剑维 AVEVA System Platform在轮胎行业MES中的应用实践

1、剑维 AVEVA System Platform在轮胎行业MES中应用实践目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 1.数据采集和设备管控的功能需求 3生产过程管控3 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 生产信息管理4 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 生产质量追踪4 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.4设备管理4 HYPERLINK l bookmark8 o Current

2、 Document 2-Wonderware System Platform 功能特点7 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 3.应用实践 10 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 3.1工厂模型化10 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 3.2设备模板化11 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 系统稳定运行12 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 种类繁多

3、的通信协议14 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 简易直观的配置调试工具15 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 高性能实时历史数据库15 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 稳定的数据传输和存储16 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 批量的导入导出171. 数据采集和设备管控的功能需求轮胎生产企业具有生产流程复杂、数据来源广、数据采集存储方 式多样，生产设备复杂、底层控制系统彼此独立且采用不同的软硬

4、 件标准等特点；同时，随着工业自动化的提高，从炼胶到轮胎半制 品，再到轮胎成型、硫化及质检的整个生产过程中，轮胎MES在生 产过程管控、信息追溯以及设备管理等方面拥有自己特定的功能需 求。轮胎行业 MES 数据采集和设备管控的主要功能需求如下： 1.1 生产过程管控为了保证轮胎生产的有序进行，确保轮胎产品质量、减少生产浪 费，轮胎行业 MES 设备管控的部分需提供工单管控和投料防错等生 产管控手段：工单管控通过与生产控制系统的接口，轮胎生产控制系统严格按照轮胎行 业MES下发的工单命令组织生产，禁止非MES工单的生产。MES下 发工单的执行、暂停和终止命令，生产控制系统执行相关的生产管 控动作

5、。如此，有效地保证了轮胎生产的有序进行。投料管控为了保证轮胎产品质量，减少错投导致不必要的物料消耗，轮胎 生产的每个车间都需要投料防错管控功能。轮胎行业 MES 获取投料 物的批次信息并结合各车间在产品的生产BOM，产生投料防错管控 的命令供生产控制系统调用。1.2 生产信息管理为了及时掌握生产进度，为操作人员/管理人员提供计划执行、 跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态的有 效工具，轮胎行业MES数据采集的部分需提供生产数据采集和实时 状态显示等生产信息管理手段：生产数据采集通过读取上辅机控制系统特定的地址，MES系统获取密炼机生产 过程中的实时生产数据和投料信息，诸如原

6、材料批次信息、如炭黑 重量、硫磺重量和油料实时值等，用于生产过程的实时监测。生产信息实时展示通过读取上辅机控制系统特定的地址，MES系统获取密炼机生产 过程中的实时生产数据和投料信息，诸如原材料批次信息、如炭黑 重量、硫磺重量和油料实时值等，用于生产过程的实时监测。生产质量追踪工艺数据采集及辅助判断通过读取上辅机控制系统特定的地址，MES系统获取密炼机生产 过程中的实时工艺数据，诸如炼胶的温度、压力、功率、车次等， 用于密炼信息追溯。设备管理设备状态采集及设备信息报警通过读取上辅机控制系统、气力输送系统、小料配料系统、硫磺 配料系统等的特定地址，MES系统获取气力输送、密炼机生产过程中 的实时

7、设备状态信息，诸如大储仓报警信息、日储斗风机启停状态、 密炼机手/自动状态等，用于生产过程的实时监测。设备种类繁多连续生产实时性要求高自动化程度较高K5MES结构详细内腎.4- POPtpQiiiL Df 卩“duci ion-数据果英軒理)卩”甲订-KS-曲畫現自轉的韬#卓毘值疵爾器打上.产裁苻的HH； K5MES结构详细内腎.4- POPtpQiiiL Df 卩“duci ion-数据果英軒理) lCCjEXJS! # K1 j .- *- ：fG FLCZfri.Pvr.它社到紗已恺足下朝翌生产岂図.N低牛尹r+J-l IpJ KK卜t:-的牛-i$成0辙丸莽机咅曰主丹-需潮戟冷忡下栽剰

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9、片嗤柜81西军円LJMH3*/LONSONxmbHMiuii 二设备管理（址理内曹）址晋理SXSrtiiSfAilh -出矗从密4k生产讦杞愕紀，孙聊幵號秋疣换*发：詮乍刃F.l:,做.在讎.曲汎肌 冷吝盂它论翟戕43i,冯怦工助人配惜fl活*雜修员牺入妊播开站、担1W曲，故旳康国*棧备丘囲恃社創尅怜启：心 t辭陰进片肌坝疋血小沱用或备呼現/故年拙两.麗孑.計卩程对， 用用:Mtt諒彌I 1帝関括卄；用冏再立IH荷塔POPlonsokAT NMB&li-O 乱ileo*ySUfBAmflE CHINA 丁，设帝卑机管理（工厂启动狀况冬蹴提世日：亍；怕笊政兄丛&乳恺修栏矗刃丛咚住申审皆声可以迅黑

