陳華斌：安徽蕪湖卷煙廠

    1  概述

    卷接包數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是蕪湖卷煙廠“十五”重點(diǎn)技改工程項(xiàng)目，是企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的重要組成部分，也是企業(yè)信息化的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)建立了一套面向整個(gè)卷接包工序的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量、消耗數(shù)據(jù)，為企業(yè)各級(jí)管理提供卷包數(shù)據(jù)服務(wù)。以車間數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，建立一個(gè)車間級(jí)的生產(chǎn)指揮調(diào)度中心。通過對(duì)各設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，科學(xué)、及時(shí)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度指揮，確保生產(chǎn)的有序和可控。

    2  卷接包生產(chǎn)工藝流程

    卷接包生產(chǎn)包括成型發(fā)射生產(chǎn)、卷煙生產(chǎn)、包裝生產(chǎn)、條煙輸送、裝箱生產(chǎn)，以及相關(guān)輔助系統(tǒng)如風(fēng)力送絲系統(tǒng)、負(fù)壓除塵系統(tǒng)、儲(chǔ)絲柜系統(tǒng)等。其生產(chǎn)流程圖如圖1所示。

圖1 卷包生產(chǎn)工藝流程圖

    3  卷包數(shù)采系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
   
    卷包數(shù)采系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 卷包數(shù)采系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

   4  系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

    為確保網(wǎng)絡(luò)通訊的可靠性，卷包數(shù)采系統(tǒng)采用西門子OSM為核心構(gòu)建數(shù)采工業(yè)光纖環(huán)網(wǎng)，硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。
網(wǎng)絡(luò)連接部件 ：網(wǎng)絡(luò)連接部件采用OSMTP62，每個(gè)OSM最多可以連接6臺(tái)設(shè)備，共配備8個(gè)OSM（現(xiàn)場(chǎng)7個(gè)，中控室1個(gè)）。

    通信介質(zhì) ：主干采用光纖，從OSM到數(shù)采站采用屏蔽雙絞線。

    供電系統(tǒng) ：OSM需外部提供24V電源，我們采用集中供電方式，由中控室通過SIEMENS電源模塊集中對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)OSM供電，服務(wù)器及監(jiān)控機(jī)采用UPS電源供電。
 

圖3 數(shù)采光纖環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

    5  系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)

    現(xiàn)場(chǎng)數(shù)采站軟件運(yùn)行在WINDOWS2000 PRO平臺(tái)上，采用VC編程，主要包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、本地監(jiān)控與終端漢化、現(xiàn)場(chǎng)管理等功能。

    5.1  數(shù)據(jù)采集功能

    數(shù)據(jù)采集是該項(xiàng)目最重要和最基本的功能。針對(duì)不同設(shè)備特點(diǎn)，量身定制出相應(yīng)的數(shù)采策略，實(shí)時(shí)采集各設(shè)備的生產(chǎn)、消耗、設(shè)備、質(zhì)量等數(shù)據(jù)。雖然卷包設(shè)備千差萬別，但其數(shù)采軟件處理所遵循流程如圖4所示。

圖4 數(shù)采軟件處理流程

    設(shè)備數(shù)據(jù)接口是由設(shè)備電控系統(tǒng)完成的；數(shù)采裝置數(shù)據(jù)采集（數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)處理）、數(shù)據(jù)通信是由現(xiàn)場(chǎng)數(shù)采裝置完成的；數(shù)據(jù)收集和存儲(chǔ)、信息下發(fā)是由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)完成的。

    5.1.1  設(shè)備數(shù)據(jù)接口

    設(shè)備數(shù)據(jù)接口是指設(shè)備本身能夠提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出方式，使數(shù)采裝置可以實(shí)時(shí)獲取設(shè)備的各種原始數(shù)據(jù)。蕪湖卷煙廠大部分卷包設(shè)備已具備數(shù)據(jù)接口功能，部分設(shè)備需要新增或完善其數(shù)據(jù)接口功能，祥見表1。

    通過對(duì)各種設(shè)備電控系統(tǒng)的分析和解剖，徹底了解其數(shù)據(jù)通信硬件接口方式和軟件數(shù)據(jù)交換協(xié)議，是實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)。同時(shí)，如果設(shè)備本身不具備完整的數(shù)據(jù)接口功能，則必須通過增加相關(guān)硬件設(shè)備或修改PLC程序來提供數(shù)據(jù)接口功能。

