无线通讯、地理信息系统等多项先进技术有机结合在一起,实现对全集团的自动化生产运行管理。系统的主要功能是实时采集远端各纺机设备和生产基地的动力设备的工艺运行参数,实现对设备运行情况进行自动、连续的监视,管理和数据统计,为安全运行提供必要的辅助决策信息。


2、项目建设目标
       集团将在上海设立运营中心,建设数据采集与集控平台,系统总采集点数达到300000个。数据采集系统需要完成对集团所有生产设备的运行数据、能耗数据采集和监视管理任务,将整个数据进行处理、分析、存档并向各基地发送调度及控制指令。同时实现在线模拟、输送计划、故障检测及定位等任务,同时提供开放式数据接口来与MES系统连接。


  • 架构简约化,数据采集集中化,达到节点少,维护方便;
  • 采集科学数据,利用通信网关的断线缓存功能,做到采集数据不丢失,接口可靠、稳定;
  • 数据集中管理,各个厂区分散数据通过实时/历史数据库集中管理,进行统一分析、计算、诊断;
  • 完善的日志系统;
  • 采集数据的有效性诊断;
  • 实现pSpace企业实时/历史数据库的冗余;
  • 各生产厂区生产设备数据参数的采集与存储;
  • 各生产厂区生产设备数据参数的统计及分析;
  • 生产厂区生产设备数据参数的历史归档;
  • 整个系统具有很好的扩展性,伸缩性,使得后期新增站库可以低成本无缝接入;
  • 平台系统架构设计为负载均衡、故障隔离、快速维护。  
3、系统架构
       针对天虹纺织集团各个基地的特点,进行针对性部署,在各个基地安装及配置多台数据采集通信网关,其中数据采集通信网关通过以太网或串口等通讯方式将各个生产线的硬件设备(如PLC,板卡,仪表等)采集到数据采集通信网关,数据采集通信网关通过网口将数据通过集团VPN专网将数据包传送到远端运营中心的通信服务器,通信服务器获得数据包后,将数据实时发送到数据库服务器,由实时数据库对数据进行归档存储。应用服务器将汇集到中心数据进行二次加工及计算,回写数据存储区保存起来。

数据采集通信网关具有断线缓存功能,当于中心网络断开后会自动进行数据缓存,等网络恢复后自动将缓存数据传至中心服务器,保证数据的连续性。中心实时数据库设计点数30万点,布置2台实时数据库服务器(1套磁盘阵列)、2台通讯服务器(普通服务器)、2台应用服务器。采用冗余结构保证系统的稳定性。




4、系统关键点    
   4.1  生产计划排程       
      生产计划的主要作用:

     ●  实现企业的两化融合、实时跟踪现场生产设备运行状态; 
     ●  以分厂工序为最小生产单元,提供具体工序的实际开始时间和预计结束时间,实时掌握机台品种布局情况;
     ●  预估设备资源的利用率和负荷,让瓶颈工序设备发挥最大生产能力;
     ●  为优化产品库存结构,进行精细化成本管理提供管理有效数据;
     ●  利用逻辑模型模拟生产过程,反复进行试排程,从多角度进行仿真预测,已得到最符合实际的生产计划;
     ●  提供每个生产翻改订单实际上机时间的维护和确认,从而精准预计了机时间;
     ●  提供业务部门进行交货期的预判和生产能力的满足度分析;
     ●  通过MES平台可以提供每个订单的实时状态跟踪、分厂的实际改支生产能力、业务部机台配额实时占用情况等等功能性查询报表。
      生产计划系统架构:
     ●  
ERP下达业务数据通过接口上传MES 
     ●  
MES下达生产数据通过接口上传ERP 
     ●  PSPACE采集历史数据通过接口上传MES

     ●  MES下达生产订单数据更新到APS进行优化排程 
     ●  APS更新排程后,上传MES生产排程数据



   生产计划操作分工:



   生产计划操作线路图:


   生产计划排程甘特图:



4.2  数据集中汇总
      天虹的现状是各基地生产线由多个不同系统设备提供商采用不同种类厂家的自动化设备进行控制,导致设备种类多、通信协议繁杂,这是整个集团的信息化工作开展最大的障碍,数据是信息化的根本,数据采集的不稳定不准确就导致后面的各个信息化系统都无法发挥各自的功能。
       
系统采用高性能嵌入式计算平台,内嵌通信采集规约库和转发规约库。可以实现采集多个不同子系统的数据,进行数据集中汇总、分类和预处理,并对多个上级调度等平台系统进行数据转发。本系统对天虹集团内各个分散厂区内的PLC系统、相关设备和仪表进行数据采集,通过协议转换后打包发给数据中心实时/历史服务器上,同时也接受中心数据库系统下发的命令和数据。



4.3  数据的安全性
      为了防范黑客及恶意代码等底层生产网络的攻击侵害及由此引发的生产事故,保障生产系统的安全稳定运行,需要建立生产系统安全防护体系,系统安全防护工作应当坚持安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则,保障底层生产系统的安全。系统对数据采集终端的接入作了严格的身份认证,杜绝系统安全隐患。另外在数据传输和处理过程中采用校验和加密算法保证数据的准确性和安全性。



4.4  在线监测
       
全面监测功能,在一台电脑上便可浏览所有装置的设备运行状况、生产数据信息等。



4.5  实时报警
       
当数据采集通信网关发生故障,通信通信网关无法与其建立数据传输链路时;或者在线监测仪表发生故障时,自动引发故障报警。其中故障报警分为以下几种类型:
    ●   网络故障:通信通信网关和纺机设备无法建立数据传输链路。
    ●   
严重数据错误:数据异常,不能通过系统的合法性校验。
    
●   在线监测设备故障:安装在现场的在线监测设备发生故障,监测数据输出异常或中断。故障报警功能使工作人员坐在电脑前即可掌握各个监测点的设备运行情况,避免了因为各种故障导致监测数据大量缺失的现象。
      
警方式设置:可对超标报警、故障报警的报警方式进行设置。
      光报警:报警监测点的图标红、绿交替闪烁。
       声音报警:可以为不同监测点分别设定报警声音。
       短信报警:将报警的详细信息通过短信发送给相关管理人员。


 

4.6  统计分析管理

     
统智能分析公司生产运作情况,自动生成报表,供管理分析使用,对公司的整体运营情况做到了如指掌,给决策者提供有力的数据支持。以图标、表格、图形等丰富多样的形式实时展现各监测点设备的运行状况等信息,以及发展趋势与动态。