MES-система для 20-валкового прокатного стана

В статье рассматривается MES-система для 20-валкового прокатного стана по заказу компании Kobelco Construction Machinery Co LTD, описаны основные функции и возможности системы, показаны скриншоты.

Автоматизированная система управления второго уровня (в дальнейшем именуемая «MES»), разработанная для 20-валкового прокатного стана по заказу компании KOBELCO CONSTRUCTION MACHINERY CO LTD, предназначена для обеспечения обмена данными между уровнем 1 (АСУ ТП стана) и уровнем 3 (информационная система завода), для расчета и планирования заданий на прокат и расписаний проката (последовательностей проходов), для протоколирования параметров производственного процесса и составления различных отчетов. Пользовательский интерфейс MES состоит из девяти основных экранов («Перечень режимов проката», «Расчет и редактирование режимов проката», «Перечень заданий», «Заданный режим проката», «Отчет по текущей прокатке», «Суточный отчет», «Производственный отчет по заданному периоду времени», «Отчет по произошедшему сбою технологического процесса», «Инжиниринговый отчет»), одной страницы свойств («Настройка баз данных») и одного интегрированного приложения (математическая модель «Расчет режима проката»). Система поддерживает работу с двумя базами данных, хранящихся на разных компьютерах (одна основная и одна резервная) и обеспечивает синхронную работу неограниченного количества собственных экземпляров, которые могут быть запущены на разных операторских станциях (по одной на каждой станции). Данная система может быть интегрирована в среду визуализации ABB в качестве набора постоянно активных экранов HMI, скрываемых при необходимости. Также возможна автономная работа от HMI.

Пользовательский интерфейс MES-системы основан на ActiveX-технологии: каждый экран пользователя представляет собой ActiveX-элемент со своими свойствами и страницами свойств, которые позволяют оптимизировать процесс настройки экранов, причем доступ к страницам свойств возможен как в процессе настройки, так и в процессе выполнения программы.

Обмен данными между контроллером и экранами осуществляется по протоколу OPC – специальный сервис автоматически формирует список внутренних переменных контроллера путем считывания данных из программы контроллера, после чего переменные из списка могут быть напрямую привязаны к свойствам графических элементов экранов или свойствам самих экранов. Кроме этого для загрузки данных в контроллер по событию могут быть использованы функции специальной библиотеки ABB, добавляемые в код экрана. Обмен данными между различными экземплярами MES, а также обмен данными между MES и системой управления предприятием осуществляется через базу данных – каждый экземпляр MES может внести в БД какие-либо изменения, которые автоматически отображаются во всех остальных экземплярах MES. Это значительно упрощает настройку и функционирование всей системы, значительно упрощает ее обслуживание, а также повышает надежность ее функционирования позволяя построить надежную сеть радиальной структуры, центром которой является база данных. Такая структура не требует какой-либо дополнительной настройки и маршрутизации каждого отдельного запускаемого экземпляра MES – достаточно просто указать в свойствах оригинала сетевой адрес основной и резервной баз данных, а затем загружать данный оригинал с сервера на удаленных компьютерах (в качестве экземпляров экранов HMI или же в качестве самостоятельного приложения). При этом для повышения надежности работы MES использует две идентичных базы данных, расположенные на разных компьютерах, – одну основную и одну резервную. Если основная база данных доступна, то тогда она используется для хранения и обмена данными. Если основная база данных временно недоступна, то тогда MES автоматически переключается на использование резервной базы данных. Если обе базы данных недоступны, то тогда поверх активного экрана MES появляется страница свойств «Настройка баз данных», предлагающая выбрать базы данных, необходимые для нормальной работы системы. Синхронизация баз данных, в зависимости от настроек, может осуществляться либо в автоматическом (после каждого изменения в основной базе данных), либо в ручном режиме (по нажатию кнопки «Синхронизация» на странице свойств настройки баз данных либо же после загрузки в контроллер нового режима проката). Кроме того, предусмотрены возможности обмена данными через сетевые сообщения либо переменные контроллера.

Обмен данными между MES и информационной системой предприятия также осуществляется через базы данных – информационная система предприятия может загружать в базу данных MES перечень заданий на прокат и считывать из базы данных MES-отчеты по прокату. Кроме того, возможно взаимодействие между MES и информационной системой предприятия с помощью сетевых сообщений.

Функциональное описание

Перечень заданий. Режимы проката. Расчет, загрузка данных в контроллер

После того как информационной системой предприятия или самим оператором в случае работы без взаимодействия с информационной системой предприятия будет сформирован перечень заданий на прокат, оператор может на экране перечня заданий активизировать один из пунктов перечня. После чего соответствующий данному пункту режим проката будет загружен из базы данных MES и установлен в качестве выбранного режима проката. Затем данный режим можно загрузить в контроллер, после чего он начнет выполняться. В случае если соответствующий заданию режим проката отсутствует в базе данных, оператор может добавить его в БД, используя экраны «Перечень режимов проката» и «Расчет и редактирование режимов проката». Для этого оператору необходимо в контекстном меню задания на прокат выбрать команду «Calculate», после чего на экране «Перечня режимов проката» оператору будет предложено добавить в БД режим с технологическими данными, указанными в задании, а затем, после подтверждения добавления, будет активизирован экран «Расчет и редактирование режимов проката», который, в свою очередь, активирует математическую модель «Расчет режима проката», используя графический интерфейс, которой оператор сможет задать расчет оптимального режима. После нажатия кнопки «Save» все рассчитанные данные экспортируются в таблицу экрана «Расчет и редактирование режимов проката», где оператор сможет дополнительно подредактировать их вручную, после чего отредактированные данные будут автоматически проверены на соответствие техническим ограничениям. После проверки оператор сможет установить данный режим в качестве выбранного нажатием кнопки «Set as actual», а затем загрузить его в контроллер для выполнения.

Рис. 1. Графический экран «Перечень режимов прокатки»

Отчеты. Протоколирование технологических данных

Система предоставляет возможность генерирования большого числа отчетов различного назначения. Отчет по текущей прокатке предоставляет данные технологических параметров каждого прохода прокатываемой катушки, а также данные по энергозатратам и по времени задержек и остановок. Отчет по каждому рулону автоматически сохраняется в формате Excel-файла.

Суточный отчет предоставляет производственные данные обо всех прокатанных рулонах начиная с первого рулона первой смены и до последнего рулона последней смены, а также данные о составе бригад прокатчиков и обо всех аварийных остановках производства. Отчет за каждые сутки автоматически сохраняется в формате Excel-файла.

Производственный отчет по заданному периоду времени выдает перечень прокаток, осуществленных в указанный оператором период времени с подробной информацией о каждой прокатке. Данный отчет может быть сохранен в формате Excel-файла.

Отчет по произошедшему сбою технологического процесса отображает подробную динамику 16 технологических параметров в течение 6 секунд перед аварийной остановкой стана и 6 секунд после аварийной остановки стана с дискретизацией в 200 миллисекунд (параметры времени могут настраиваться). Данные отчета могут быть сохранены в формате Excel с автоматически формируемым внутри файла графиком изменения параметров по времени.

Инженерный отчет отображает подробную динамику 16 технологических параметов по каждому проходу ленты (добавление каждой новой строки в отчет происходит после прокатки определенного участка ленты, длина которого указывается оператором). Данные отчета могут быть сохранены в формате Excel с автоматически формируемым графиком изменения параметров внутри файла. 

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 1(25)_2010

М. Хабибулин,

ABB, г. Москва,

тел.: (495) 960-2200,

e-mail: info@ru.abb.com