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關鍵詞：監控管理系統；生產監控；信息管理
付文寬（1973—）
（秦皇島煙草機械有限責任公司，河北 秦皇島 066001）畢業于合肥經濟技術學院，現任秦皇島煙草機械有限責任公司電氣工程師，主要從事煙機產品的電氣設計，曾參與多個項目的開發、安裝和調試工作。
1 引言
在卷煙行業中，隨著生產管理現代化水平的不斷提高和日趨完善及對信息化平臺建設的日益重視，企業對生產過程中的監控管理系統功能的要求以及大量生產數據的采集、記錄和處理的要求也越來越高。
制絲線監控系統作為整個煙草制造企業的生產制造中心，是集生產控制、數據采集、數據記錄及管理、監控調度和生產信息管理于一體的控制系統。監控管理系統需要滿足整個企業信息化(ERP系統或MES系統)平臺建設的需求，一方面要保證生產線的安全運行，另一方面要考慮與生產信息管理系統無縫嵌入，包括通過MES系統實現信息的交互。
南寧制絲線監控管理系統是按照信息化管理需求設計的監控系統。
2 系統結構
南寧制絲線控制系統總體結構框架采用現場總線以及分布式I/O技術。現場總線結構采用ControlNet網絡，上位機系統通過ControlNet總線與各控制段PLC聯接進行數據的傳遞與交換，完成對整個系統生產過程的參數與運行狀況的監測與控制。
監控管理系統硬件配置如圖1所示。
圖1 監控系統網絡圖
監控系統結構設計上采用Client/Server模式，兩臺I/O數采服務器構成SCADA冗余系統，實現故障的自動切換；生產監控計算機作為客戶端連接到IO服務器上，實現生產過程的數據監控；數據庫服務器采用冗余結構，選用GE公司Proficy Historian實時歷史數據庫來記錄存儲生產數據；Web發布機設置為監控畫面發布，實現遠端的生產監控和診斷服務。
南寧制絲線控制系統由三部分構成：現場設備控制執行層、數據采集生產畫面監控層、生產信息管理層。
現場設備控制層由PLC控制，采用DeviceNet現場總線網絡構成設備控制層通訊鏈路，實現對現場設備的數據傳輸和生產控制等，PLC之間采用ControlNet控制網絡連接到冗余的數據采集服務器。畫面監控層采用iFix組態軟件，監控室計算機用TCP/IP以太網構成上位通訊鏈路滿足集中監控層數據通訊要求。生產信息數據管理層實現對生產過程數據的分析和處理，并與ERP或MES系統實現數據交互。整個系統以全集成自動化為目標。
3 監控管理系統的功能與設計
集中監控系統主要完成對生產過程的實時監視與控制，同時采集生產數據、報警數據、過程數據供生產管理系統使用。系統首先通過管理網絡從生產管理系統中獲取和生產過程相關的配方信息、工藝標準信息、生產計劃信息和作業任務信息，然后通過監控網絡將生產指令信息、控制參數信息下達到設備控制系統中，操作生產線完成生產過程。另外系統將實時采集到的各類數據通過管理網絡傳送到數據庫服務器，供生產管理系統和廠級MES、ERP等系統使用。
制絲線集中監控系統首先是設備控制系統的圖形化體現和生產管理系統與生產控制系統的交互層。集中監控系統以I/O服務器為核心，通過ControlNet總線網絡將制絲線各生產線的主控PLC、各個控制段以及單機控制系統的主控PLC和I/O服務器連接起來，實現方便快捷的數據交換，并最終由I/O服務器將采集的數據存儲到車間數據庫服務器和提供給監控計算機、現場操作查詢終端進行集中監控和信息查詢，同時通過Web服務器將生產線的實時監控信息發布到廠級管理部門，便于整個煙廠的相關部門都能夠方便快捷的實時獲取制絲線的生產信息，了解生產進度和協調生產過程，徹底消除制造環節的“信息孤島”；其次，集中監控系統是其他業務系統與生產相關信息的表現者和執行者，通過集中監控系統，生產計劃得以實現，各種原料被加工成為合格的產品，視頻監控信息、設備狀態報警信息、生產統計信息和生產質量信息得以在系統中顯示，使操作員能夠及時發現制絲生產過程中的潛在問題，使事故消滅在萌芽階段。
圖2 監控系統數據信息流向圖
3.1 生產監控功能