    5.1.2  數(shù)采裝置數(shù)據(jù)采集

    數(shù)采裝置數(shù)據(jù)采集是卷包數(shù)采系統(tǒng)的核心。包括數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)處理兩部分功能。數(shù)據(jù)接口就是按照設(shè)備數(shù)據(jù)接口協(xié)議的要求，通過相應(yīng)的硬件連接，從設(shè)備上實(shí)時(shí)獲取原始數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理就是以設(shè)備原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按照一定規(guī)則進(jìn)行處理，最終形成各種有效、準(zhǔn)確、全面的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

    只要全面了解了各種設(shè)備的數(shù)據(jù)接口特性，利用相關(guān)接口卡所提供的驅(qū)動(dòng)程序，遵循設(shè)備數(shù)據(jù)接口協(xié)議，即可以快速實(shí)現(xiàn)其數(shù)據(jù)接口功能。

    數(shù)據(jù)處理也是數(shù)采系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，需要許多實(shí)施經(jīng)驗(yàn)支持才能使數(shù)據(jù)的處理更加有效和準(zhǔn)確，例如從原始數(shù)據(jù)中剔除不真實(shí)的數(shù)據(jù)，正確處理數(shù)據(jù)的日期、輪班；自動(dòng)結(jié)帳處理等等。

    數(shù)據(jù)采集的最終結(jié)果（數(shù)據(jù)處理的輸出）是適應(yīng)于管理需要的結(jié)構(gòu)一致的數(shù)據(jù)記錄。

    5.1.3  數(shù)據(jù)通信

    負(fù)責(zé)數(shù)采站與應(yīng)用服務(wù)器間的數(shù)據(jù)雙向傳輸。其特點(diǎn)是：

    （1）當(dāng)數(shù)采網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)保存在本地；當(dāng)恢復(fù)正常時(shí)，自動(dòng)將歷史數(shù)據(jù)上傳，確保數(shù)據(jù)的完整性。

    （2）同一型號(hào)設(shè)備（如所有包裝機(jī)組，不管是GD、還是B1），其數(shù)據(jù)通信模塊是相同的；不同設(shè)備類型之間的差異也非常小。

    5.1.4  數(shù)據(jù)通信平臺(tái)

    這是一個(gè)專門的卷接包數(shù)采數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。該平臺(tái)完成各數(shù)采站的數(shù)據(jù)收集和存儲(chǔ)以及相關(guān)信息的下發(fā)功能，性能穩(wěn)定、擴(kuò)充性強(qiáng)。

    5.2   本地監(jiān)控與終端漢化功能

    在數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，以圖形和表格等形式實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行情況的本地監(jiān)控與異常報(bào)警，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)操作和生產(chǎn)。包括概要圖顯示、故障報(bào)警、生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量消耗實(shí)時(shí)（歷史）數(shù)據(jù)查詢、在線故障診斷幫助等功能。此外，GDX2包裝機(jī)組和和B1包裝機(jī)組數(shù)采站可以完全實(shí)現(xiàn)原設(shè)備顯示終端上的所有功能并進(jìn)行漢化，可以替代原有顯示終端。

    5.3  現(xiàn)場(chǎng)管理

    現(xiàn)場(chǎng)管理是企業(yè)信息化向機(jī)臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)的延伸，是規(guī)范生產(chǎn)行為，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理的一個(gè)重要手段?，F(xiàn)場(chǎng)管理軟件功能開發(fā)的宗旨是使機(jī)臺(tái)操作人員以最簡單的操作，實(shí)時(shí)錄入管理所需的各種信息，同時(shí)全面、直觀獲取現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)所需的相關(guān)信息。主要包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入和現(xiàn)場(chǎng)信息查詢等兩大部分功能。

    現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入主要包括質(zhì)量自檢、維修請(qǐng)求、設(shè)備維護(hù)信息、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、換牌確認(rèn)、交接班記錄等現(xiàn)場(chǎng)信息的錄入功能。是設(shè)備自動(dòng)數(shù)據(jù)采集的補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)管理的信息化。

    現(xiàn)場(chǎng)信息查詢主要包括生產(chǎn)計(jì)劃、換牌通知、生產(chǎn)調(diào)度指令、各機(jī)臺(tái)產(chǎn)量對(duì)比情況等信息的查詢功能。通過該功能的實(shí)施，確保了現(xiàn)場(chǎng)人員嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和調(diào)度指令進(jìn)行生產(chǎn)，加快了異常事件的反饋處理速度。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)采站接收到重要信息時(shí)，該信息將立即自動(dòng)彈出。

    5.3.1  現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入功能

    數(shù)采系統(tǒng)除了自動(dòng)實(shí)時(shí)采集設(shè)備上的各種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)外，還有很多管理所必需的數(shù)據(jù)是要通過人工錄入的方式來采集的，數(shù)采系統(tǒng)提供了這些數(shù)據(jù)的錄入功能。

