南鋼工業數據搜集程序運用與實現

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工業數據采集系統是工業控制和監控系統的核心部位，被廣泛應用于電力。軍事和通訊等方面，大大提高了生產效率。南鋼開發自己的數據采集系統，不僅可以降低生產成本，提高生產效率，還能同時保證生產的安全性和穩定性。

一、工業數據采集系統概述

數據庫采集系統作為工業控制系統核心部分，為工業控制系統提供實時數據訪問功能，在工業控制領域中應用非常廣泛。基于PC的傳統工業數據采集系統采用私有的軟硬件以及網絡通訊協議等，其高價格提高了企業生產的成本，伴隨著計算機技術的不斷發展，工業數據采集系統分的功能不斷完善，現在基于PC的控制器的可靠度可接近PCL，具備豐富的監控和調控功能以及較低的維護成本，能夠有效地提高實時生產的自動化管理水平，大大提高鋼鐵企業的生產效率。

二、工業數據采集系統結構

1、數據采集系統

在鋼鐵行業的生產過程中，由于生產工序法多，信息化系統一般采用多層次構成，鋼鐵企業的信息化系統由ERP（企業資源管理）、PSC（過程控制系統）、MES(制造執行系統）三部分組成。ERP的主要功能是根據鋼鐵廠的資源狀況以及其他相關環節的信息，對煉鋼生產進行合理的控制，使整個鋼鐵廠的生產有序進行，并為鋼鐵企業制定有效地決策。MES負責調整生產，采集實時數據并及時組織生產。PCS則負責根據相關生產指令進行工序過程控制和設定設備運行參數。

2、硬件系統

工業數據采集系統采用分布采集和分層管理的網絡系統形式，其服務器與終端調度PC機為Client/Server二層應用結構，通常采用光纖收發器、數據庫服務器、百兆交換機以及文件服務器等。化產DCS系統選用北京和利時系統工程股份有限公司的MACSSmartPro分布式控制系統。基礎控制級網絡分為監控網絡（SNET）和控制網絡(CNET)。監控網絡主要用于工程師站、操作員站和現場控制站的通訊連接；控制網絡存在于各個現場控制站內部，主要用于主控單元和智能I/O單元的通訊連接。兩層網絡均為冗余高速工業以太網鏈路，網絡中主要的通訊節點有工程師站、操作員站和現場控制站，采用TCP/IP通訊協議。

3、系統參數

（1）數據采樣時間。鋼鐵企業中數據采集的時間周期一般為100～10000ms，在生產過程中，數據采集系統對高爐、轉爐、爐外精煉以及連鑄等工位的數據進行采集，可以實現生產車間作業按計劃進行，還可提高生產安全性和檢驗產品質量的目的。

（2）數據采集方式。生產數據的采集程序在后臺定時自動運行，連接了自動控制系統和生產設備，從而方便以有線和無線相結合的方式進行實時數據的采集。從而提高物流數據傳輸效率，保證生產過程安全有序和控制系統穩定的運作。

（3）數據庫系統。生產的數據庫系統由生產報表子庫和實時數據子庫構成，它位于服務器上，由各工序的客戶用端應用程序獲取數據并存入數據庫，為數據挖掘提供數據保證。

（4）數據傳輸。生產過程中產生的各種報表由工控機的數據采集程序寫入生產報表子庫中相應的數據庫，進而構成服務器上的數據庫，為操作者進行分類統計提供依據。

（5）數據監測。實時數據監控系統在服務器數據庫的基礎上，實時監控高爐、轉爐、爐外精煉和連鑄等各個工序的工藝參數。同時設置參數預警功能，可以有效地保證生產的安全性。

三、工業數據采集系統在南鋼的應用與實現

目前，南鋼的數據采集系統采用的是PC—PCL的結構形式，在南鋼的脫硫與回收工序中，利用基于單機片的數據采集系統將分布在不同的工位的實時生產數據傳輸到監控系統，可實現南鋼對現場生產的需要。

1、下位機的實現在南鋼脫硫與回收工序中，采用MCS—51系統單片機作為控制系統的中央處理器，負責開發模擬量和開關量的數據采集模塊，對現場實時生產數據進行采樣處理之后，然后與安裝在值班室的主機進行通訊連接，將處理后的數據傳輸到計算機監控系統，這樣只需在值班室里就可以監控整個脫硫過和回收的過程參數，還可以監控生產現場閥門的工作狀態。如果現場工作站與監控站舉例距離較遠，需要使用通訊配置器，在安裝通訊配置器后，通訊距離可達1000m，可適用于一般工業。

2、上位機的實現在定時中斷程序中，通訊軟件順次發送下位機地址，然后根據回答信號，接受相應數據。然后利用計算機高級語言開發工具，編制相關圖形、表格等實時監控，再根據用戶要求設定報警功能或者將數據存入硬盤。如果有特別需要，還可以開發打印機驅動程序，按照設定的時間自動或者手動打印報表。比如，根據現場需要，南鋼自行開發了Epson1600K打印機驅動程序，定時每小時自動或者手動按F1鍵實時打印液相間發生晶型轉變，燒結礦最低溫度等。

總之，由于是南鋼自己開發的數據采集系統，因而在現場生產調試比較靈活，維護方便。通過這種系統可以方便的編輯出符合要求的數據，圖像或者報表等，同時提供友好的操作界面，這些優勢在南鋼生產過程中已得到充分的驗證。