數字化制造SCADA-系統(tǒng)(數據采集與監(jiān)控系統(tǒng))簡介

1、數字化制造數字化制造SCADA 系統(tǒng)（數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)）簡介系統(tǒng)（數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)）簡介1介紹內容介紹內容數據采集與監(jiān)控數據采集與監(jiān)控 系統(tǒng)總體結構系統(tǒng)總體結構目標目標 監(jiān)控平臺監(jiān)控平臺 業(yè)務層業(yè)務層2 目標目標承上啟下承上啟下的功能的功能西門子數字化工廠的層次結構西門子數字化工廠的層次結構34項目規(guī)劃和策略項目規(guī)劃和策略:提升企業(yè)信息化水平，加強生產制造能力建立一個全面的、集成的、先進的和穩(wěn)定的生產控制與數據采集系統(tǒng)實現實時數據采集，透明化制造過程規(guī)范業(yè)務管理流程，優(yōu)化成本控制水平提高協(xié)同作業(yè)能力，實現專業(yè)化管理開放性平臺能為下一步的企業(yè)信息平臺建設奠定基礎 目標目標5改變改變 對于車間

2、現有生產設備，基于SCADA建立統(tǒng)一工業(yè)以太網網絡，通過聯(lián)網項目將現場獨立的或者局部聯(lián)網的控制設備連接入工業(yè)以太網，實現對設備的統(tǒng)一管理，數據交互，使得整個生產制造過程更加透明，實現網絡化管理。 為數字化工廠建設提供網絡支持。建立基于工業(yè)網絡的設備集成建立基于工業(yè)網絡的設備集成1 1 建立車間級和工廠級的生產監(jiān)控平臺，實現對生產信息、物料、設備狀態(tài)、人員、能源等實時數據的監(jiān)控與采集。使每一個相關部門都能了解生產實時狀態(tài)，統(tǒng)一管理。 在集中監(jiān)控的基礎上，加強對設備管理的效率，能夠使維修人員及時發(fā)現設備問題，快速響應與處理故障。建立集中生產監(jiān)控系統(tǒng)建立集中生產監(jiān)控系統(tǒng)2 2 對車間設備劃分種類，對

3、每一類設備類型定義符合工廠實際的數據互連接口，要求供應商按照標準化接口實現數據互連，便于未來擴展與管理。 SCADA系統(tǒng)與上層信息系統(tǒng)如MES實現交互。一方面下達上層系統(tǒng)的指令到設備，另一方面采集設備的數據，將上層系統(tǒng)需要的數據傳送給上層系統(tǒng)。規(guī)范數據互連接口規(guī)范數據互連接口3 36網絡規(guī)范與網絡規(guī)范與數據采集規(guī)范定義數據采集規(guī)范定義總體方案設計總體方案設計SCADA系統(tǒng)建設過程系統(tǒng)建設過程網絡與數據網絡與數據調研調研可行性分析可行性分析設備聯(lián)網建設設備聯(lián)網建設與調試實施與調試實施數據接口數據接口實施與調試實施與調試中控室與大屏幕中控室與大屏幕建設建設試運行試運行驗收、驗收、維護、改維護、改進

4、進嚴格根據接嚴格根據接口規(guī)范調試口規(guī)范調試接口接口按照網絡建按照網絡建設標準調試設標準調試網絡與設備網絡與設備聯(lián)網聯(lián)網制定設備聯(lián)制定設備聯(lián)網規(guī)范和數網規(guī)范和數據采集規(guī)范，據采集規(guī)范，進行總體方進行總體方案設計案設計整理現場設整理現場設備情況與數備情況與數據需求情況據需求情況集中監(jiān)控平臺集中監(jiān)控平臺建設、中控室建設、中控室系統(tǒng)集成，車系統(tǒng)集成，車間大屏建設間大屏建設數字化工廠數字化工廠頂層設計體頂層設計體系、網絡與系、網絡與數據需求數據需求系統(tǒng)試運行、系統(tǒng)試運行、改進改進驗收、維驗收、維護、持續(xù)護、持續(xù)改進改進系統(tǒng)實施過程系統(tǒng)實施過程7系統(tǒng)典型結構（環(huán)網）系統(tǒng)典型結構（環(huán)網）Ex數控加工中心數控

