工业互联网数据交互采集
INTELLIGENT SENSING|智能传感
工业互联网数据交互采集
Multi-platform Interactive Data Acquisition of Industrial Internet 山东正晨科技股份有限公司刘国华Liu Guohua
摘要：工业互联网技术已在钢铁企业推广实施，如何在一个工业互联网平台上实现从生产PLC、财务ERP、物流计量系统采集数据与监视控制，实现多源头数据的归集和有效管控，对提高平台的功能和效率，具有现实意义。通过对SCADA交互技术的研究，深度挖掘数据价值，实现为钢铁企业提供智能化服务的目的。
关键词：工业互联网数据釆集PLCERP计量
Abstract:In dustrial In ter net tech no logy has bee n popularized and impleme nted in iron and steel enterprises.How to realize data collection and monitoring control from Product!on PLC, finance ERP,logistics meas u neme n t system on an in d ustrial in t er n et platform,the realizati o n of multi-source data collection and effective management and control is of practical significance to improve the function and efficie n cy of the platform.Through the research of SCADA In teractive Technology,deep mining data value,realize the aim of providing intelligent service for iron and steel enterprises.
Key words:In dustrial In t ernet;Data;Collecti o n;PLC;ERP;Measurement
【中图分类号】TM411【文献标识码】B文章编号1606-5123(2021)01-007牛03
1引言
工业互联网成为"十四五"热词后，钢铁企业建设工业互联网的进度很快，依托智能管控中心，实现多个系统和生产单元集中部署，以便集中管控的效果。单纯把L1级PLC控制系统数据集中采集是可以实现的，如何把物流、计量、ERP、EMS等平台数据集于一体，进行数据处理，以使数据进行增值，实现计量结算、生产调度和高层决策等作用，是钢铁企业普遍面临的需求。
2工业互联网平台设计
整个钢铁园区的数据处理，需在厂区中部设智能管控中心，实现信息、生产、能源、物流、安保等管控。必须先期考虑园区中心机房、主干网及各生产单元IP地址设计。具体抓好园区信息化条块编制，从全公司统筹的角度，确定能源管理、远程计量、检化验、生产调度、设备管理纳入建设范围。全公司主干网分生产数据管理网、能源网、视频网，生产数据管理网与视频网采用星形架构，能源网采用星型加环形架构，交换机分开。3多类型数据采集路径
3.1□生产数据采集流程
生产单元数据采集主要是从现场L1自控系统着手，每个设备和仪表已经进入PLC或DCS画面，先根据系统厂家提供的通讯协议规约和点位表进行点位的筛选，选择有监控和记录价值的点位进行采集和配置转发。
先采集到网关中，再配置转发到接入层交换机，接入层交换机汇聚到汇聚层交换机，再由汇聚层交换机转发到核心交换机，借助核心交换机与数据服务器进行通讯，数据传递到服务器供生产调度和能源管理等使用O
图2
核心交换机现场实物圏
《智慧工厂》Smart Factory January-February2021
原料场汇聚交换机能源大厅
交换机
安保大厅
交换机
行政楼
汇聚交换机
接入交换机
核心交换机
汇聚交换
接入交换机
轧钢
汇聚交换机
焦化
汇聚交换机接入交换机
胜利无性暴力聚冬换机
L聚交换
接入交换机接入交换机接入交换机接入交换机
接入交换机接入交换机
图〔钢铁园区典型数据交换机设计图
3.2数据采集协议
数据采集的协议主要有三类：电力后台通过以太网通讯的IEC61850-5-104规约，与PLC通讯的TCP协议；与DCS系统通讯的OPC协议再通过桥接软件与网关实现通讯；与现场仪表的通讯是通过RS485通讯，采用Modbus RTU协议。
