一、前言
　　"十二五"期間，我國紡織行業將進一步推進信息化與紡織工業的深度融合，應用信息技術推動行業技術進步，加快行業兩化融合的進程。作為信息化水平提升較快的行業，棉紡織行業成為紡織行業兩化融合的試點。
　　天虹中國總部位于上海，產業布局以長江三角洲為中心區域的地區延伸。目前在江蘇的徐州、泰州、南通，浙江的浦江以及越南的同奈省擁有12個相生產基地。集團擁有55億元人民幣的資產規模，年營業額達到54.72億元。公司占地面積132.2萬平方米，工業廠房面積55.2萬平方米。目前擁有80萬紗錠及900臺噴氣織機的生產能力。其中超過60%的產能用于制造氨綸彈力棉紡織產品，雇傭12925名員工。
　　隨著企業規模的發展以及信息化技術的應用，同時面臨的市場復雜程度與客戶需求的多變性，出現了在信息化應用中期階段的瓶頸問題，需要采用新技術手段進行改變。
　　二、項目概述
　　天虹紡織在國內華東和越南一共有6大生產基地，當前分布在各地生產運營，由于廠區的分散性，缺乏有效的信息溝通和綜合的信息處理能力，而且無法上傳有效的現場信息，集團運營中心無法及時正確的獲悉所有生產信息，不能有效分析生產數據和診斷相關設備運行情況，這樣將造成運營中心無法對集團整體的運營進行正確的評估及決策。很難實時掌握生產設備的運行情況，很難對未來的形勢和環境進行準確的評估，因此，建設一個完善的數據采集與監控平臺有助于改善集團化企業的管理與運營。
　　力控科技數據采集系統針對天虹紡織生產集控管理實際需要，可以成功地將工業自動化、計算機網絡、無線通訊、地理信息系統等多項先進技術有機結合在一起，實現對全集團的自動化生產運行管理。系統的主要功能是實時采集遠端各紡機設備和生產基地的動力設備的工藝運行參數，實現對設備運行情況進行自動、連續的監視，管理和數據統計，為安全運行提供必要的輔助決策信息。
　　三、項目建設目標與設計原則
　　3.1 項目建設目標
　　集團將在上海設立運營中心，建設數據采集與集控平臺。按照預測，系統總采集點數將達到300000個。
　　數所采集系統需要完成對集團所有生產設備的運行數據、能耗數據采集和監視管理任務，將整個數據進行處理、分析、存檔并向各基地發送調度及控制指令。同時實現在線模擬、輸送計劃、故障檢測及定位等任務，同時提供開放式數據接口來與MES系統連接。
　　架構簡約化，數據采集集中化，達到節點少，維護方便；
　　采集科學數據，利用通信網關的斷線緩存功能，做到采集數據不丟失，接口可靠、穩定；
　　數據集中管理，各個廠區分散數據通過實時/歷史數據庫集中管理，進行統一分析、計算、診斷；
　　完善的日志系統；
　　采集數據的有效性診斷；
　　實現pSpace企業實時/歷史數據庫的冗余；
　　各生產廠區生產設備數據參數的采集與存儲；
　　各生產廠區生產設備數據參數的統計及分析；
　　各生產廠區生產設備數據參數的歷史歸檔；
　　整個系統具有很好的擴展性，伸縮性。使得后期新增站庫可以低成本無縫接入；
　　本平臺系統架構設計為負載均衡、故障隔離、快速維護。
　　3.2.系統設計原則
　　系統采用成熟、先進技術，符合國際標準，具有前瞻性、高可靠性，支持數據傳輸方面主流廠商的設計和技術。
　　可擴展性
　　根據工程的實際情況進行系統設計時，充分考慮系統增加容量的可擴充性：系統設計采用模塊化星型結構，前端采集設備和管理主機均可擴容；系統主機以及傳輸設備保留充分的設備接口和冗余空間，以備將來擴充。信息中心可與自動化網絡連接，在規模上便于擴展，在技術上能兼顧可預見的未來技術，便于以后的升級。
　　可靠性
　　可靠性就是要采用成熟和高質量的技術與產品，使系統在外界或內部條件突變時，能經受干擾或沖擊，或在盡量短的時間內恢復正常，確保系統在運行期間不間斷工作。 系統采用的技術與產品應在行業范圍內處于領先狀態，這既是保護投資所必須考慮的，同時，當技術發展時，現有系統又保持一定的連續性。因而應在設計時考慮技術的前瞻性。所選用系統與設備經過大量工程實際使用驗證的產品。
　　兼容性
　　系統設計時，所采用的技術手段必須遵循業界標準，提供標準接口，使系統具有較高的靈活性，方便與其它系統互聯；同時，標準性也為今后的升級或引進新技術提供了保障。能與現有監控設備納入建成后的統一系統。
　　方便性
　　系統運行后，其管理（如設備的維護）是可操作的。這些管理、維護工作應盡可能簡單、方便。這要求提供規范的系統與工程程序，提供智能化的軟件或硬件模塊，將系統發生故障的可能性降到最低。
　　開放性
　　設計的現場結構是開放性系統，實現與未來設備的更多互連和操作，且能方便地融于全球信息網絡中。
　　經濟性
　　系統的經濟性是一個必須考慮的重要因素，某些情況下經濟性可以否定一切，在功能與經濟發生矛盾時，可以采用"技術降效"的辦法來解決，系統集成商將盡力采用實用的技術和設備達到降低整體工程造價的目標，一定要使自己的"產品"具有好的價格、性能比指標。極其重視經濟性指標應該成為智能化建設的一條必須遵循的技術路線來對待。
　　3.3 系統設計重點：
　　中心設備的先進性和穩定性是總系統運行的保障
　　前端監測設備的先進性、穩定性決定了整個系統的關鍵
　　數據傳輸模式的穩定性決定了整個系統的效率
　　前端數據采集的接口類型和已建監測站的數據接口的兼容性
　　四、系統架構設計
　　針對天虹紡織集團各個基地的特點，進行針對性部署，在各個基地安裝及配置多臺數據采集通信網關，其中數據采集通信網關通過以太網或串口等通訊方式將各個生產線的硬件設備（如PLC，板卡，儀表等）采集到數據采集通信網關，數據采集通信網關通過網口將數據通過集團VPN專網將數據包傳送到遠端運營中心的通信服務器，通信服務器獲得數據包后，將數據實時發送到數據庫服務器，由實時數據庫對數據進行歸檔存儲。應用服務器將匯集到中心數據進行二次加工及計算，回寫數據存儲區保存起來。
　　數據采集通信網關具有斷線緩存功能，當于中心網絡斷開后會自動進行數據緩存，等網絡恢復后自動將緩存數據傳至中心服務器，保證數據的連續性。中心實時數據庫設計點數30萬點，布置2臺實時數據庫服務器（1套磁盤陣列）、2臺通訊服務器（普通服務器）、2臺應用服務器。采用冗余結構保證系統的穩定性。