5、加工中心RFID掃描設備掃描設備機器人機器人PLCPLC操作面板操作面板傳感器，變送器傳感器，變送器安全區(qū)域安全區(qū)域分布式分布式IO轉換器轉換器電機、驅動器電機、驅動器自動焊接機自動焊接機檢測設備檢測設備天車天車天車控制器天車控制器現場總線系統(tǒng)現場總線系統(tǒng)冗余環(huán)形工業(yè)以太網冗余環(huán)形工業(yè)以太網工業(yè)以太網交換機工業(yè)以太網交換機工業(yè)以太網管理器工業(yè)以太網管理器現場顯示屏現場顯示屏攝像頭攝像頭車間監(jiān)控系統(tǒng)車間監(jiān)控系統(tǒng)車間數據采集車間數據采集服務器服務器車間設備故障車間設備故障監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)車間視頻車間視頻服務器服務器車間級生產指揮中心車間級生產指揮中心IT網絡網絡工業(yè)無線工業(yè)無線AP手持終端手持終端

6、防火墻防火墻8系統(tǒng)典型結構（環(huán)網）系統(tǒng)典型結構（環(huán)網）車間一車間一車間二車間二車間三車間三其他車間網絡其他車間網絡現場設備現場設備工業(yè)網絡工業(yè)網絡IT網絡網絡工廠級生產監(jiān)控系統(tǒng)工廠級生產監(jiān)控系統(tǒng)防火墻防火墻工廠級生產指揮中心工廠級生產指揮中心監(jiān)控庫戶端監(jiān)控庫戶端防火墻防火墻防火墻防火墻9系統(tǒng)典型結構（星型）系統(tǒng)典型結構（星型）10系統(tǒng)結構說明系統(tǒng)結構說明系統(tǒng)結構說明系統(tǒng)結構說明:系統(tǒng)底層配置獨立的S7 300PLC負責采集現場模擬量和個數字量信息。也可以采集其他廠家的PLC設備?，F場傳感器信號就近接入到分布式IO上，分布式IO通過工業(yè)以太網與主控PLC通訊。為了均衡負載，配置若干臺WinCC數

7、據采集服務器采集現場的模擬量和數字量信號。WinCC通過OPC接口向MES層提供數據。整個網絡通過西門子工業(yè)以太網Profinet連接。11總體軟件結構總體軟件結構PLC預定于數據交換區(qū)S7協(xié)議或其他驅動WinCC OA軟件OPC接口MES服務器OPC接口設備層數據采集層MES層非PLC系統(tǒng)MES數據庫定制開發(fā)12介紹內容介紹內容數據采集與監(jiān)控數據采集與監(jiān)控 系統(tǒng)總體結構系統(tǒng)總體結構目標目標 監(jiān)控平臺監(jiān)控平臺 業(yè)務層業(yè)務層13數據采集數據采集信息類別信息類別內容內容適用適用生產監(jiān)視類生產監(jiān)視類機臺信息、設備運行狀態(tài)、呼叫、生產過程數據、調用程序，工裝信息、配方信息PLC、PC工位報警類工位報警

8、類工位總報警和詳細報警信息PLC生產控制類生產控制類訂單、生產序列、工藝參數要求、班次信息、時間同步，程序、輔料，裝配清單PLC計數信息類計數信息類工位合格、不合格產品計數信息，循環(huán)時間PLC質量數據類質量數據類質量合格信號、質量項數據、質量標準PLC、PC追蹤類追蹤類主工件識別碼、物料條碼信息，輔料條碼信息PLC、PC人員類人員類操作員信息PLC、PC環(huán)境能耗類環(huán)境能耗類能源儀表數據采集，水、電、氣、空調等信息PLC物流物流 物流交互信號PLC維修維護類維修維護類維修信息PCPC14數據采集方式PLC類型西門子西門子PLC S7協(xié)議協(xié)議非西門子非西門子PLC OPC方式方式西門子PLCWin

9、CC OAS7協(xié)議非西門子PLCWinCC OA安裝OPC Server軟件OPC DA/UA協(xié)議15數據采集方式數據采集方式非非PLC類型類型文件傳送文件傳送報文傳送（報文傳送（socket）數據庫傳送數據庫傳送WebService傳送傳送16數據采集方式數據采集方式集控類型集控類型MES服務器服務器中控系統(tǒng)中控系統(tǒng)中控系統(tǒng)中控系統(tǒng)生產線生產線PLC數控加工中心數控加工中心數據庫、報文、數據庫、報文、OPC數據庫、報文、數據庫、報文、OPC數據下發(fā)數據下發(fā)數據下發(fā)數據下發(fā)數據上傳數據上傳中控控制與采集中控控制與采集中控控制與采集中控控制與采集17數據采集數據采集標準化標準化PLC類型類型統(tǒng)一

