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                                                   關(guān)鍵詞：監(jiān)控管理系統(tǒng)；生產(chǎn)監(jiān)控；信息管理

    付文寬（1973—）
（秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河北  秦皇島  066001）畢業(yè)于合肥經(jīng)濟(jì)技術(shù)學(xué)院，現(xiàn)任秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司電氣工程師，主要從事煙機(jī)產(chǎn)品的電氣設(shè)計(jì)，曾參與多個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)、安裝和調(diào)試工作。

1     引言

    在卷煙行業(yè)中，隨著生產(chǎn)管理現(xiàn)代化水平的不斷提高和日趨完善及對信息化平臺(tái)建設(shè)的日益重視，企業(yè)對生產(chǎn)過程中的監(jiān)控管理系統(tǒng)功能的要求以及大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、記錄和處理的要求也越來越高。

    制絲線監(jiān)控系統(tǒng)作為整個(gè)煙草制造企業(yè)的生產(chǎn)制造中心，是集生產(chǎn)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄及管理、監(jiān)控調(diào)度和生產(chǎn)信息管理于一體的控制系統(tǒng)。監(jiān)控管理系統(tǒng)需要滿足整個(gè)企業(yè)信息化(ERP系統(tǒng)或MES系統(tǒng))平臺(tái)建設(shè)的需求，一方面要保證生產(chǎn)線的安全運(yùn)行，另一方面要考慮與生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)無縫嵌入，包括通過MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的交互。

    南寧制絲線監(jiān)控管理系統(tǒng)是按照信息化管理需求設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)。
　　
2     系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    南寧制絲線控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架采用現(xiàn)場總線以及分布式I/O技術(shù)。現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)系統(tǒng)通過ControlNet總線與各控制段PLC聯(lián)接進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞與交換，完成對整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)過程的參數(shù)與運(yùn)行狀況的監(jiān)測與控制。

    監(jiān)控管理系統(tǒng)硬件配置如圖1所示。

    監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用Client/Server模式，兩臺(tái)I/O數(shù)采服務(wù)器構(gòu)成SCADA冗余系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)切換；生產(chǎn)監(jiān)控計(jì)算機(jī)作為客戶端連接到IO服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)監(jiān)控；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用冗余結(jié)構(gòu)，選用GE公司Proficy Historian實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫來記錄存儲(chǔ)生產(chǎn)數(shù)據(jù)；Web發(fā)布機(jī)設(shè)置為監(jiān)控畫面發(fā)布，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端的生產(chǎn)監(jiān)控和診斷服務(wù)。

    南寧制絲線控制系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：現(xiàn)場設(shè)備控制執(zhí)行層、數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)畫面監(jiān)控層、生產(chǎn)信息管理層。

    現(xiàn)場設(shè)備控制層由PLC控制，采用DeviceNet現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成設(shè)備控制層通訊鏈路，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸和生產(chǎn)控制等，PLC之間采用ControlNet控制網(wǎng)絡(luò)連接到冗余的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。畫面監(jiān)控層采用iFix組態(tài)軟件，監(jiān)控室計(jì)算機(jī)用TCP/IP以太網(wǎng)構(gòu)成上位通訊鏈路滿足集中監(jiān)控層數(shù)據(jù)通訊要求。生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)管理層實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的分析和處理，并與ERP或MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。整個(gè)系統(tǒng)以全集成自動(dòng)化為目標(biāo)。
　　
3     監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能與設(shè)計(jì)

    集中監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制，同時(shí)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、過程數(shù)據(jù)供生產(chǎn)管理系統(tǒng)使用。系統(tǒng)首先通過管理網(wǎng)絡(luò)從生產(chǎn)管理系統(tǒng)中獲取和生產(chǎn)過程相關(guān)的配方信息、工藝標(biāo)準(zhǔn)信息、生產(chǎn)計(jì)劃信息和作業(yè)任務(wù)信息，然后通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)指令信息、控制參數(shù)信息下達(dá)到設(shè)備控制系統(tǒng)中，操作生產(chǎn)線完成生產(chǎn)過程。另外系統(tǒng)將實(shí)時(shí)采集到的各類數(shù)據(jù)通過管理網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，供生產(chǎn)管理系統(tǒng)和廠級MES、ERP等系統(tǒng)使用。

