INTEGRATION中间件在MES与基础自动化接口系统中的应用.doc

1、INTEGRATION中间件在MES与基础自动化接口系统中的应用2山西冶金SHANXIMETALLURGYTotal122No.6,2009文章编号:16721152(2009)060016-03INTEGRATlON中间件在MES与基础自动化接口系统中的应用任建中(山西太钢不锈钢股份有限公司,山西太原030003)摘要:介绍了应用于多层混合结构信息系统的INTEGRATION中间件软件,并就该中间件的体系结构,设计实现和应用做了介绍.实践证明,基于Integration中间件的集成接口系统实现MES与基础自动化系统的互联互通是可行和高效的.关键词:信息化Integration中间件企业应用集

2、成中图分类号:TP311文献标识码:B收稿日期:20091025当前,信息技术飞速发展,信息化建设已成为企业推进技术创新,实现产业升级,提高市场竞争力必不可少的手段.企业信息化必须以更少的资金,更快的速度来设计,建造和运行.中间件技术为企业信息化应用的设计,开发,集成以及部署提供了一条基于组件的实现途径.综合国内外最新IT技术的发展趋势,钢铁行业的信息化应当包括企业级,生产级,过程级,设备级四级,如图1所示.其中,包含会计/财务系统的管理决策四级系统ERP位于最上层;承担工厂级协调/跟踪并监控趋势的MES系统位于第三层;用于设备过程监控的过程控制系统位于第二层;用于操作控制的设备控制系统位于第

3、一层.其中第二层和第层又可统称为基础自动化.各级图1钢铁行业信息化结构1数据集成问题ERP和其他管理信息系统本身难以与基础自动系统进行接口,无法对生产数据进行自动管理.而这作者简介:任建中(1975一),男,在太钢自动化公司从事轧钢自动化,工程师.Tel:03513012830,Email:renjztisco.些管理信息系统在进行生产管理计划与决策分析时,大量依赖企业生产经营过程中产生的实际数据.如果没有实际生产中产生的数据为基础,ERP是难以通过运算与分析得出令人信服的结果的,ERP等管理信息系统的应用效果就会大打折扣.为了方便ERP系统运行,实际操作中不得不将大量的生产数据通过纸质报表传

4、递,再由相关使用人员录入到管理信息系统.从而形成这样的尴尬局面:一方面,生产过程中产生了大量的控制与检测数据,可以以电子格式存放;但不能自动传递到管理信息系统;另一方面,管理信息系统大量需要这些生产数据,只好以报表等方式将这些数据抄录,打印,以纸介质方式进行信息传递,相关部门收到纸质报表后,手工进行数据录入.同样,管理信息系统的生产计划等数据是生产中迫切需要的,也不能自动传递到生产控制系统中,而是通过纸质方式进行数据传递.这种方式的弊端在于:大量的数据在传递,重新录入过程中,有可能因为操作者无意或者有意的出错,导致数据不准确;由于数据通过人工方式进行传递,效率比较低下,得到的数据滞后于实际生产

5、情况,严重影响基础数据的实效性,其后果是导致管理信息系统不能及时准确地对生产经营进行相关的处理和决策,严重影响ERP的使用效果,甚至导致应用人员对ERP系统的不信任.这种状况表明,企业信息化系统中,基础自动化与管理自动化之间还存在明显的数字鸿沟.2中间件技术中间件是一种软件,处于系统软件与应用软件之间,它能使处于应用层的各应用成分之间实现跨2009年第6期任建中:l,I;RATION中间件在MES与基础自动化接口系统中的应用网络的协同工作,这时允许各应用软件之下所涉及的系统结构,操作系统,通信协议,数据库和其他应用服务各不相同.中间件是基于分布式处理的软件,位于客户机/服务器的操作系统之上,不

6、仅实现系统的互联,还要实现应用之间的互操作.企业信息化建设中使用各类中间件技术连接不同的系统.消息中间件,事务处理中间件,J2EE应用服务器,门户服务器等产品都有中间件的功能,在实际的信息化应用中实实在在地发挥着作用,极大地降低了应用系统结构上的复杂性.中间件的解决方案也有它的局限性,虽然提供了有效的通信方式,但它不能自动适应接口的变化,而且每种中间件都具有各自的适应范围,并非包治百病.本文介绍的INTEGRATION中间件技术能更好地适应钢铁行业信息化应用的集成要求,在某大型钢铁企业的实际运行中发挥着重要的作用.3INTEGRATION中间件的体系结构Integration是德国PSI公司设

