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趙惠明（1981-）
男，河北遵化人，助理工程師，（秦皇島煙草機械有限責任公司，河北 秦皇島 066000）,現從事電氣產品設計工作。
摘要：本文主要介紹了全集成自動化控制系統，結合寶雞制絲線電控系統，闡述了其結構特點，并對該系統的發展應用前景作了描述。
關鍵詞：網絡；技術； PROFINET；計算機
Abstract: The paper mainly introduces the integrated auto-control system combining with the architecture features of primary process in Baoji Cigarette Factory, and presents a description of its development in the future.
Key words: Network; Technology; Profinet; Computer
1 引言
全集成自動化是一種集成的平臺，可用于整條生產線，從接受訂單到技術處理以及生產過程一直到發貨。全集成自動化控制系統，可以提高企業的生產效率，節約成本，實現產品的最大利潤化。現以寶雞8000kg/h制絲線控制系統為例介紹如下：
2 系統結構
全集成自動化控制系統的結構按層次可劃分為設備控制層，集中監控層，信息管理層。如圖1所示，三層網絡結構是相互聯系、緊密結合的，設備控制層是基礎，是控制的主體，大量的控制過程均在這里執行。這三層網絡結構并不是嚴格地割裂開來，設備控制層是基礎，是控制的主體，大量的控制過程均在這里執行。監控層主要負責控制過程中的監視和控制參數的輸入，是操作平臺。信息管理層負責信息的收集，數據的分析等任務。集中監控層主要負責控制過程中的集中監視和控制參數的下達，是操作平臺。生產數據管理層負責信息數據的收集與分析，并向廠級MES系統匯總生產數據、接收管理信息，是管理平臺。
圖1
2.1設備控制層
設備控制層采用現場總線控制系統，每個工藝段由電源控制柜、PLC主站、分布式I/O控制子站、觸摸屏、變頻器等組成；現場總線采用PROFINET網絡結構。通過SCALANCE X200交換機將現場各子站的通訊模塊IM151-3 PN連接起來，現場總線實時采集信號，就地數字化，然后通過PROFINET網將信號傳送到CPU中進行處理。與傳統的現場總線相比，PROFINET是一個用于工業自動化的革新和開放的工業以太網標準（IEC 61158），通過PROFINET，可將現場級的設備一直連接到管理層，使用PROFINET可以實現系統范圍內的通訊，并支持工廠范圍內的工程與組態，直到現場級均采用IT標準。設備控制層主要特點是每個工藝段都是獨立的，可以通過觸摸屏來實現對本段的控制。
2.2集中監控層
集中監控層主要由監控計算機、數據采集服務器、工程師站及SCALANCE X414-3E交換機組成，主要實現現場設備的控制、顯示設備狀態、參數設定及不同PLC之間數據交換等工作。通過冗余的環型光纖以太網將各主要控制段的S7-400 PLC和中控室連接起來，使監控計算機具備了整個系統范圍內監控功能，與數據庫完全結合，生產數據自動寫入數據庫保存，以備管理系統進行數據分析，監控機通過C/S模式，監測服務器中的數據，這種控制方式，既能保證控制功能的實現，又能降低成本，在監控機上可以監控每個工藝段的運行狀況，包括電機的啟停控制、故障報警，水份，溫度等參數的顯示。
（1）兩臺數據采集服務器構成冗余系統，數據采集服務器是制絲線監控系統中的關鍵設備，將客戶端通過交換機連接到主服務器和冗余服務器上，正常工作時，一臺采集數據，另一臺作同步備份，如果其中一臺服務器發生故障時，另一臺冗余服務器會立刻投入到運行當中，這樣就增強了系統的穩定性。
（2）工程師站主要管理現場所有PLC的程序工作狀態，安裝STEP7變成軟件，并可以在線對程序進行修改和維護，可以對數采服務器進行修改和增加變量，這樣，既不會影響生產，又可以修改參數。
（3）監控計算機通過設備模擬圖（見圖2）分別顯示各生產段的生產運行狀況。以數字及直方圖的形式顯示模擬量當前測量值或設定值，以動態圖形及不同的顏色顯示電機、閥門、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。通過監控計算機控制全線各工藝段啟/停，修改進柜煙絲（葉）煙牌，修改批次號碼或自動接收上游系統關聯的批次號和牌號；可集控手動調整各種閥門和風門。控制回路PID參數、牌號信息和設備工藝參數由集中監控計算機自動設定，必要時可以進行本地設定和修改PID參數，并能設定報警參數及測量元件的測量特性及測量量程。
圖2
（4）各PLC主站之間影響設備啟停的連鎖信號（包括與上下游設備、除塵段、與自帶電控設備的主機之間）通過SCALANCE X414-3E交換機以CBA通訊方式實現，集控系統需對各種連鎖信號和數據進行監控并記錄，通訊故障或中斷時及時報警。設備啟動時、故障發生時同時用聲光報警提示。
2.3信息管理層
數據庫服務器、綜合管理計算機、網絡打印機等和標準以太網構成信息管理層的硬件平臺。網絡交換機與集中監控層共用。通過數據管理系統的統計分析，對獲得信息進行歸類、整理和綜合分析，向下對生產過程作統一調度，信息管理層由數據服務器，Web服務器和客戶應用服務器組成，客戶應用機位于調度室和質檢室，方便產品調配和檢驗。
信息管理層主要用來存儲設備運行過程之中的運行數據，數據庫軟件采用Microsoft公司SQLServer 2005產品。
客戶機應用服務器用來對數據庫之中的數據進行查詢。
Web server 將工程畫面轉存成Web頁方式，以便于遠端客戶可通過Internet瀏覽器來瀏覽監控畫面，這項功能主要用來遠程監視，如圖1虛線所示。
在數據庫中和制絲線接口有關的文件只有一個。它存放ERP和制絲線雙方傳送的數據，這也意味著制絲線既可以從這個表中讀取ERP傳送過來的數據，也可以把自己需要傳送給ERP的數據存放在這里。接受ERP或MES下傳指令含工藝參數代碼表、班時班次代碼表、批次、牌號、作業計劃、工藝參數設定表、在制品代碼表等，并根據要求把ERP或MES的數據傳送到PLC控制器，上傳車間采集數據含工藝檢測值、生產過程情況、生產線報警記錄、質量檢測值、計劃實施情況、儲柜情況表等數據。
3 系統功能特點
（1） 實現從傳感器/執行器級到公司管理層的無逢信息流動，在工廠各部分之間的快速數據交換，從任何位置都可獲取信息。
（2） 智能設備在現場運行，并通過網絡相互連接在一起。
（3） 分布式工廠設計降低了安裝維護成本，有利于系統升級擴展。
（4） PROFINET基于工業以太網，它使用TCP/IP標準來進行參數化、組態和診斷，用于傳輸數據的實時通訊在一條總線上進行。
4 結語
全集成自動化是現代企業發展的必然趨勢，能對市場的需求快速而靈活的做出反應，充分挖掘企業生產能力，縮短產品上市時間，給企業創造更大的利潤。
其他作者
韓佰恒（1965-），男，吉林雙陽人，副總工程師。
參考文獻：
[1]PROFINET產品樣本IK PI.2005.
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號