苹果和的问题怎么解决3.3数据采集软件
使用的软件主要有网关配置软件smartgate，主要用于数据采集和配置转发。
DCS采集软件桥接软件，用于采集DCS厂家提供的OPC 接口中的数据，然后转发到网关中。现场仪表用的485通讯调试软件Modbus TooL…
网关中配置好的数据再转发到IGS驱动中，IGS软件进行配置，配置好后由旧X软件进行抓取，反映到生产大屏上，如果有需要记录的数据则由历史服务器软件把数据配置到历史服务器中，由能源管理软件等取用。
图3网关配置软件smartgate
4数据采集故障处賈
数据采集中出现的故障有很多种。
第一种：网关中采集的个别点位失数，原因多是现场仪表设备失电，现场数据位数过大数据长度太长。
第二种：整个网关采集的数据失数，原因多是网关断电，现场自控设备不刷新数据，网络冲突拥堵等，此时需要送电，重新下载配置好的数据到网关。
第三种：传到能源管理软件和生产画面上的数据失数或者数据显示到某一数值时不再变动，原因多是旧X数据库和历史服务器配置软件中数据上下限和小数位配置的不合理，也有可能是现场实际工况数据已超过仪表仪器的量程上限，此时应重新配置数据量程格式，更换量程更大一点的仪表，或者调高仪表所设置的上限。
第四种：生产大屏数据丢失，原因是服务器后台旧X配置软件关闭。
第五种：某一路通讯数据中断，原因多是光纤收发器通讯中断，检查收发器电源，网线，光纤，型号等是否正常等。
5与能源管理系统数据交互
当数据采集到网关然后转发到IGS后，就可以配置到数据库中，现有数据库有生产的、历史的、WEB的等。数据的采集只是整个EMS系统的基础架构部分，如果数据不能被筛选使用，那么前面的采集部
分将毫无意义，只有数据的使用才能使数据发挥价值，产生效益。
进入数据库里的数据并不能实现数据记录，只是实时的显示。这就需要把存入各种类型数据库里的数据如动力，生产等数据转入到历史数据库中，在历史数据库中数据的数值量才能得到保存与记录，才能供能源管理软件使用，进行能源平衡，才能生成数据报表，才能实现数据的价值。
能源管理系统软件就是将采集来的数据进行使用，发挥数据价值的部分。在能源管理系统中，数据被细分为压缩空气、中压氮气、低压氮气等条目，
计算它们的各时间段的产
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生量、使用量，以此计算能源平衡，也为阿米巴的实施提供
计量数据源和结算凭证。
6与物流计量系统的数据交直
与物流计量数据产生交互主要是铁水计量部分，经过网关采集来的数据进入服务器，再通过生产数据服务器与物流计量后台实现数据的传输交互。这样每一炉铁水的生产都会被记录下来形成数据。而物流计量系统的主要作用是原料进厂，产品出厂批次重量的记录。这样铁水的生产和钢产品出厂的重量之间就会有一个对比，实现生产和销售的一个数据连接。
铁水计量数据的交互实现了生产和出入厂数据的连接’对于生产销售都会形成一个重要的数据参考和比对。
7与IFIX和WEB端数据交互
数据与IFIX和WEB的交互主要是为生产管理和生产调度服务，数据被采集到服务器中后被分为生产数据、环保数据、动力数据、电力数据。数据再被IFIX添加到画面投放到生产大屏上，供调度人员实时监控生产，实时调度，对于调度的准确性和权威性提供数据支撑。当然数据库的数据是实时的没有记录的，要想调取历史曲线，必须把数据再添加到历史数据库中。
电力数据的监控主要是电力潮流图，实时监控发电量、用电量，实现电力负荷的总调度，和电力负荷的调峰填谷等。
环保数据的监控主要是监控CEMS数据，防止烟气污水等的排放超标，保护好生产居住环境，积极建设生态六钢。
动力数据的监控是为了煤气，水，压缩空气等的合理利用，稳定运行，对于动力介质的生产和使用起平衡作用。生产数据的监控对于生产物料平衡，大型设备启停，重要工序的正常生产起调度和管理作用。
WEB端主要作用是利用WEB服务器实现对于生产调度和能源调度的远程和互联网访问，只需要一台电脑连上网络就能在任意一个事业部实现对全厂生产的监控。如果一个事业部想监控另一个事业部的仓位，原料用量等以实现更好的供料，这时WEB客户端将起到一个很好地异地数据监控作用，对于生产调度将起到重要作用。
图5I FIX软件入口
7与ERP财务数据交互
无论是ERP还是SCADA系统都会随着企业的发展及相关业务流程的变化而变化，可行的集成方案必须对ERP与SCADA系统的变化具有一定的自适应能力，对于集成软件本身的设计也应充分利用现有先进的软件开发模式与技术，从而提高方案的稳定性与可适用性。与目前C/S结构下应用开发的发展趋势相适应，很多ERP与SCADA系统中都使用了数据库技术，构件技术，中间件技术等便于实施开放式集成的技术，这也使得在集成系统中的应用这些技术具有普遍性与必要性。
