一、前言
　　"十二五"期間，我國紡織行業(yè)將進一步推進信息化與紡織工業(yè)的深度融合，應(yīng)用信息技術(shù)推動行業(yè)技術(shù)進步，加快行業(yè)兩化融合的進程。作為信息化水平提升較快的行業(yè)，棉紡織行業(yè)成為紡織行業(yè)兩化融合的試點。
　　天虹中國總部位于上海，產(chǎn)業(yè)布局以長江三角洲為中心區(qū)域的地區(qū)延伸。目前在江蘇的徐州、泰州、南通，浙江的浦江以及越南的同奈省擁有12個相生產(chǎn)基地。集團擁有55億元人民幣的資產(chǎn)規(guī)模，年營業(yè)額達到54.72億元。公司占地面積132.2萬平方米，工業(yè)廠房面積55.2萬平方米。目前擁有80萬紗錠及900臺噴氣織機的生產(chǎn)能力。其中超過60%的產(chǎn)能用于制造氨綸彈力棉紡織產(chǎn)品，雇傭12925名員工。
　　隨著企業(yè)規(guī)模的發(fā)展以及信息化技術(shù)的應(yīng)用，同時面臨的市場復(fù)雜程度與客戶需求的多變性，出現(xiàn)了在信息化應(yīng)用中期階段的瓶頸問題，需要采用新技術(shù)手段進行改變。
　　二、項目概述
　　天虹紡織在國內(nèi)華東和越南一共有6大生產(chǎn)基地，當前分布在各地生產(chǎn)運營，由于廠區(qū)的分散性，缺乏有效的信息溝通和綜合的信息處理能力，而且無法上傳有效的現(xiàn)場信息，集團運營中心無法及時正確的獲悉所有生產(chǎn)信息，不能有效分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)和診斷相關(guān)設(shè)備運行情況，這樣將造成運營中心無法對集團整體的運營進行正確的評估及決策。很難實時掌握生產(chǎn)設(shè)備的運行情況，很難對未來的形勢和環(huán)境進行準確的評估，因此，建設(shè)一個完善的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺有助于改善集團化企業(yè)的管理與運營。
　　力控科技數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)針對天虹紡織生產(chǎn)集控管理實際需要，可以成功地將工業(yè)自動化、計算機網(wǎng)絡(luò)、無線通訊、地理信息系統(tǒng)等多項先進技術(shù)有機結(jié)合在一起，實現(xiàn)對全集團的自動化生產(chǎn)運行管理。系統(tǒng)的主要功能是實時采集遠端各紡機設(shè)備和生產(chǎn)基地的動力設(shè)備的工藝運行參數(shù)，實現(xiàn)對設(shè)備運行情況進行自動、連續(xù)的監(jiān)視，管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，為安全運行提供必要的輔助決策信息。
　　三、項目建設(shè)目標與設(shè)計原則
　　3.1 項目建設(shè)目標
　　集團將在上海設(shè)立運營中心，建設(shè)數(shù)據(jù)采集與集控平臺。按照預(yù)測，系統(tǒng)總采集點數(shù)將達到300000個。
　　數(shù)所采集系統(tǒng)需要完成對集團所有生產(chǎn)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視管理任務(wù)，將整個數(shù)據(jù)進行處理、分析、存檔并向各基地發(fā)送調(diào)度及控制指令。同時實現(xiàn)在線模擬、輸送計劃、故障檢測及定位等任務(wù)，同時提供開放式數(shù)據(jù)接口來與MES系統(tǒng)連接。
　　架構(gòu)簡約化，數(shù)據(jù)采集集中化，達到節(jié)點少，維護方便；
　　采集科學(xué)數(shù)據(jù)，利用通信網(wǎng)關(guān)的斷線緩存功能，做到采集數(shù)據(jù)不丟失，接口可靠、穩(wěn)定；
　　數(shù)據(jù)集中管理，各個廠區(qū)分散數(shù)據(jù)通過實時/歷史數(shù)據(jù)庫集中管理，進行統(tǒng)一分析、計算、診斷；
　　完善的日志系統(tǒng)；
　　采集數(shù)據(jù)的有效性診斷；
　　實現(xiàn)pSpace企業(yè)實時/歷史數(shù)據(jù)庫的冗余；
　　各生產(chǎn)廠區(qū)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)參數(shù)的采集與存儲；
　　各生產(chǎn)廠區(qū)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)參數(shù)的統(tǒng)計及分析；