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11、nderware SystemPlatform，简称WSP，下同）提供了一个单一的平台，可满足工业 自动化与信息人员的所有SCADA、管理HMI和生产与绩效管理要 求。该平台实际上在任何现有系统的最上层提供了一个公共的战略 性工业应用服务平台，并且构建在基于工业标准的ArchestrA实时 SOA技术之上。WSP提供了一整套可持续的、模块化的工业与生产软件解决方 案，以满足用户和整个市场不断变化的需求，并通过统一的集成开 发环境（IDE）,极大的满足不同行业、不同生产管理水平下对工业 级系统平台，诸如快速开发、可靠运行、方便维护、易于扩展等的 系列要求。WSP产品架构如下：图1 WSP产品架构

12、WSP整套的产品架构提供了一套完整的核心功能与服务，以支持 可持续的生产与操作绩效改进，主要核心功能与服务包括：软件和设备连通性通过WSP提供的Device Integration Server （设备集成服 务），WSP可以稳定有效地与自动化系统（DCS、PLC、操作终端、 RTU等）、软件或数据库（生产调度系统、实验室Lims系统、能源 系统等）、业务系统（MES、ERP、PDM等）建立数据链路，及时、可 靠地采集或下发相关信息。信息和数据管理通过WSP提供的Historian （实时历史数据库），WSP可以高速采 集、海量存储含有时间序列的生产数据、工艺数据、报警信息、质 检数据等；通过

13、历史数据缓存，自动转发到Historian服务器功 能，保证上述数据不丢失；提供统一数据访问接口，能够被任何客 户端轻松访问。信息发布及可视化通过WSP提供的Information Server （Web门户），WSP可以利 用可视化的数据报表和趋势图等方式直观表达生产管理数据；可以 为不同的用户提供个性化支持；可以通过浏览器随时随地访问实时 历史信息。应用开发及系统管理通过WSP提供的IDE （集成开发环境）和Application Server （应用服务器），开发工程师可以方便地对现场生产、质检设备建 模，在不同项目中重用，极大地减少了开发工程量；实施工程师可 以集中部署或维护应用系统，

14、实现远程应用的安装和管理，极大地 减少了实施和运维成本。系统应用及后期维护通过WSP提供的友好的终端界面（Int ouch View、His to rican Client、Information Server CAL）,简化了系统应用或后期维护人 员的操作，减少了系统培训时间，提高了现场员工的工作效率。3. 应用实践根据轮胎生产设备对生产、质检以及工艺管理的实际需求，并结合轮胎行业制造执行系统（Manufacturing Execution System,简 称MES，下同）的应用范畴，WSP在轮胎行业MES中主要实现下列功能：图2基于轮胎行业的WSP应用生产工单与配方下发生产/质检设备关键

15、工序管控生产实绩/质检/工艺数据采集及分析设备状态/事件采集及实时展示3.1 工厂模型化轮胎生产包含密炼、半部件、成型、硫化和最终检测等生产工序，每一道生产工序都上下连接，包含了物质流动和数据信息传 递。为了准确描述轮胎生产工厂管理及信息层面的逻辑结构，控制 生产过程中的物质流动和数据信息传递，定义 MES 中各站点服务器 的功能角色，并保证数据采集和设备管控的功能可以在整个MES项 目周期进行调整，而不受时间、网络拓扑的限制，WSP提供工厂建 模工具，把整个轮胎生产工厂，包括生产车间、生产线、生产设备进行建模，并可随时随地部署于指定的服务器上。Lihossigrwd Aroa-氐居m-氐生吃

16、地【三土星地-: SitSi问，Lihossigrwd Aroa-氐居m-氐生吃地【三土星地-: SitSi问，91字衣紺畅苓雉眛胶： -功一逐盅拣嚴一屣味膜 ?斗岂炜际纭I铝炼尺红 P密酥扯 0上輔机 :” FHfl 令弓号时肢绒希炼肢绒： m go?半部件车闾半齢车闻型薄胶片冷t【萍肪片产城：-癌我胡锤【祗匪铁 ”刁輛摘辭梆 +守.酉舷亘瞬1+ g捌卷碗声统I制空压征趣I 4- g冋村酷站內村层产塢-Q1 1记线1七出域 碩|弓d出蚁|马庄岀红：Q挤岀肌今出圧出即駕帀出农 + 91 3三1|出纸|主|4.练： 曰中05庙型车间；廉里车间】 甲-蚩二St趣机【二SUS塑机 4刖二融1空机【二

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18、一道生产工序使用的生产设备往往相同，其数据传输、设备管控的要求一致，设备数量也较多。诸如，年产量 300万套全钢的硫化车间，需要硫化机200 多台，每台硫化 机所需要的数据采集和设备管控的功能都可以抽象为生产工单、 工艺参数下达，机械臂控制，硫化过程工艺、设备参数报警，硫 化曲线采集、存储，曲线胎的判定，生产绩效信息绑定等。为了 实现硫化机数据采集和设备管控功能的快速开发、提高其复用性 和易扩展性，WSP提供设备建模工具，由系统开发人员建立通用设 备，诸如密炼机、压出线、成型机、硫化机等的数据采集和设备 管控模型，再由现场实施工程师批量部署到应用服务器上，极大 地提高了现场施工效率，减少了后期