    制絲線集中監(jiān)控系統(tǒng)首先是設(shè)備控制系統(tǒng)的圖形化體現(xiàn)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)與生產(chǎn)控制系統(tǒng)的交互層。集中監(jiān)控系統(tǒng)以I/O服務(wù)器為核心，通過ControlNet總線網(wǎng)絡(luò)將制絲線各生產(chǎn)線的主控PLC、各個(gè)控制段以及單機(jī)控制系統(tǒng)的主控PLC和I/O服務(wù)器連接起來，實(shí)現(xiàn)方便快捷的數(shù)據(jù)交換，并最終由I/O服務(wù)器將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到車間數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和提供給監(jiān)控計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場操作查詢終端進(jìn)行集中監(jiān)控和信息查詢，同時(shí)通過Web服務(wù)器將生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息發(fā)布到廠級管理部門，便于整個(gè)煙廠的相關(guān)部門都能夠方便快捷的實(shí)時(shí)獲取制絲線的生產(chǎn)信息，了解生產(chǎn)進(jìn)度和協(xié)調(diào)生產(chǎn)過程，徹底消除制造環(huán)節(jié)的“信息孤島”；其次，集中監(jiān)控系統(tǒng)是其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)與生產(chǎn)相關(guān)信息的表現(xiàn)者和執(zhí)行者，通過集中監(jiān)控系統(tǒng)，生產(chǎn)計(jì)劃得以實(shí)現(xiàn)，各種原料被加工成為合格的產(chǎn)品，視頻監(jiān)控信息、設(shè)備狀態(tài)報(bào)警信息、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)信息和生產(chǎn)質(zhì)量信息得以在系統(tǒng)中顯示，使操作員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)制絲生產(chǎn)過程中的潛在問題，使事故消滅在萌芽階段。

圖2  監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息流向圖

    3.1    生產(chǎn)監(jiān)控功能

    （1）顯示功能：監(jiān)控機(jī)通過設(shè)備模擬圖分別顯示各生產(chǎn)段的生產(chǎn)運(yùn)行狀況，顯示實(shí)時(shí)生產(chǎn)參數(shù)。以棒圖和曲線趨勢圖顯示工藝段重點(diǎn)工藝參數(shù)趨勢變化，能同時(shí)顯示所選時(shí)段的標(biāo)準(zhǔn)偏差和相關(guān)生產(chǎn)信息（班次、牌號、批次等）。以數(shù)字（精度滿足工藝要求）及直方圖顯示模擬量當(dāng)前測量值或設(shè)定值，并標(biāo)識工程單位，報(bào)警狀態(tài)閃爍顯示。以動(dòng)態(tài)圖形及不同的顏色顯示電機(jī)、電磁閥、光電管、限位開關(guān)、接近開關(guān)等元器件的當(dāng)前工作狀態(tài)，報(bào)警狀態(tài)閃爍顯示。顯示加料、加香和煙絲摻配的實(shí)時(shí)控制精度、批次統(tǒng)計(jì)表，具備瞬時(shí)精度自動(dòng)采樣功能。

    （2）維護(hù)功能：工程師管理計(jì)算機(jī)主要管理現(xiàn)場所有PLC的程序工作狀態(tài)，在線對程序進(jìn)行修改和維護(hù)。

    （3）控制功能：組合操作可以實(shí)現(xiàn)全線各工藝段自動(dòng)運(yùn)行和停止，當(dāng)有選擇不同工藝要求時(shí)，可以選擇組啟動(dòng)和組停止，貯柜的進(jìn)出料選擇和顯示每臺(tái)貯柜的信息。設(shè)定小段電機(jī)操作的控制方式（如每臺(tái)貯柜的進(jìn)料和出料可分別設(shè)定手動(dòng)/自動(dòng)方式）。設(shè)置“信號燈測試”功能，對各類信號燈進(jìn)行測試。設(shè)置“信號檢測功能”，對啟動(dòng)前的各項(xiàng)準(zhǔn)備條件進(jìn)行檢測，并顯示錯(cuò)誤信息。顯示相關(guān)工藝段設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過參數(shù)表、控制器的形式顯示及設(shè)定主要工藝參數(shù)和控制參數(shù)。

    （5）質(zhì)量管理功能：對監(jiān)控系統(tǒng)記錄的生產(chǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)用質(zhì)量檢測經(jīng)驗(yàn)公式或按用戶要求對產(chǎn)品質(zhì)量信息進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，對主要生產(chǎn)檢測指標(biāo)，質(zhì)量指標(biāo)及在制品的批次質(zhì)量跟蹤信息進(jìn)行整理、收集和分析，準(zhǔn)確了解煙絲質(zhì)量情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在的質(zhì)量問題，為監(jiān)控管理人員提供正確決策的保障，對車間的生產(chǎn)過程做出相應(yīng)的調(diào)整。

4     結(jié)論

    本系統(tǒng)是集生產(chǎn)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄及管理、監(jiān)控調(diào)度和生產(chǎn)信息管理于一體的控制系統(tǒng)，并結(jié)合MES信息化平臺(tái)的信息數(shù)據(jù)要求規(guī)劃實(shí)施的。系統(tǒng)采用iFix組態(tài)軟件，將系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、底層PLC控制和生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析結(jié)合起來，設(shè)計(jì)出了滿足生產(chǎn)現(xiàn)代化管理要求的生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)。該監(jiān)控管理控制系統(tǒng)已成功的運(yùn)行于南寧卷煙廠制絲生產(chǎn)線中，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，操作簡單，滿足用戶的監(jiān)控要求。