　　各生產(chǎn)廠區(qū)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)參數(shù)的歷史歸檔；
　　整個系統(tǒng)具有很好的擴展性，伸縮性。使得后期新增站庫可以低成本無縫接入；
　　本平臺系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計為負載均衡、故障隔離、快速維護。
　　3.2.系統(tǒng)設(shè)計原則
　　系統(tǒng)采用成熟、先進技術(shù)，符合國際標準，具有前瞻性、高可靠性，支持數(shù)據(jù)傳輸方面主流廠商的設(shè)計和技術(shù)。
　　可擴展性
　　根據(jù)工程的實際情況進行系統(tǒng)設(shè)計時，充分考慮系統(tǒng)增加容量的可擴充性：系統(tǒng)設(shè)計采用模塊化星型結(jié)構(gòu)，前端采集設(shè)備和管理主機均可擴容；系統(tǒng)主機以及傳輸設(shè)備保留充分的設(shè)備接口和冗余空間，以備將來擴充。信息中心可與自動化網(wǎng)絡(luò)連接，在規(guī)模上便于擴展，在技術(shù)上能兼顧可預(yù)見的未來技術(shù)，便于以后的升級。
　　可靠性
　　可靠性就是要采用成熟和高質(zhì)量的技術(shù)與產(chǎn)品，使系統(tǒng)在外界或內(nèi)部條件突變時，能經(jīng)受干擾或沖擊，或在盡量短的時間內(nèi)恢復(fù)正常，確保系統(tǒng)在運行期間不間斷工作。 系統(tǒng)采用的技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)在行業(yè)范圍內(nèi)處于領(lǐng)先狀態(tài)，這既是保護投資所必須考慮的，同時，當技術(shù)發(fā)展時，現(xiàn)有系統(tǒng)又保持一定的連續(xù)性。因而應(yīng)在設(shè)計時考慮技術(shù)的前瞻性。所選用系統(tǒng)與設(shè)備經(jīng)過大量工程實際使用驗證的產(chǎn)品。
　　兼容性
　　系統(tǒng)設(shè)計時，所采用的技術(shù)手段必須遵循業(yè)界標準，提供標準接口，使系統(tǒng)具有較高的靈活性，方便與其它系統(tǒng)互聯(lián)；同時，標準性也為今后的升級或引進新技術(shù)提供了保障。能與現(xiàn)有監(jiān)控設(shè)備納入建成后的統(tǒng)一系統(tǒng)。
　　方便性
　　系統(tǒng)運行后，其管理（如設(shè)備的維護）是可操作的。這些管理、維護工作應(yīng)盡可能簡單、方便。這要求提供規(guī)范的系統(tǒng)與工程程序，提供智能化的軟件或硬件模塊，將系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性降到最低。
　　開放性
　　設(shè)計的現(xiàn)場結(jié)構(gòu)是開放性系統(tǒng)，實現(xiàn)與未來設(shè)備的更多互連和操作，且能方便地融于全球信息網(wǎng)絡(luò)中。
　　經(jīng)濟性
　　系統(tǒng)的經(jīng)濟性是一個必須考慮的重要因素，某些情況下經(jīng)濟性可以否定一切，在功能與經(jīng)濟發(fā)生矛盾時，可以采用"技術(shù)降效"的辦法來解決，系統(tǒng)集成商將盡力采用實用的技術(shù)和設(shè)備達到降低整體工程造價的目標，一定要使自己的"產(chǎn)品"具有好的價格、性能比指標。極其重視經(jīng)濟性指標應(yīng)該成為智能化建設(shè)的一條必須遵循的技術(shù)路線來對待。
　　3.3 系統(tǒng)設(shè)計重點：
　　中心設(shè)備的先進性和穩(wěn)定性是總系統(tǒng)運行的保障
　　前端監(jiān)測設(shè)備的先進性、穩(wěn)定性決定了整個系統(tǒng)的關(guān)鍵
　　數(shù)據(jù)傳輸模式的穩(wěn)定性決定了整個系統(tǒng)的效率
　　前端數(shù)據(jù)采集的接口類型和已建監(jiān)測站的數(shù)據(jù)接口的兼容性
　　四、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
