1、Page 1Siemens数据采集与监控系统（数据采集与监控系统（SCADA）描述）描述西门子工厂自动化工程有限公司西门子工厂自动化工程有限公司2015.09数字化制造数字化制造UnrestrictedPage 2Siemens数据采集与监控数据采集与监控 系统总体结构系统总体结构目标目标介绍内容介绍内容 监控平台监控平台 业务层业务层Page 3Siemens目标目标承上启下的功能承上启下的功能西门子数字化工厂的层次结构西门子数字化工厂的层次结构Page 4Siemens目标目标项目规划和策略项目规划和策略:提升企业信息化水平，加强生产制造能力建立一个全面的、集成的、先进的和稳定的生产控制与
2、数据采集系统实现实时数据采集，透明化制造过程规范业务管理流程，优化成本控制水平提高协同作业能力，实现专业化管理开放性平台能为下一步的企业信息平台建设奠定基础Page 5Siemens改变改变 对于车间现有生产设备，基于SCADA建立统一工业以太网网络，通过联网项目将现场独立的或者局部联网的控制设备连接入工业以太网，实现对设备的统一管理，数据交互，使得整个生产制造过程更加透明，实现网络化管理。为数字化工厂建设提供网络支持。建立基于工业网络的设备集成1 建立车间级和工厂级的生产监控平台，实现对生产信息、物料、设备状态、人员、能源等实时数据的监控与采集。使每一个相关部门都能了解生产实时状态，统一管理
3、。在集中监控的基础上，加强对设备管理的效率，能够使维修人员及时发现设备问题，快速响应与处理故障。建立集中生产监控系统2 对车间设备划分种类，对每一类设备类型定义符合工厂实际的数据互连接口，要求供应商按照标准化接口实现数据互连，便于未来扩展与管理。SCADA系统与上层信息系统如MES实现交互。一方面下达上层系统的指令到设备，另一方面采集设备的数据，将上层系统需要的数据传送给上层系统。规范数据互连接口3Page 6Siemens网络规范与网络规范与数据采集规范定义数据采集规范定义总体方案设计总体方案设计SCADA系统建设过程系统建设过程网络与数据网络与数据调研调研可行性分析可行性分析设备联网建设设
4、备联网建设与调试实施与调试实施数据接口数据接口实施与调试实施与调试中控室与大屏幕中控室与大屏幕建设建设试运行试运行验收、验收、维护、改维护、改进进严格根据接口严格根据接口规范调试接口规范调试接口按照网络建设按照网络建设标准调试网络标准调试网络与设备联网与设备联网制定设备联网制定设备联网规范和数据采规范和数据采集规范，进行集规范，进行总体方案设计总体方案设计整理现场设备整理现场设备情况与数据需情况与数据需求情况求情况集中监控平台集中监控平台建设、中控室建设、中控室系统集成，车系统集成，车间大屏建设间大屏建设数字化工厂顶数字化工厂顶层设计体系、层设计体系、网络与数据需网络与数据需求求系统试运行、系
5、统试运行、改进改进验收、维护、验收、维护、持续改进持续改进系统实施过程系统实施过程Page 7Siemens系统典型结构（环网）系统典型结构（环网）Ex数控加工中心数控加工中心RFID扫描设备扫描设备机器人机器人PLCPLC操作面板操作面板传感器，变送器传感器，变送器安全区域安全区域分布式分布式IO转换器转换器电机、驱动器电机、驱动器自动焊接机自动焊接机检测设备检测设备天车天车天车控制器天车控制器现场总线系统现场总线系统冗余环形工业以太网冗余环形工业以太网工业以太网交换机工业以太网交换机工业以太网管理器工业以太网管理器现场显示屏现场显示屏摄像头摄像头车间监控系统车间监控系统车间数据采集车间数据
6、采集服务器服务器车间设备故障车间设备故障监控系统监控系统车间视频车间视频服务器服务器车间级生产指挥中心车间级生产指挥中心IT网络网络工业无线工业无线AP手持终端手持终端防火墙防火墙Page 8Siemens系统典型结构（环网）系统典型结构（环网）车间一车间一车间二车间二车间三车间三其他车间网络其他车间网络现场设备现场设备工业网络工业网络IT网络网络工厂级生产监控系统工厂级生产监控系统防火墙防火墙工厂级生产指挥中心工厂级生产指挥中心监控库户端监控库户端防火墙防火墙防火墙防火墙Page 9Siemens系统典型结构（星型）系统典型结构（星型）Page 10Siemens系统结构说明系统结构说明系统
7、结构说明系统结构说明:系统底层配置独立的S7 300PLC负责采集现场模拟量和个数字量信息。也可以采集其他厂家的PLC设备。现场传感器信号就近接入到分布式IO上，分布式IO通过工业以太网与主控PLC通讯。为了均衡负载，配置若干台WinCC数据采集服务器采集现场的模拟量和数字量信号。WinCC通过OPC接口向MES层提供数据。整个网络通过西门子工业以太网Profinet连接。Page 11Siemens总体软件结构总体软件结构PLC预定于数据交换区预定于数据交换区S7协议或其他驱动协议或其他驱动WinCC OA软件软件OPC接口接口MES服务器服务器OPC接口接口设备层设备层数据采集层数据采集层