7、计的一个连接外部系统的体系架构(见图2),它的特点是通过报文传递建立应用软件与外部系统之间的连接,这个架构定义了一个完整的链接软件的体系结构.图2integration体系架构Integration中间件技术的理论方法是,通过源适配器从源系统中取出数据,并且将该数据填人源报文结构中,通过转换器将每一个源报文序列映射出其相应的目标报文序列,通过目标适配器传送目标报文的内容给目标系统.这个架构是由几个组件组成的,即基于Excel编辑器的XTDL,用XML语言对报文进行描述;报文存取类生成器;标准适配器,特定项目适配器实现的基础;TC队列,数据库控制队列系统;报文阅读器.3.1标准适配器一个Inte

8、gration适配器可以作为一个独立的程序使用,也可以用在J2EE环境中.每种连接都需要一个适配器进程(以下简称适配器).每一个适配器包含许多的插件,这些插件被固定在一个模板上,PSIintegration提供多个标准模板和通讯插件.有三个主要插件的适配器:s一源数据输入(存取/结构类型/格式),F一格式化处理器(映射或转化),卜数据传送目的地(存取/结构类型/格式).通过参数配置对可用的插件进行定义.3.2TC队列数据库控制队列系统数据报文发送和接收将基于Integration软件包,实施点对点方式进行通信.MES通过接收队列接收从L2系统传送过来的电文;同时,通过发送队列发送电文到L2系统

9、.3.3报文阅读器Integration提供了电文浏览工具(缩写:TlgView),该工具作为TCQueues的集中监控工具.使用TlgView能够知道队列的所有信息(进出队列的时间,电文的处理状态,电文字段的内容).在集成接口系统调试期间,TlgView是一个很重要的工具,平常用它对接口运行作连续监控.4Integration技术在太钢的集成应用在太钢信息化系统中,ERP与MES系统之间,ERP与计质量系统之间,部分MES与基础自动化之间均使用了Integration中间件技术,见图3.基于PSIintegration的接口图3中间件技术在太钢信息化系统的典型应用以太钢冷轧厂MES系统与5号

10、廿辊轧机L2系统集成接1:1开发中Integration中间件技术为例.冷轧厂5号轧机使用的基于Integration中间件技术的集成接口系统,具体交换的数据信息见下页图4.实际设计过程中,需要完成三个方面的工作,分别是以太网络配置,中间件软件配置和数据报文发送和接收工作.山西冶金E-mail:yejinsx126.con第32卷图4冷轧MES和5号廿辊轧机控制系统的接口数据4.1以太网络配置冷轧厂5号廿辊轧机计算机系统采用2套s7400PLC分别用于工艺控制和设备控制.控制系统网络主要分为三级:传动级,用于开卷,卷取,主轧机等交流主传动系统控制;一级,用于马达控制中心,液压电磁阀,轧制顺控,

11、液压,过滤,润滑顺控部分控制;二级,用于厚度控制AGC,板形控制AFC,轧制规程管理等工艺控制.在原有控制网络新增一个PC机,使用双网卡,其中一个网卡配置为控制网络网段IP,可以支持与原系统服务器通讯,正常访问I/O变量;另一个网卡配置为MES终端IP,支持与冷轧厂MES服务器通讯.使用具有虚拟局域网(VIAN)功能的网络交换设备,实现网络分段,保证了基础自动化系统与MES系统的独立稳定运行.4.2中间件软件配置Integration的运行主要依靠配置不同的适配器来完成数据交换,其中最为常用的两个适配器分别是:singleFile2queue适配器和queue2queue适配器.4.2.1si

12、ngleFile2queue的配置(1)配置源文件适配器端:指定源文件的文件路径和文件名;配置文件传输的格式(是否传输电文头);指定源文件的字符编码(GBK,UTF一8等);配置源文件读取时间间隔;配置错误处理机制;配置日志记录等级.(2)配置目标数据库适配器端:配置数据库连接字符串;配置队列名称;配置数据库连接方式;配置队列放满数据后的处理机制;配置错误处理机制;配置日志记录等级.(3)配置系统管理适配器的方式:配置管理当前适配器的数据库名称;配置当前适配器在系统中的服务名称;配置操作系统记录适配器管理日志的等级;配置解析源文件的xml文件名称;配置数据库连接字符串(OracleDataBa

