工业企业实现数据采集实际案例分析

工业企业实现数据采集实际案例分析

当前有众多的中国企业推行产线的自动化、无人化和智能化，尤其是信息化达到一定程度的大型企业，以适应企业规模增长、产线升级、降低成本的要求。为了实现这一目标，首先是实现各系统间的数据融合，搭建一套与现场生产线紧密相连的数据采集系统，把自动化设备与上层的信息系统进行无缝衔接，将采集到的数据送至企业数据中台，为其他系统提供服务。下面我们结合某集团型水泥企业数据采集平台建设的实际案例，分析企业数据采集平台如何搭建。

某水泥企业是一个跨区域的集团型企业，下层14个生产企业分布在不同城市，集团想实现对这14个生产企业的能源消耗、产量、设备运行状况等数据实时监控。在项目第一期实现对能源消耗管理，项目数据采集软件是采用WinX IODA System（以下简称IODA）。

项目第一步：基础准备及系统部署

由于企业数据采集量大、设备差异大，还是跨地域、跨产线的数据采集，系统采用分布式部署，并分两层结构。

数据采集层：在每个区域或每条产线上，配置一台专业的IO Server采集服务器（或者两台服务器做双冗余，以提高数据的安全性），实现各产线上的PLC、工控机、智能仪表与IO Server服务器互联，要求各设备必须在一个网段，当不能实现在同一个网段，用DTU 或网关进行转换。由于是14个分厂，所以建立14个IO Server，通过租用宽带或者云的方式，把数据送到统一的数据中心。

数据采集平台系统架构图

数据中层：部署一套IODA的IDE（开发环境），IDE是一个开发、配置环境，IDE安装时自带一个用户，可以增加多个用户，允许多个开发人员同时在线进行开发，建立历史数据库服务器（也可以是实时数据库），OPC服务器，状态监控服务器，能源系统数据库服务

器（每个应用系统一个DA Server ），这些服务可以物理安装在服务器上，也可以安装虚拟机上。具体步骤：

1.IO Server和同步Server：在每个现场采集服务器上安装一套IO Server和同步Server，同步Server也可以统一都部署在数据中心上进行统一交换，如果需要提高系统数据的安全性，可以在本地部署一套实时数据库，IO Server也带有一个数据缓存，当网络断掉的时候，可以实现数据缓存。

2.DA Server：在DA Server服务器发布DA Server，主要是给各类应用提供服务，如：MES、能源系统、设备监控等系统提供服务。

3.实时数据库：实时数据库可以用关系型数据库，也可以用系统自带的时序数据库。根据数据量大小和并发量，企业选择了时序数据库。

4.统一OPC服务器：OPC服务器统一给其他系统提供OPC服务，也可以把OPC Server 放在IO Server上，以实现这个功能。安装中要注意，IO Server服务器的配置高低，能支持的采集点数，OPC的订阅方式决定了对资源的消耗，原则上建议不要超过2000点，采集点可以1万点到2万点，这样系统运行环境就算搭建完成。

网络打通完成后，我们可通过远程调用IDE系统，IDE系统界面调出后，通过界面登录后配置相应的IP地址，建立工程。IDE的功能包括对象视图（工厂、对象设计）、网络视图（PLC、DB、LoT等通讯配置）、数据服务池（应用系统数据接口服务）、类对象视图（对象模板设计）、脚本（脚本编辑器）。由于分厂之间、产线之间、PLC之间控制方式会有很多相同之处，可以通过建模板的方式进行直接拖拽复制，可以减少工作量。

此阶段注意事项：一个大的集团型企业控制点数可能上万点或者几十万点，要进行统一管理，在架构设计上必须是分布式分权限管理，以解决并发性对资源的消耗。WinX IODA System是分布式的系统，正好解决这个问题，在国内国外上也是领先的一种技术。另一方面系统的采集效率，当PLC采集点在一万点以下的时候，延迟是感觉不到的，在一万点以上时，一个PLC可能要2-3s，在配置的时候要注意，最好进行拆分，某一个区域，采集点数或OPC的订阅点数过多时，可建立多个IO Server，以分担服务器的负担，提高服务器的采集效率。

第二步：工程设计。

1.IO Server、DA Server和PLC网络设计，先添加DA Server，再添加IO Server，在前台配置好地址后，把地址连上，配置相应参数，ping通后，启动服务。在IO Server

下添加同步 Server,以接受其他信息系统传来的数据，如：标识类的品种、编码、产品编号、批次等信息。

如果有多个控制点、多条产线、多个生产基地，那么就要建立多个DA Server和IO Server。也可以统一建立一个DA Server把众多的IO Server数据都归到一个DA Server 下管理。关于DA Server，我们建议在使用过程中，一个应用对应一个DA Server，这样能提高工作效率，减轻系统负担。

2.对象设计原则：一是根据管理组织形式，二是根据设备的构成、工序、单元来进行设计。建议还是以数字化工厂的逻辑关系进行设计，工艺能够单独完成某一项生产、加工任务或者直接产生某种数据的组织、设备单元可作为一个对象管理。这个对象在系统中称为业务对象，每个业务对象有若干属性，就是此对象产生的数据，每个数据来源通过对应的PLC、仪器仪表或者工控机的点进行配置。如：先选择属性，配置PLC、智能仪表、工控机的端口号、协议，选择相应的点地址。前期要做的一项工作，每个PLC的点表地址一定要准备好，把它导入系统中，通过系统自动选取，至此系统算配置完成。

实际的对象建立要复杂很多，命名规则是一个关键点，WinX IODA System采用的全域命名规则，名字不允许重复，命名最好是有意义的，一眼能看出来，便于寻找。系统本身具备全网搜索，可以通过搜索关键字找到需要的对象。对于集团型企业可能会有几千个甚至几万个对象，如果命名规则混乱，查找会很难。

此家企业主要支撑的是能源系统，能源系统数据采集方式，通常采用是在能源系统建立一个中间表，采集系统把数据送到中间表。在DA Server里面建立一个连接，连接下建立应用对象，应用对象下面建群，群下面分组，目的是便于进行统计分析。

3.同步Server及脚本：

针对不同的对象，数据有可能来源于其他系统，也可能来源于本地PLC，如果来源于其他系统，可以通过同步Server，同步Server相当于PLC。对复杂的数据采集可通过系统提供的一种脚本，支持VB开发，在工厂物料跟踪中使用较多，在能源系统中使用较少。

4.DA Server：

它与IO Server最大的区别DA Server的是针对应用，本身存储的数据带上了服务标识。在传统的数据采集中，数据上来之后，不知道是谁用，哪个设备用，哪个产品用，但IODA系统解决了此问题。每个数据都有时间、服务对象标识，数据就比较完整了，其他系统用起来就比较简单。

5.对象发布和实施：