    （1） 質(zhì)量自檢數(shù)據(jù)的錄入

    包括外觀檢驗(yàn)情況和煙支重量數(shù)據(jù)等兩種。外觀數(shù)據(jù)包括檢驗(yàn)時(shí)間、產(chǎn)品段、缺陷名稱、缺陷數(shù)量、處理措施等，機(jī)臺(tái)人員只要錄入相應(yīng)的編號(hào)代碼（缺陷代碼、處理措施代碼等）及數(shù)量即可，操作簡單。 

    （2） 維修請(qǐng)求、維修記錄及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的錄入

    機(jī)臺(tái)出現(xiàn)設(shè)備故障后可以通過機(jī)臺(tái)數(shù)采站發(fā)出維修請(qǐng)求，維修請(qǐng)求經(jīng)服務(wù)器轉(zhuǎn)送到維電班。因此，在維電班設(shè)有一個(gè)查詢終端，該查詢終端可以實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)車間設(shè)備運(yùn)行狀況，在接收到維修請(qǐng)求后，維修工可立即到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障進(jìn)行確認(rèn)和維修，設(shè)備恢復(fù)正常運(yùn)行后，解除相應(yīng)的請(qǐng)求并錄入相應(yīng)的設(shè)備維修記錄（故障現(xiàn)象、故障原因、維修時(shí)間、換件情況及維修結(jié)論等），維修時(shí)間是由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算的，在沒有授權(quán)情況下，維修工無權(quán)改動(dòng)，確保了數(shù)據(jù)的客觀性。
為了更加準(zhǔn)確地采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)臺(tái)上還提供了特殊設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的錄入功能，這些狀態(tài)包括調(diào)度停機(jī)、設(shè)備調(diào)整、換牌、卷包不平衡（待料）、試用原輔料等。

    （3） 換牌確認(rèn)

    機(jī)臺(tái)換牌前將接收到換牌通知，機(jī)臺(tái)人員在作好相應(yīng)的換牌準(zhǔn)備工作并開始換牌生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的換牌確認(rèn)。這樣就能確保數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)牌號(hào)的正確性。

    （4） 交接班信息的錄入

    錄入交接班信息、帶班長交接班信息等數(shù)據(jù)。在大量歷史數(shù)據(jù)的分析統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上，我們對(duì)交接班信息進(jìn)行了歸類，錄入時(shí)只用選擇相應(yīng)的選項(xiàng)避免了在機(jī)臺(tái)上錄入漢字。

    5.3.2  現(xiàn)場(chǎng)信息查詢功能

    （1） 生產(chǎn)計(jì)劃情況查詢

    查詢本機(jī)臺(tái)所在資源組ERP系統(tǒng)每天下發(fā)的生產(chǎn)計(jì)劃

    （2） 調(diào)度通知查詢

    包括車間或各班長下發(fā)的各種調(diào)度通知的查詢、歷史通知記錄的查詢以及工藝調(diào)度通知、換牌通知等的查詢。

    （3） 各機(jī)臺(tái)產(chǎn)量對(duì)比查詢

    實(shí)時(shí)查詢各機(jī)臺(tái)產(chǎn)量對(duì)比情況。

    （4） 機(jī)臺(tái)維修記錄及維修經(jīng)驗(yàn)查詢

    實(shí)時(shí)查詢本機(jī)臺(tái)維修記錄及相關(guān)維修經(jīng)驗(yàn)支持。

    6  結(jié)束語

    本系統(tǒng)的建立應(yīng)用了先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、軟件技術(shù)等，為管理人員提供了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種實(shí)時(shí)信息，通過對(duì)生產(chǎn)中產(chǎn)生的各種基本數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)視，了解生產(chǎn)的最新進(jìn)展，以便對(duì)生產(chǎn)過程實(shí)施有效控制；對(duì)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的設(shè)備故障或工藝質(zhì)量問題、物流狀態(tài)等異常情況及時(shí)報(bào)警提示，以便及早控制與處理?？梢钥焖俣菀椎匕l(fā)現(xiàn)有關(guān)的事件和趨勢(shì)，并對(duì)將要發(fā)生的問題及時(shí)做出響應(yīng)，同時(shí)將各種可分配資源有效地分配給最需要的生產(chǎn)工藝流程中。本系統(tǒng)具有高度的擴(kuò)展性和穩(wěn)定性，維護(hù)方便。

    參考文獻(xiàn)

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