　　4.1實時通訊部分
　　運營中心前端采用兩臺通訊服務器來接收遠程傳輸過來的數據，考慮到系統的穩定性及可靠性，特設置了一對冗余的服務器來完成實時數據處理的任務，無論哪一臺服務器出現故障，另外一臺服務器都可以在很短的時間內切換到工作狀態。
　　4.2數據存儲部分
　　數據存儲部分由兩部分組成，數據實時處理及數據存儲。主要實現將實時通訊服務器上從各個基地采集的數據長期的，永久的保存起來。
　　數據集中服務器采用2臺高性能服務器，具有很高的性能和穩定性，用來滿足系統長時間運行的需求及用于處理各個生產控制系統集中后的海量數據，再利用pSpace的二級壓縮算法，將數據存儲到存儲設備上。
　　4.3應用展示部分
　　應用服務器負責實時監控并設備集團所有生產設備的運行情況和參數的設定。運營中心操作人員可以直接直觀的看到現場所有機臺的運行情況，并可以進行參數的設定、自動生成報表及故障查詢等。
　　五、系統特點
　　5.1　數據集中匯總
　　天虹的現狀是各基地生產線由多個不同系統設備提供商采用不同種類廠家的自動化設備進行控制，導致設備種類多、通信協議繁雜，這是整個集團的信息化工作開展最大的障礙，數據是信息化的根本，數據采集的不穩定不準確就導致后面的各個信息化系統都無法發揮各自的功能。
　　力控華康工業通信網關pFieldComm全系列采用高性能嵌入式計算平臺，內嵌通信采集規約庫和轉發規約庫。可以實現采集多個不同子系統的數據，進行數據集中匯總、分類和預處理，并對多個上級調度等平臺系統進行數據轉發。本系統利用數據采集通信網關pFieldComm，對天虹集團內各個分散廠區內的PLC系統、相關設備和儀表進行數據采集，通過協議轉換后打包發給數據中心實時/歷史服務器上，同時也接受中心數據庫系統下發的命令和數據。

　　５.２　數據安全性
　　為了防范黑客及惡意代碼等底層生產網絡的攻擊侵害及由此引發的生產事故，保障生產系統的安全穩定運行，需要建立生產系統安全防護體系，系統安全防護工作應當堅持安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證的原則，保障底層生產系統的安全。系統對數據采集終端的接入作了嚴格的身份認證，杜絕系統安全隱患。另外在數據傳輸和處理過程中采用校驗和加密算法保證數據的準確性和安全性。
　　５．３　在線監測
　　全面監測功能，在一臺電腦上便可瀏覽所有裝置的設備運行狀況、生產數據信息等。

　　５.４　實時報警
　　當數據采集通信網關發生故障，通信通信網關無法與其建立數據傳輸鏈路時；或者在線監測儀表發生故障時，自動引發故障報警。其中故障報警分為以下幾種類型：
　　網絡故障：通信通信網關和紡機設備無法建立數據傳輸鏈路。
　　嚴重數據錯誤：數據異常，不能通過系統的合法性校驗。
　　在線監測設備故障：安裝在現場的在線監測設備發生故障，監測數據輸出異常或中斷。
　　故障報警功能使工作人員坐在電腦前即可掌握各個監測點的設備運行情況，避免了因為各種故障導致監測數據大量缺失的現象。
　　報警方式設置：可對超標報警、故障報警的報警方式進行設置。
　　發光報警：報警監測點的圖標紅、綠交替閃爍。
　　聲音報警：可以為不同監測點分別設定報警聲音。
　　短信報警：將報警的詳細信息通過短信發送給相關管理人員。
　　５.５ 統計分析管理
　　系統智能分析公司生產運作情況，自動生成報表，供管理分析使用，對公司的整體運營情況做到了如指掌，給決策者提供有力的數據支持。
　　以圖標、表格、圖形等豐富多樣的形式實時展現各監測點設備的運行狀況等信息，以及發展趨勢與動態。
　　六、效益分析
　　系統投運后遠程各生產基地紡紗設備數據、現場工藝數據等與控制中心數據庫平臺通訊，并且通過科學的優化設計能夠穩定高效將數據傳輸至集團運營中心，與MES系統無縫集成。整套系統通過先進的軟、硬件技術和控制理論，提高了工作效率，使得運維人員能迅速快捷的了解設備的實時運轉狀況，提高了突發故障的排查速度，加快了紡織兩化融合的進度。