　　針對天虹紡織集團各個基地的特點，進行針對性部署，在各個基地安裝及配置多臺數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)關(guān)，其中數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)或串口等通訊方式將各個生產(chǎn)線的硬件設(shè)備（如PLC，板卡，儀表等）采集到數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)口將數(shù)據(jù)通過集團VPN專網(wǎng)將數(shù)據(jù)包傳送到遠端運營中心的通信服務(wù)器，通信服務(wù)器獲得數(shù)據(jù)包后，將數(shù)據(jù)實時發(fā)送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，由實時數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行歸檔存儲。應(yīng)用服務(wù)器將匯集到中心數(shù)據(jù)進行二次加工及計算，回寫數(shù)據(jù)存儲區(qū)保存起來。
　　數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)關(guān)具有斷線緩存功能，當于中心網(wǎng)絡(luò)斷開后會自動進行數(shù)據(jù)緩存，等網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后自動將緩存數(shù)據(jù)傳至中心服務(wù)器，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性。中心實時數(shù)據(jù)庫設(shè)計點數(shù)30萬點，布置2臺實時數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（1套磁盤陣列）、2臺通訊服務(wù)器（普通服務(wù)器）、2臺應(yīng)用服務(wù)器。采用冗余結(jié)構(gòu)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　4.1實時通訊部分
　　運營中心前端采用兩臺通訊服務(wù)器來接收遠程傳輸過來的數(shù)據(jù)，考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，特設(shè)置了一對冗余的服務(wù)器來完成實時數(shù)據(jù)處理的任務(wù)，無論哪一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障，另外一臺服務(wù)器都可以在很短的時間內(nèi)切換到工作狀態(tài)。
　　4.2數(shù)據(jù)存儲部分
　　數(shù)據(jù)存儲部分由兩部分組成，數(shù)據(jù)實時處理及數(shù)據(jù)存儲。主要實現(xiàn)將實時通訊服務(wù)器上從各個基地采集的數(shù)據(jù)長期的，永久的保存起來。
　　數(shù)據(jù)集中服務(wù)器采用2臺高性能服務(wù)器，具有很高的性能和穩(wěn)定性，用來滿足系統(tǒng)長時間運行的需求及用于處理各個生產(chǎn)控制系統(tǒng)集中后的海量數(shù)據(jù)，再利用pSpace的二級壓縮算法，將數(shù)據(jù)存儲到存儲設(shè)備上。
　　4.3應(yīng)用展示部分
　　應(yīng)用服務(wù)器負責實時監(jiān)控并設(shè)備集團所有生產(chǎn)設(shè)備的運行情況和參數(shù)的設(shè)定。運營中心操作人員可以直接直觀的看到現(xiàn)場所有機臺的運行情況，并可以進行參數(shù)的設(shè)定、自動生成報表及故障查詢等。
　　五、系統(tǒng)特點
　　5.1　數(shù)據(jù)集中匯總
　　天虹的現(xiàn)狀是各基地生產(chǎn)線由多個不同系統(tǒng)設(shè)備提供商采用不同種類廠家的自動化設(shè)備進行控制，導(dǎo)致設(shè)備種類多、通信協(xié)議繁雜，這是整個集團的信息化工作開展最大的障礙，數(shù)據(jù)是信息化的根本，數(shù)據(jù)采集的不穩(wěn)定不準確就導(dǎo)致后面的各個信息化系統(tǒng)都無法發(fā)揮各自的功能。
　　力控華康工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)pFieldComm全系列采用高性能嵌入式計算平臺，內(nèi)嵌通信采集規(guī)約庫和轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)約庫。可以實現(xiàn)采集多個不同子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)集中匯總、分類和預(yù)處理，并對多個上級調(diào)度等平臺系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。