19、维护成本，并有利于相关知识的继承和传播。皿也亍XiR0丿亡HfjaTSrTpLFiTOKZxl IKK ：i5：蠶MargMICIT 已a i阳愉轴化飢旳匕删報rtH|-ion r npe-.I ErtnL-ri唤 皿也亍XiR0丿亡HfjaTSrTpLFiTOKZxl IKK ：i5：蠶MargMICIT 已a i阳愉轴化飢旳匕删報rtH|-ion r npe-.I ErtnL-ri唤 rdleMzharqeI CraWeJe*rH： hat ir.rtI M IT 呗眼曲址几律记回（玉-!让dh ： SHt*冃！覇机闻朮讯也也柘就IHI% I ZSTdEJML 工 ZCKTlfi脚OFC卅

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21、* Q ti.KztyclttnAM图 4 硫化机建模及模板复用3.3 系统稳定运行随着MES与轮胎生产结合的越来越紧密，轮胎行业对数据采集和 设备管控的稳定性要求也越来越高，某部分功能的失效或错误往往 会导致设备停产、追溯异常甚至产生批量废次品。针对上述问题， WSP从下列几个方面保证系统的稳定运行：保障通信/逻辑处理服务器可靠运行WSP实现的数据采集和设备管控的功能运行于AOS应用对象服务 器中，为轮胎生产提供了统一的数据采集和设备管控的应用逻辑处 理平台，每个车间部署两台AOS服务器，服务器之间实现负载均 衡，保证了实时数据采集和设备管控的稳定、可靠运行。工忡沾 工庁站 工布诂工庁殆工布

22、诂 工卄沾 工作站 工杆砧 工作站工庁站Application Object Server节点ApplicationObject Server节点图5 AOS负载均衡保障通信/逻辑处理服务器与客户端、生产设备的可靠通信通过搭建冗余网络、设置逻辑处理冗余通道，WSP可以保障通信 /逻辑处理服务器与客户端、生产设备的可靠通信。当检测到主数据 通信通道中断时，系统启用备用数据通信通道，有效地维护了数据 传输和设备管控的稳定性。图6 AOS与客户端、生产设备的可靠通信种类繁多的通信协议随着轮胎生产自动化程度越来越高，MES需要与种类繁多的生产 控制设备、检测设备、管理系统进行实时通信，才能最大限度地覆

23、 盖轮胎生产的各种流程及各段工序，实现生产在线监测、生产过程 的有效追溯。WSP通过设备集成服务器提供了种类繁多的I/O Servers，支持单片机、PLC、模拟仪表、开关量设备等的通信；提 供DDE、SuiteLink、OPC协议，支持MES与能源管控系统、自动输送线系统等第三方系统的实时通信。图7多通信协议支持简易直观的配置调试工具WSP提供简易方便的配置工具，只需要在类Windows图形界面上 输入特定通信参数，如设备IP地址、串口号、波特率等参数，即可 完成WSP与轮胎生产设备的通信连接设置；提供直观的调试工具，Wonderware Client 和 Wonderware Log Vi

24、ew，可以方便的测试、确 认通信状况及可能出现的问题。利用上述配置调试工具，项目实施 和项目维护人员可以对新增或出现通信异常的设备及时处理，提高现场人员的响应速度。(CVMDHMM (MM MtS刃阳阳23L3/3/tSZI13JH/EH-Venon TfljM.l 口 M 1J (CVMDHMM (MM MtS刃阳阳23L3/3/tSZI13JH/EH-Venon TfljM.l 口 M 1J 位；4, ” 3?5占MqatXIOyi/Efi20301.減 IBa：3fc25ZOB.iS/EB 鬣 3址2H 2013/IB 爼:阴萨加口即阳Z3L3/3/ES3OL3yW zou-Ais辺口凶

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26、量600万套全钢胎的MES，数据采集量达到 8万点，实时变化点不低于2万点。然而据测算，如果采集1万 点，每个点每秒钟产生一条记录，对于关系型数据库来讲就非常难 以应付；如果采集8万点，扫描速度由秒到分，一年大概需要12T 的磁盘空间，这对于轮胎行业MES是不可接受的。针对现有关系型数据库难以处理采集量多、并发采集量大的情 况，WSP提供了高性能实时历史数据库Historian。利用众多I/O Server，His to rian可以支持上千种控制系统和数据采集设备并发 的高效采集；通过SuiteLink协议，保证了采集服务器与实时历史 数据库服务器之间大容量、高速的数据传输；利用数据压缩算法， 以文件形式存储轮胎生产/质检过程中产生的有效数据，较传统型数 据库节约98%的磁盘空间。稳定的数据传输和存储轮胎生产车间往往占地面积较大，生产现场钢结