（1）顯示功能：監控機通過設備模擬圖分別顯示各生產段的生產運行狀況，顯示實時生產參數。以棒圖和曲線趨勢圖顯示工藝段重點工藝參數趨勢變化，能同時顯示所選時段的標準偏差和相關生產信息（班次、牌號、批次等）。以數字（精度滿足工藝要求）及直方圖顯示模擬量當前測量值或設定值，并標識工程單位，報警狀態閃爍顯示。以動態圖形及不同的顏色顯示電機、電磁閥、光電管、限位開關、接近開關等元器件的當前工作狀態，報警狀態閃爍顯示。顯示加料、加香和煙絲摻配的實時控制精度、批次統計表，具備瞬時精度自動采樣功能。
（2）維護功能：工程師管理計算機主要管理現場所有PLC的程序工作狀態，在線對程序進行修改和維護。
（3）控制功能：組合操作可以實現全線各工藝段自動運行和停止，當有選擇不同工藝要求時，可以選擇組啟動和組停止，貯柜的進出料選擇和顯示每臺貯柜的信息。設定小段電機操作的控制方式（如每臺貯柜的進料和出料可分別設定手動/自動方式）。設置“信號燈測試”功能，對各類信號燈進行測試。設置“信號檢測功能”，對啟動前的各項準備條件進行檢測，并顯示錯誤信息。顯示相關工藝段設備的運行狀態，通過參數表、控制器的形式顯示及設定主要工藝參數和控制參數。
圖3 監控系統信息畫面
（4）故障報警功能：以主界面的顏色變化、彈出窗口和表格形式顯示故障信息，包括故障發生時間、持續時間、發生位置、故障內容等；具備設備器件報警和工藝超差報警功能，并以中文顯示報警點位置及報警原因。具備各設備的網絡（總線）診斷故障報警、工藝數據超差報警畫面，在出現故障時，故障報警信息自動彈出或滾動顯示，并提供詳細的故障診斷和查詢功能。硬件故障要求能診斷到模板和點診斷以文字的形式彈出對話框，同時提示是哪個站點出現故障。
（5）安全權限管理功能：管理監控系統的用戶注冊，注銷，生產開始、結束等操作；對部分關鍵參數需要密碼授權操作，防止權限以外的誤操作；統一管理操作工、工藝員、電氣工程師等相關人員的操作權限。
（6）儲料數據管理功能：顯示和管理生產工藝段各貯柜狀態，包括貯柜中物料的牌號、生產批次、進料量、存料量、出料量（用百分比顯示）、生產班次、當前狀態等信息。
（7）數據打印輸出功能：提供趨勢曲線的打印功能、報警信息及其他重要工藝參數的記錄打印和輸出。
3.2 信息管理功能
（1）系統管理功能：建立和維護系統的用戶信息和用戶組權限。對用戶及用戶組進行管理，以決定人員響應的操作權限，保證系統安全；建立用戶的登錄和操作日志記錄與查詢。
（2）生產管理功能：通過對生產過程進行統籌安排，接受ERP或廠級MES系統的生產計劃并分解執行，對生產過程數據進行分類儲存、分析，產生各種報告用以指導生產，提高對生產過程的控制能力，構建產品追蹤信息庫，以實現物料的產品追述。
（3）工藝管理功能：關聯MES系統的產品信息參數，建立車間生產用的產品工藝參數信息庫及工藝配方數據庫，以供監控生產過程的調用和生產數據執行；通過數據維護功能，可以對工藝配方數據和工藝標準參數進行維護修改。
（4）設備管理功能：據各工藝段設備的運行狀態，對設備的停機、故障時間和情況進行查詢和統計分析，分析故障原因，減少事故、故障的發生頻率；提高設備維護的效率，為制定設備維修計劃提供依據，建立車間內部設備臺帳，對設備運行狀態、日常保養維護及維修等有關信息進行整理、收集和分析，為設備的科學管理提供依據，以達到保持設備完好率目的，充分發揮其效能。
圖4 生產計劃調度信息
（5）質量管理功能：對監控系統記錄的生產參數數據用質量檢測經驗公式或按用戶要求對產品質量信息進行分析統計，對主要生產檢測指標，質量指標及在制品的批次質量跟蹤信息進行整理、收集和分析，準確了解煙絲質量情況，及時發現生產中存在的質量問題，為監控管理人員提供正確決策的保障，對車間的生產過程做出相應的調整。
4 結論
本系統是集生產控制、數據采集、數據記錄及管理、監控調度和生產信息管理于一體的控制系統，并結合MES信息化平臺的信息數據要求規劃實施的。系統采用iFix組態軟件，將系統實時監控、底層PLC控制和生產數據分析結合起來，設計出了滿足生產現代化管理要求的生產監控管理系統。該監控管理控制系統已成功的運行于南寧卷煙廠制絲生產線中，系統穩定可靠，操作簡單，滿足用戶的監控要求。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號