應(yīng)用
青島卷煙廠制絲線集中監(jiān)控系統(tǒng)，是2003年青島煙廠異地技改項(xiàng)目的一個(gè)組成部分，整個(gè)集中監(jiān)控系統(tǒng)以iFIX軟件為基礎(chǔ)進(jìn)行構(gòu)建，經(jīng)過近五年的運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，功能強(qiáng)大，很好的滿足了制絲車間生產(chǎn)操作和車間管理的需要。
近年來隨著煙草行加工工藝研究的深入，為實(shí)現(xiàn)“中式卷煙、特色工藝”這個(gè)目標(biāo)，各煙草加工企業(yè)的工藝部門進(jìn)行了大量的探索和試驗(yàn)，逐步形成了以分組加工為核心的柔性制絲工藝。在這樣的背景下為了更好的實(shí)現(xiàn)分組加工柔性制絲，青島卷煙廠決定進(jìn)行新一輪的技術(shù)改造，從而前面提升該廠制絲線的生產(chǎn)制造水平。
需求
為了提高我國(guó)煙草加工的水平，通過多年的探索，分組加工工藝已經(jīng)成為提高煙葉利用率，改善不同等級(jí)、不同部位煙葉加工質(zhì)量，充分發(fā)揮煙草內(nèi)在品質(zhì)的有效手段。但是分組加工相對(duì)于傳統(tǒng)的制絲線，其工藝加工的復(fù)雜性大為增加。其簡(jiǎn)要工藝流程對(duì)比如下圖所示：
傳統(tǒng)制絲線
分組加工柔性制絲線
圖一 典型傳統(tǒng)制絲線與分組加工柔性制絲線的對(duì)比
傳統(tǒng)的制絲線基本采用的是按批次按照固定工藝路徑進(jìn)行加工的方式，而分組加工生產(chǎn)線，煙葉的加工過程不是按照固定路徑和固定量進(jìn)行加工，在加工過程中，物料存在混配，拆分等多種加工過程，因此生產(chǎn)加工過程對(duì)物料的跟蹤、信息的管理都需要一個(gè)系統(tǒng)來進(jìn)行支撐。具體的體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.適應(yīng)面向分組加工制絲線柔性控制系統(tǒng)的分布式智能控制體系的建立。
為了適應(yīng)分組加工柔性控制的需要，采用分布式智能控制技術(shù)可以很好的解決系統(tǒng)對(duì)加工控制柔性的需求，分布式智能控制單元能夠在其自身范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)、工藝路徑和加工參數(shù)的調(diào)度與管理，系統(tǒng)通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)各個(gè)單元的進(jìn)行生產(chǎn)，通過協(xié)調(diào)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間和順序?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)有序高效的運(yùn)行，從而滿足整個(gè)系統(tǒng)對(duì)分組加工
和柔性化需求。因此集中監(jiān)控系統(tǒng)需要作為智能單元的一部分，實(shí)現(xiàn)分布式智能控制。
2.分組加工柔性制絲模式下，對(duì)物料的追蹤與管理。
由于生產(chǎn)加工過程中物料被分為不同的模塊，并按照不同的路徑進(jìn)行加工，在某些環(huán)節(jié)物料又被混合或者拆分，整個(gè)加工過程均伴隨著物料的變化，因此系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的跟蹤和管理。在中控系統(tǒng)中需要建立對(duì)物料的跟蹤和管理機(jī)制。
3.與MES系統(tǒng)的緊密集成
MES系統(tǒng)作為分組加工柔性制絲線作業(yè)任務(wù)的調(diào)度者，作為智能單元一部分的集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該能夠與MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)緊密的集成，能夠通過IO服務(wù)器為MES系統(tǒng)實(shí)時(shí)工程數(shù)據(jù)，通過信息中間件實(shí)現(xiàn)對(duì)工單任務(wù)的接收和執(zhí)行結(jié)果的反饋。
4.多協(xié)議支持、大數(shù)據(jù)量采集、高可用性的分布式IO服務(wù)器系統(tǒng)
在分組加工柔性制絲模式下，系統(tǒng)由多條生產(chǎn)線構(gòu)成，不同生產(chǎn)線還配置有不同加工環(huán)節(jié)，這就造成在一個(gè)系統(tǒng)中存在著眾多的PLC系統(tǒng)，這些PLC系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集方面有的是數(shù)字量信號(hào)多，有的是模擬量或者字符串型信號(hào)多，有的是采集頻率快，有的是采集量大，因此在構(gòu)建IO服務(wù)器時(shí)需要進(jìn)行充分考慮和設(shè)計(jì)。
5.對(duì)于復(fù)雜工藝路徑與工藝參數(shù)的管理。
在分組加工柔性制絲模式下，在各個(gè)分布式智能控制單元內(nèi)部，需要監(jiān)控系統(tǒng)與底層電控系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝路徑和工藝參數(shù)的管理。以便系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)MES系統(tǒng)發(fā)出的生產(chǎn)作業(yè)指令。
解決方案
為了滿足青島煙廠分組加工柔性制絲線的需求，系統(tǒng)由IO服務(wù)器、集中監(jiān)控計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)操作計(jì)算機(jī)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和WEB發(fā)布服務(wù)器構(gòu)成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