13、se).4.2.2queue2queue适配器的配置(1)配置传输控制:配置传输异常处理机制(异常跳过/等待);配置等待时间;配置重新传输的尝试次数;配置每次连接超时时间;配置发送者名称;配置监控器日志;配置电文校验规则.(2)配置数据源端适配器:配置源数据库连接字符串;配置源数据库队列名称;配置数据库连接方式;配置队列放满数据后的处理机制;配置错误处理机制;配置日志记录等级;配置源适配器队列最大存放消息数目.(3)配置数据库目标端适配器:配置目标数据库连接字符串;配置目标数据库的接收数据队列;配置目标数据库的链接类型(JDBC/ODBC);配置日志记录等级.(4)配置存储状态:配置管理当前适

14、配器的数据库名称;配置当前适配器在系统中的服务名称;配置操作系统记录适配器管理日志的等级.(5)配置解析源文件的xml文件名称,一个适配器可以解析不同的电文.(6)配置数据库连接.4.3数据报文的发送和接收数据报文的发送和接收将基于Integration软件包,实施点对点方式进行通信.MES通过接收队列接收从5号轧机L2系统传送过来的电文;同时,通过发送队列发送电文到5号轧机L2系统.在队列名称中5号轧机为TCQRM5一R.在冷轧厂MES服务器数据库系统创建一个叫TCQRM5一R的队列按顺序读出队列中的电文,识别出电文类型并把这些电文传给相应的电文处理程序作处理;创建一个叫TCQRM5一S的队

15、列,建立相应的电文,接收电文数据并放到TCQRM5_S队列中.5号轧机L2系统需要一个Integration适配器处理从队列TCQRM5一S中取出的电文.图5(见第72页)为数据接收与发送的示意图.5结语中间件技术作为一种新的软件设计思想和方法正被越来越多的软件开发人员所重视,应用软件设计者可以基于标准的中问件进行再开发,这种操作方式其实就是软件构件化的具体(下转第72页)山西冶金E-mail:yejinsx第32卷是很不经济的,对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数,减少线损,调压只是一个辅助作用.(5)三相异步电机就地补偿.三相异步电机通过就地补偿后,由于电流的下降,功率因数的提高,从而

16、增加了变压器的容量,计算公式如下:AS=P/COSX(COSqSJC0s】)一1如1台人料泵电机额定功率为250kW,补前功率因数为0.85,补偿后功率因数为0.94,根据AS计算其增容量为:K=(2500.85)X(0.940.85)一1=31kVA(6)应用实例.西山煤电集团公司屯兰矿选煤厂自2001年12月以来,先后经过几次大的技术改造后,使该厂的原煤人洗量提升到500万t.大功率设备增多,总容量增大,担负着全厂输配电任务的变电所的平均功率因数降至0.75左右.无功功率的增加不仅增加了企业的成本损耗,而且在上级输配电的安装容量一定时,增加了供电网络中的电压损耗,降低供电质量,形成对上级供

17、电网的无功功率和视在功率的要求量增大.根据自身变电所布置和设备运行情况,采取随机和跟踪补偿相结合的方式,对整个供电系统进行无功补偿.在高压配电室进行集中补偿,提高电容器的功率因数,减少电源线路和变压器上的无功负荷,经过补偿后功率因数提高到0.85.在各低压配电室采用的分散补偿方式,是在各低压配电室的母线上并联电容器,通过控制器对系统进行自动补偿.这样不仅及时对系统进行了补偿,同时也避免了设备停止运行后,出现过度补偿的现象.各低压配电室进行补偿后,功率因数提升到0.95.通过采取多种方法后,变电所的功率因数提升至0.95左右.从而实现了对电路系统的自动补偿,保证电网输出电能的质量.同时也降低了成

18、本投入,在没有进行补偿前负荷电流在600A,补偿后负荷电流将至475A,按我厂每天正常生产时问15h计算,每年可节约电量25万度.参考文献1靳龙章,丁毓山.电网无功补偿实用技术M.北京:中国水利水电出版社,2004.(责任编辑:苗运平)(上接第18页)图55号轧机与MES数据接收与发送示意图实现.中间件还是一项发展中的技术,作为基础的标准化工作仍在进行中,无论是CoRBA,DCOM和EJB都仍然在不断完善,以此为基础的中间件产品也将会有频繁的升级.太钢信息化MES系统已经成功上线,系统运行良好.系统上线之后,生产效率有了明显的提高.实践证明,基于Integration中问件的集成接口系统实现MES与基础自动化系统的互联互通是可行的,高效的.(责任编辑:胡玉香)ApplicationofIntegrationMiddlewarebetweenMESandBasicAutomationInterfaceSystemRENJianzhong(ShanxiTaigangStainlessSteelCo.Ltd.,Taiyuan030003,China)Abstract:Inthispaper,it