从SCADA系统中获得ERP系统所需数据，并完成必要的数据转换。处理通信协议的兼容性，完成数据通信。处理两 系统客服端用户界面的兼容性，提供不同数据并表现。
8数据管理和増值分析
8.1数据的分类
数据的筛选分类是数据处理的开始阶段，对于采集来的大量数据有很多其实作用不大，这时就要按需进行数据的筛选分类。比如我们需要能源计量的点位，这时我们就可以把那些能源计量的流量累计分为一类，但是能源介质也有很多种比如氧气，氮气，氮气，压缩空气，煤气等。这些介质还可以根据
产生的途径，运输的管道压力再进行细分，以便于进行能源平衡，比如煤气还可以细分为高炉煤气，转炉煤气，焦炉煤气等。
钢铁集团作为一个生产单位，SCADA采集的数据主要分为生产，环保，动力和电力每个数据都有其特殊作用，每个 分类大项都可以再进行细分，做到更好的数据管控。还有一些很重要的数据需要采集互通，比如检化验数据等，数据分类管理可以更有效的利用数据的价值，挖掘好数据的价值。8.2数据价值意义
数据的价值与意义在于它的合理有效使用，合理有效使用的数据就如同源源不断的原材料一样被不同的使用者进行再生产，再加工产生新的价值。比如大量的检化验数据通过处理可以变成支持我们生产决策的重要依据以及更改优化工
踏春
《智慧工厂》Smart Factory
好词好句好段摘抄 初中January-February2021
艺流程的重要参考指示。
数据的价值在于数据的处理与加工使用，利用的好的数
据能为生产过程决策提供关键支撑，能为降本增效提供科学
指导。
8.3数据有效管理
分类处理好的数据要进行科学有效的管理才能持续高效
的为不同使用者提供好的原材料。首先数据管理要分配专人
进行管理，管理者要条理清晰，责任心强，工作勤勉，对于
生产，计量仪器，通信和数据库等有一定的知识储备。其次
数据的管理也要建立台账，点表，及时的增加需要数据，剔
除无用或失效的数据并对硬件部分也要做台账管理。最好要
对数据进行例行的核对，检查排除数据点位故障。
数据的有效管理还在于数据库的及时备份保存，服务
器的定时检查，模拟故障后数据的自动迁移保存。对于现场
数据采集的方式要了然于胸，采集的数据的准确度要做到可
控，比如现场流量计的安装，量程等会对计量数据产生很大
的影响，我们要能拿出方法解决检验此类问题，这样才能
使数据的管理更为有效准确，才能作为下一步使用的原材料，否者还不如不去采集，因为误差大的数据会对判断产生误导。
最后，数据的管理还在于对数据的敏感性和条理性，要时刻保持对于数据的条理清晰，分类准确，命名规律，注释清楚，量程合适，数据类型合适保持数据的准确清楚明白。&4数据交互增值
吃什么可以治痛经
数据的前期采集管理等都不能使数据发挥它的巨大价值，只有在数据传递流通，使用中数据才能发挥其价值，只有经过后期处理使用的数据才能实现增值。
数据的交互就是把工业网关采集来的数据进行处理后提供给各个平台进行加工使用，以便产生所需价值。这就需要我们采集大量的数据作为原料，再对原料进行筛选分类。对于采集来的数据的准确度我们也要做好把控，现场的计量仪表，检化验仪器要及时校验，核对。对于重要的和生产决策所需的数据要及时核对校验，全程把控人工比对。
数据通过以太网传输给所需使用的各类系统软件，要做到数据的互联互通，使数据在不断流通中产生价值，更好的服务于生产，更好的为决策提供有效支撑。
9结论
现在的社会是一个"大数据+人工智能"的时代，互联网行业已经走在了前面，传统制造业企业也要紧跟步伐积极进取，努力转型成智慧型的生产制造企业，才能更好地利用科学技术这一第一生产力进行增效，获得可持续的发展。要
WE用膨器信息wa软件G001电力月嘶G002^HB^G003动力月嘶G004环
网关
图6数据的流程与网络对比
想成为智慧型企业，数据是第一原材料，要把数据的采集，
水淀粉勾芡
处理，管理当做一项重要工作来对待。
要把数据采集工作做好，数据管理工作做好，然后再进行数据的互通交互，使数据得到有效的利用，
在数据的再加工过程中使数据得到大幅度的增值。数据的采集和交互是数据价值挖掘的必须过程，要把基础工作做好，做准确。以便于为将来的更多的数据使用平台乃至人工智能平台的上马提供强有力的大数据支撑，为企业的智慧化长远发展做出坚实的基础。
参考文献
[1]王华忠，雌与数据采集系统及其应用,2012，电子工ik出版社.
⑵庞含张志杰，能源管理系统手册，
2019.

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