8、MES层层非非PLC系统系统MES数据库数据库定制开发定制开发Page 12Siemens数据采集与监控数据采集与监控 系统总体结构系统总体结构目标目标介绍内容介绍内容 监控平台监控平台 业务层业务层Page 13Siemens数据采集数据采集信息类别信息类别内容内容适用适用生产监视类生产监视类机台信息、设备运行状态、呼叫、生产过程数据、调用程序，工装信息、配方信息PLC、PC工位报警类工位报警类工位总报警和详细报警信息PLC生产控制类生产控制类订单、生产序列、工艺参数要求、班次信息、时间同步，程序、辅料，装配清单PLC计数信息类计数信息类工位合格、不合格产品计数信息，循环时间PLC质量数据类
9、质量数据类质量合格信号、质量项数据、质量标准PLC、PC追踪类追踪类主工件识别码、物料条码信息，辅料条码信息PLC、PC人员类人员类操作员信息PLC、PC环境能耗类环境能耗类能源仪表数据采集，水、电、气、空调等信息PLC物流物流 物流交互信号PLC维修维护类维修维护类维修信息PC工艺文件工艺文件工艺文件下发PCPage 14Siemens数据采集方式数据采集方式PLC类型类型西门子PLC S7协议非西门子PLC OPC方式西门子PLCWinCC OAS7协议非西门子PLCWinCC OA安装OPC Server软件OPC DA/UA协议Page 15Siemens数据采集方式数据采集方式非非P
10、LC类型类型文件传送数据库传送报文传送（socket）WebService传送Page 16Siemens数据采集方式数据采集方式集控类型集控类型MES服务器服务器中控系统中控系统中控系统中控系统生产线生产线PLC数控加工中心数控加工中心数据库、报文、数据库、报文、OPC数据库、报文、数据库、报文、OPC数据下发数据下发数据下发数据下发数据上传数据上传中控控制与采集中控控制与采集中控控制与采集中控控制与采集Page 17Siemens数据采集数据采集标准化标准化PLC类型PC类型统一定义标准化数据接口区域统一定义标准化数据接口区域便于管理与可扩展便于管理与可扩展根据数据采集的要求根据数据采集的
11、要求定制开发定制开发西门子与非西门子西门子与非西门子PLC检测设备检测设备/计算机类型计算机类型Page 18Siemens数据采集数据采集标准化标准化工业网络参考规范设备接口与控制参考规范联网方式联网方式联网要求联网要求选型要求选型要求选型参考选型参考施工要求施工要求集成方式集成方式数据交互方式数据交互方式数据定义数据定义接口映射接口映射标准化标准化标准化标准化Page 19Siemens数据采集数据采集 系统总体结构系统总体结构目标目标介绍内容介绍内容 监控平台监控平台 业务层业务层Page 20Siemens上位机结构上位机结构车间一车间一数据采集数据采集服务器服务器车间一车间一监控监控
12、数据采集数据采集服务器服务器车间二车间二监控监控数据采集数据采集服务器服务器车间三车间三监控监控数据采集数据采集服务器服务器车间车间n监控监控车间二车间二车间三车间三车间车间n数据库数据库集中监控集中监控WEB服务器服务器工程师站工程师站MESWEB客户端客户端Page 21Siemens监控界面结构监控界面结构厂区总览厂区总览车间总览车间总览区域总览区域总览报警报警产量产量停线停线厂区级车间级区域级设备级生产生产质量质量Page 22Siemens监控界面结构监控界面结构设备监控设备监控流水线监控流水线监控设备报警监控设备报警监控趋势曲线趋势曲线监控门户监控门户车间监控车间监控Page 23
13、Siemens中控室与车间大屏中控室与车间大屏中控室车间大屏SCADA系统系统设备监控系统设备监控系统MES系统客户端系统客户端车间视频监控车间视频监控能源管理系统能源管理系统安防系统安防系统物流物流系统系统移动应用Page 24Siemens数据采集数据采集 系统总体结构系统总体结构目标目标介绍内容介绍内容 监控平台监控平台 业务层业务层Page 25SiemensMES业务数据交互业务数据交互ERPERPMESMESPLCPLC系统系统其它软件系统其它软件系统SCADASCADAPage 26SiemensMES业务数据交互业务数据交互入库入库工艺员 生产调度基础管理基础管理BOM排产排产
14、工艺标准工艺标准物料物料物料需求计划生产订单配盘系统配盘系统生产工单生产工单BOM工艺标准工艺标准配盘配盘配盘完成配盘完成工序工序1工单开始工序工序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配盘状态配盘状态1生产工单生产工单物料物料状态状态2具备具备生产生产条件的条件的工单工单出库出库配盘位置配盘位置34工单执行状态工单执行状态装配物料装配物料测量数据测量数据工单工单物料物料工序工序状态状态工单工单物料物料工序工序状态状态工单工单物料物料工序工序状态状态测量数据测量数据5ERPMES物料系统物料系统生产线生产线工单完成工单完成SCADASCADAPage 27SiemensMES业务