10、定義標準化數據接口區(qū)域統(tǒng)一定義標準化數據接口區(qū)域便于管理與可擴展便于管理與可擴展西門子與非西門子西門子與非西門子PLCPC類型類型根據數據采集的要求根據數據采集的要求定制開發(fā)定制開發(fā)檢測設備檢測設備/計算機類型計算機類型18數據采集數據采集標準化標準化工業(yè)網絡參考規(guī)范工業(yè)網絡參考規(guī)范設備接口與控制參考規(guī)范設備接口與控制參考規(guī)范聯(lián)網方式聯(lián)網方式聯(lián)網要求聯(lián)網要求選型要求選型要求選型參考選型參考施工要求施工要求集成方式集成方式數據交互方式數據交互方式數據定義數據定義接口映射接口映射標準化標準化標準化標準化19介紹內容介紹內容數據采集數據采集 系統(tǒng)總體結構系統(tǒng)總體結構目標目標 監(jiān)控平臺監(jiān)控平臺 業(yè)務層

11、業(yè)務層20上位機結構上位機結構車間一車間一數據采集數據采集服務器服務器車間一車間一監(jiān)控監(jiān)控數據采集數據采集服務器服務器車間二車間二監(jiān)控監(jiān)控數據采集數據采集服務器服務器車間三車間三監(jiān)控監(jiān)控數據采集數據采集服務器服務器車間車間n監(jiān)控監(jiān)控車間二車間二車間三車間三車間車間n數據庫數據庫集中監(jiān)控集中監(jiān)控 WEB服務器服務器 工程師站工程師站MESWEB客戶端客戶端21監(jiān)控界面結構監(jiān)控界面結構廠區(qū)總覽廠區(qū)總覽車間總覽車間總覽區(qū)域總覽區(qū)域總覽報警報警產量產量停線停線廠區(qū)級車間級區(qū)域級設備級生產生產質量質量22監(jiān)控界面結構監(jiān)控界面結構設備監(jiān)控設備監(jiān)控流水線監(jiān)控流水線監(jiān)控設備報警監(jiān)控設備報警監(jiān)控趨勢曲線趨勢曲線

12、監(jiān)控門戶監(jiān)控門戶車間監(jiān)控車間監(jiān)控23中控室與車間大屏中控室與車間大屏中控室中控室車間大屏車間大屏SCADA系統(tǒng)系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)設備監(jiān)控系統(tǒng)MES系統(tǒng)客戶系統(tǒng)客戶端端車間視頻監(jiān)控車間視頻監(jiān)控能源管理系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)安防系統(tǒng)安防系統(tǒng)物流物流系統(tǒng)系統(tǒng)移動應用移動應用24介紹內容介紹內容數據采集數據采集 系統(tǒng)總體結構系統(tǒng)總體結構目標目標 監(jiān)控平臺監(jiān)控平臺 業(yè)務層業(yè)務層25MES業(yè)務數據交互業(yè)務數據交互ERPERPMESMESPLCPLC系統(tǒng)系統(tǒng)其它軟件系統(tǒng)其它軟件系統(tǒng)SCADASCADA26MES業(yè)務數據交互業(yè)務數據交互入庫入庫工藝員 生產調度基礎管理基礎管理BOM排產排產工藝標準工藝標準物料物料物料

13、需求計劃生產訂單配盤系統(tǒng)配盤系統(tǒng)生產工單生產工單BOM工藝標準工藝標準配盤配盤配盤完成配盤完成工序工序1工單開始工序工序2工序工序3工序工序4工序工序5工序工序6工序工序7配盤狀態(tài)配盤狀態(tài)1生產工單生產工單物料物料狀態(tài)狀態(tài)2具備具備生產生產條件的條件的工單工單出庫出庫配盤位置配盤位置34工單執(zhí)行狀態(tài)工單執(zhí)行狀態(tài)裝配物料裝配物料測量數據測量數據工單工單物料物料工序工序狀態(tài)狀態(tài)工單工單物料物料工序工序狀態(tài)狀態(tài)工單工單物料物料工序工序狀態(tài)狀態(tài)測量數據測量數據5ERPMES物料系統(tǒng)物料系統(tǒng)生產線生產線工單完成工單完成SCADASCADA27MES業(yè)務數據交互業(yè)務數據交互MES生產線生產線SCADA庫房