IO服務(wù)器：選用iFIX服務(wù)器版。針對(duì)煙廠的實(shí)際需求服務(wù)器采用了分組的方式，每組設(shè)置兩臺(tái)互為冗余的IO服務(wù)器。由于IO服務(wù)器系統(tǒng)需要對(duì)制絲線中多個(gè)系統(tǒng)（電控系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)、MES系統(tǒng)等）中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，同時(shí)數(shù)據(jù)量較大、PLC眾多，因此采取了IO服務(wù)器分組的方式，合理的均衡了各個(gè)服務(wù)器的負(fù)載和所采集系統(tǒng)的類型，從而最大程度的提升了系統(tǒng)的可靠性。另外IO服務(wù)器也作為與MES系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)信息和實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)交換的接口服務(wù)器，通過IO服務(wù)器MES系統(tǒng)可以直接將任務(wù)工單下發(fā)的系統(tǒng)中，通過在監(jiān)控計(jì)算機(jī)開發(fā)的接口程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)任務(wù)工單的接受和信息反饋。
監(jiān)控計(jì)算機(jī)：整線配置了多臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)，并配置了iFIX iClient。每一條線均配置互為冗余的中控計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)操作計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶機(jī)方式與IO服務(wù)器進(jìn)行通訊。在進(jìn)行監(jiān)控站開發(fā)時(shí)充分利用了iFIX軟件在C/S模式下的優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)開發(fā)的工作量大為減少，系統(tǒng)的部署也得以極大的加快。
在集中監(jiān)控站中，利用iFIX內(nèi)置的VB Script進(jìn)行了大量開發(fā)，使操作站對(duì)MES系統(tǒng)可以接受和反饋任務(wù)工單的參數(shù)和執(zhí)行結(jié)果，對(duì)電控系統(tǒng)通過開發(fā)實(shí)現(xiàn)了對(duì)單元內(nèi)任務(wù)的管理和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了分布式智能單元的構(gòu)建。通過二次開發(fā)的程序，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與MES的集成，通過向?qū)降牟僮鳎瑢?fù)雜的MES工單下達(dá)過程，轉(zhuǎn)變的易于操作和使用，并且實(shí)現(xiàn)了與MES的全面集成。在開發(fā)過程中充分的感覺到iFIX內(nèi)置腳本功能的強(qiáng)大與易用，這對(duì)于需要進(jìn)行定制開發(fā)的項(xiàng)目意義重大。
圖三、二次開發(fā)的向?qū)焦谓邮张c下達(dá)
歷史數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器：為了實(shí)現(xiàn)對(duì)過程數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)配置了歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，配置的軟件為Historian，通過歷史數(shù)據(jù)庫(kù)提供的OLE DB接口，可以將記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。由于就近進(jìn)行采集和存貯歷史數(shù)據(jù)庫(kù)所采集數(shù)據(jù)的頻次比MES歷史數(shù)據(jù)的頻次高數(shù)倍，這很好的滿足了制絲線在線質(zhì)量分析的需要，同時(shí)也為物料跟蹤提供了原始的數(shù)據(jù)記錄。
WEB服務(wù)器：配置了最新的WEB發(fā)布軟件iFIX WebSpace該軟件可以將多個(gè)不同版本開發(fā)的iFIX項(xiàng)目進(jìn)行發(fā)布。這對(duì)于一個(gè)存在多個(gè)版本iFIX系統(tǒng)的應(yīng)用具有極大的便利，避免了多次開發(fā)的麻煩。
受益之處
通過這個(gè)案例的應(yīng)用，充分體現(xiàn)了iFIX系統(tǒng)功能的強(qiáng)大，感受到了Proficy
套件為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)提供的各種便利，使用該平臺(tái)所開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)可以很好的滿足分組加工柔性制絲線對(duì)系統(tǒng)提出的要求，同時(shí)也為系統(tǒng)集成商提供了一個(gè)充分發(fā)揮自身二次開發(fā)能力的平臺(tái)，這些優(yōu)勢(shì)將使iFIX繼續(xù)在煙草行業(yè)的應(yīng)用保持領(lǐng)先地位。
關(guān)于GE智能平臺(tái)
GE智能平臺(tái)是一個(gè)提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動(dòng)化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計(jì)算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€(gè)獨(dú)特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們?cè)诎茉础⑺幚怼⑾M(fèi)品、國(guó)防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢(shì)。GE智能平臺(tái)是一家總部設(shè)在美國(guó)弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團(tuán)公司的一員。想獲取更多信息，請(qǐng)?jiān)L問：www.ge-ip.com。