本系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)關(guān)pFieldComm，對天虹集團內(nèi)各個分散廠區(qū)內(nèi)的PLC系統(tǒng)、相關(guān)設(shè)備和儀表進行數(shù)據(jù)采集，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換后打包發(fā)給數(shù)據(jù)中心實時/歷史服務(wù)器上，同時也接受中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)下發(fā)的命令和數(shù)據(jù)。

　?。?２　數(shù)據(jù)安全性
　　為了防范黑客及惡意代碼等底層生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的攻擊侵害及由此引發(fā)的生產(chǎn)事故，保障生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，需要建立生產(chǎn)系統(tǒng)安全防護體系，系統(tǒng)安全防護工作應(yīng)當堅持安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認證的原則，保障底層生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集終端的接入作了嚴格的身份認證，杜絕系統(tǒng)安全隱患。另外在數(shù)據(jù)傳輸和處理過程中采用校驗和加密算法保證數(shù)據(jù)的準確性和安全性。
　?。担场≡诰€監(jiān)測
　　全面監(jiān)測功能，在一臺電腦上便可瀏覽所有裝置的設(shè)備運行狀況、生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息等。

　?。?４　實時報警
　　當數(shù)據(jù)采集通信網(wǎng)關(guān)發(fā)生故障，通信通信網(wǎng)關(guān)無法與其建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路時；或者在線監(jiān)測儀表發(fā)生故障時，自動引發(fā)故障報警。其中故障報警分為以下幾種類型：
　　網(wǎng)絡(luò)故障：通信通信網(wǎng)關(guān)和紡機設(shè)備無法建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路。
　　嚴重數(shù)據(jù)錯誤：數(shù)據(jù)異常，不能通過系統(tǒng)的合法性校驗。
　　在線監(jiān)測設(shè)備故障：安裝在現(xiàn)場的在線監(jiān)測設(shè)備發(fā)生故障，監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出異?；蛑袛?。
　　故障報警功能使工作人員坐在電腦前即可掌握各個監(jiān)測點的設(shè)備運行情況，避免了因為各種故障導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)大量缺失的現(xiàn)象。
　　報警方式設(shè)置：可對超標報警、故障報警的報警方式進行設(shè)置。
　　發(fā)光報警：報警監(jiān)測點的圖標紅、綠交替閃爍。
　　聲音報警：可以為不同監(jiān)測點分別設(shè)定報警聲音。
　　短信報警：將報警的詳細信息通過短信發(fā)送給相關(guān)管理人員。
　?。?５ 統(tǒng)計分析管理
　　系統(tǒng)智能分析公司生產(chǎn)運作情況，自動生成報表，供管理分析使用，對公司的整體運營情況做到了如指掌，給決策者提供有力的數(shù)據(jù)支持。
　　以圖標、表格、圖形等豐富多樣的形式實時展現(xiàn)各監(jiān)測點設(shè)備的運行狀況等信息，以及發(fā)展趨勢與動態(tài)。
　　六、效益分析
　　系統(tǒng)投運后遠程各生產(chǎn)基地紡紗設(shè)備數(shù)據(jù)、現(xiàn)場工藝數(shù)據(jù)等與控制中心數(shù)據(jù)庫平臺通訊，并且通過科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計能夠穩(wěn)定高效將數(shù)據(jù)傳輸至集團運營中心，與MES系統(tǒng)無縫集成。整套系統(tǒng)通過先進的軟、硬件技術(shù)和控制理論，提高了工作效率，使得運維人員能迅速快捷的了解設(shè)備的實時運轉(zhuǎn)狀況，提高了突發(fā)故障的排查速度，加快了紡織兩化融合的進度。