14、庫房可執(zhí)行的工單可執(zhí)行的工單工單開始工單開始生產序號、物料信息、工單號、工序號、生產序號、物料信息、工單號、工序號、工位號、結束狀態(tài)、檢測數據、人員工位號、結束狀態(tài)、檢測數據、人員配料托盤配料托盤工序工序7 7工序工序1 1工序工序2 2工序工序3 3工序工序4 4工序工序5 5工序工序6 6配料托盤配料托盤配料托盤配料托盤掃描掃描掃描掃描掃描掃描28業(yè)務層業(yè)務層工藝管理與設備工藝管理與設備生產線生產線 MES系統(tǒng)系統(tǒng) 314Siemens PLC預留工藝參數接口預留工藝參數接口工藝維護工藝維護2工藝下達工藝下達控制執(zhí)行控制執(zhí)行現場設備狀態(tài)現場設備狀態(tài)現場數據采集現場數據采集5（1）MES系統(tǒng)

15、將工藝參數下達到系統(tǒng)將工藝參數下達到PLC，PLC預留接口控制現場機械動作；預留接口控制現場機械動作；（2）現場關鍵設備狀態(tài)、故障、停線等信息傳送到）現場關鍵設備狀態(tài)、故障、停線等信息傳送到MES系統(tǒng)做統(tǒng)計分析。系統(tǒng)做統(tǒng)計分析。29業(yè)務層業(yè)務層產品與物料追蹤產品與物料追蹤生產線生產線 MES系統(tǒng)系統(tǒng) 1243裝配物料掃描裝配物料掃描Siemens RFID空調追蹤空調追蹤Siemens PLC追蹤條碼接口與功能追蹤條碼接口與功能條碼數據采集條碼數據采集物流追蹤與產品追蹤物流追蹤與產品追蹤（1）PLC自動或手動采集的關鍵裝配物料信息傳送到自動或手動采集的關鍵裝配物料信息傳送到MES實現追溯；實現

16、追溯；（2）PLC通過西門子通過西門子RFID產品采集空調的條碼信息傳送給產品采集空調的條碼信息傳送給MES實現追蹤。實現追蹤。30業(yè)務層設計方案業(yè)務層設計方案在線質量檢測在線質量檢測生產線生產線 MES系統(tǒng)系統(tǒng) 1243掃描登陸掃描登陸/手動入錄手動入錄質檢數據與產量信息質檢數據與產量信息Siemens PLC人員與質檢數據接口人員與質檢數據接口數據采集數據采集質量追蹤與人員管理質量追蹤與人員管理（1）現場掃描或者手動輸入人員信息，）現場掃描或者手動輸入人員信息，PLC采集人員信息傳送給采集人員信息傳送給MES；（2）PLC采集現場質檢數據并且記錄產量信息，傳送給采集現場質檢數據并且記錄產量

17、信息，傳送給MES。（3）人員與產品的條碼，工藝，質量，物料等采集信息關聯(lián)。）人員與產品的條碼，工藝，質量，物料等采集信息關聯(lián)。31工業(yè)網絡信息安全框架工業(yè)網絡信息安全框架車間光纖環(huán)網現場設備工業(yè)網絡第0層：執(zhí)行層物理安全第1層：訪問控制，安全配置，網絡設備保護，登陸權限控制第2層：端口安全控制，限制廣播區(qū)域，訪問流量監(jiān)控工業(yè)防火墻第2層：Vlan劃分，病毒防護安全域劃分，SNMP控制環(huán)網管理第3層：狀態(tài)檢測，病毒防護，限制訪問，路由控制安全區(qū)域：工業(yè)安全網關，網絡隔離區(qū)（DMZ）狀態(tài)包檢測（SPI）公司網絡公司網絡第2層：終端安全防病毒，訪問控制安全配置32案例一案例一:發(fā)動機行業(yè)數據采集與管理系統(tǒng)發(fā)動機行業(yè)數據采集與管理系統(tǒng)系統(tǒng)結構圖系統(tǒng)結構圖33案例一案例一:發(fā)動機行業(yè)數據采集系統(tǒng)發(fā)動機行業(yè)數據采集系統(tǒng)功能結構系統(tǒng)并不是孤立存在的，其勢必需要同公司內其他關鍵的業(yè)務、設計，以及控制系統(tǒng)進行集成，通過系統(tǒng)之間的數據互通，并采用合理的技術手段保