15、数据交互业务数据交互MES生产线生产线SCADA库房库房可执行的工单可执行的工单工单开始工单开始生产序号、物料信息、工单号、工序号、生产序号、物料信息、工单号、工序号、工位号、结束状态、检测数据、人员工位号、结束状态、检测数据、人员配料托盘配料托盘工序工序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配料托盘配料托盘配料托盘配料托盘扫描扫描扫描扫描扫描扫描Page 28Siemens业务层业务层工艺管理与设备工艺管理与设备生产线生产线 MES系统系统 314Siemens PLC预留工艺参数接口预留工艺参数接口工艺维护工艺维护2工艺下达工艺下达控制执
16、行控制执行现场设备状态现场设备状态现场数据采集现场数据采集5（1）MES系统将工艺参数下达到系统将工艺参数下达到PLC，PLC预留接口控制现场机械动作；预留接口控制现场机械动作；（2）现场关键设备状态、故障、停线等信息传送到）现场关键设备状态、故障、停线等信息传送到MES系统做统计分析。系统做统计分析。Page 29Siemens业务层业务层产品与物料追踪产品与物料追踪生产线生产线 MES系统系统 1243装配物料扫描装配物料扫描Siemens RFID空调追踪空调追踪Siemens PLC追踪条码接口与功能追踪条码接口与功能条码数据采集条码数据采集物流追踪与产品追踪物流追踪与产品追踪（1）P
17、LC自动或手动采集的关键装配物料信息传送到自动或手动采集的关键装配物料信息传送到MES实现追溯；实现追溯；（2）PLC通过西门子通过西门子RFID产品采集空调的条码信息传送给产品采集空调的条码信息传送给MES实现追踪。实现追踪。Page 30Siemens业务层设计方案业务层设计方案在线质量检测在线质量检测生产线生产线 MES系统系统 1243扫描登陆扫描登陆/手动入录手动入录质检数据与产量信息质检数据与产量信息Siemens PLC人员与质检数据接口人员与质检数据接口数据采集数据采集质量追踪与人员管理质量追踪与人员管理（1）现场扫描或者手动输入人员信息，）现场扫描或者手动输入人员信息，PLC
18、采集人员信息传送给采集人员信息传送给MES；（2）PLC采集现场质检数据并且记录产量信息，传送给采集现场质检数据并且记录产量信息，传送给MES。（3）人员与产品的条码，工艺，质量，物料等采集信息关联。）人员与产品的条码，工艺，质量，物料等采集信息关联。Page 31Siemens工业网络信息安全框架工业网络信息安全框架车间光纤环网现场设备工业网络第0层：执行层物理安全第1层：访问控制，安全配置，网络设备保护，登陆权限控制第2层：端口安全控制，限制广播区域，访问流量监控工业防火墙第2层：Vlan划分，病毒防护安全域划分，SNMP控制环网管理第3层：状态检测，病毒防护，限制访问，路由控制安全区域：
19、工业安全网关，网络隔离区（DMZ）状态包检测（SPI）公司网络公司网络第2层：终端安全防病毒，访问控制安全配置Page 32Siemens案例一案例一:发动机行业数据采集与管理系统发动机行业数据采集与管理系统系统结构图系统结构图Page 33Siemens案例一案例一:发动机行业数据采集系统发动机行业数据采集系统功能结构功能结构系统并不是孤立存在的，其势必需要系统并不是孤立存在的，其势必需要同公司内其他关键的业务、设计，以同公司内其他关键的业务、设计，以及控制系统进行集成，通过系统之间及控制系统进行集成，通过系统之间的数据互通，并采用合理的技术手段的数据互通，并采用合理的技术手段保证系统之间的
20、闭环过程，保证数据保证系统之间的闭环过程，保证数据的一致性和统一性。的一致性和统一性。本图所构建的功能架构，其中浅蓝色本图所构建的功能架构，其中浅蓝色部分为系统的功能模块，其他部分为部分为系统的功能模块，其他部分为系统间的集成接口。系统间的集成接口。Page 34Siemens案例二案例二:汽车行业数据采集与管理系统汽车行业数据采集与管理系统系统结构图系统结构图Page 35Siemens案例二案例二:汽车行业数据采集与监控系统汽车行业数据采集与监控系统功能结构功能结构数据采集与监控系统系统的用途是提供工厂生产过程设备的实时监控，并指示故障情况、警告和操作模式。班次调度、报表生成、生产和停机时间追踪等功能都是本系统的组成部分。产量统计故障分析产量曲线ZeitStck生产管理监控系统 在线过程追踪各种区域计数 SIEMENS AG 2011 Subject to changes without prior notice谢谢 谢！谢！
