iFIX在青島煙廠分組加工柔性制絲線系統中的應用

應用

青島卷煙廠制絲線集中監控系統，是2003年青島煙廠異地技改項目的一個組成部分，整個集中監控系統以iFIX軟件為基礎進行構建，經過近五年的運行，系統穩定可靠，功能強大，很好的滿足了制絲車間生產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，為實現“中式卷煙、特色工藝”這個目標，各煙草加工企業的工藝部門進行了大量的探索和試驗，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現分組加工柔性制絲，青島卷煙廠決定進行新一輪的技術改造，從而前面提升該廠制絲線的生產制造水平。

需求

為了提高我國煙草加工的水平，通過多年的探索，分組加工工藝已經成為提高煙葉利用率，改善不同等級、不同部位煙葉加工質量，充分發揮煙草內在品質的有效手段。但是分組加工相對于傳統的制絲線，其工藝加工的復雜性大為增加。其簡要工藝流程對比如下圖所示：

傳統制絲線

分組加工柔性制絲線

傳統的制絲線基本采用的是按批次按照固定工藝路徑進行加工的方式，而分組加工生產線，煙葉的加工過程不是按照固定路徑和固定量進行加工，在加工過程中，物料存在混配，拆分等多種加工過程，因此生產加工過程對物料的跟蹤、信息的管理都需要一個系統來進行支撐。具體的體現在以下幾個方面：
1.適應面向分組加工制絲線柔性控制系統的分布式智能控制體系的建立。
為了適應分組加工柔性控制的需要，采用分布式智能控制技術可以很好的解決系統對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，實現對任務、工藝路徑和加工參數的調度與管理，系統通過任務驅動各個單元的進行生產，通過協調任務的執行時間和順序實現生產有序高效的運行，從而滿足整個系統對分組加工和柔性化需求。因此集中監控系統需要作為智能單元的一部分，實現分布式智能控制。
2.分組加工柔性制絲模式下，對物料的追蹤與管理。
由于生產加工過程中物料被分為不同的模塊，并按照不同的路徑進行加工，在某些環節物料又被混合或者拆分，整個加工過程均伴隨著物料的變化，因此系統需要實現對物料的跟蹤和管理。在中控系統中需要建立對物料的跟蹤和管理機制。
3.與MES系統的緊密集成
MES系統作為分組加工柔性制絲線作業任務的調度者，作為智能單元一部分的集中監控系統應該能夠與MES系統實現緊密的集成，能夠通過IO服務器為MES系統實時工程數據，通過信息中間件實現對工單任務的接收和執行結果的反饋。
4.多協議支持、大數據量采集、高可用性的分布式IO服務器系統
在分組加工柔性制絲模式下，系統由多條生產線構成，不同生產線還配置有不同加工環節，這就造成在一個系統中存在著眾多的PLC系統，這些PLC系統在數據采集方面有的是數字量信號多，有的是模擬量或者字符串型信號多，有的是采集頻率快，有的是采集量大，因此在構建IO服務器時需要進行充分考慮和設計。
5.對于復雜工藝路徑與工藝參數的管理。
在分組加工柔性制絲模式下，在各個分布式智能控制單元內部，需要監控系統與底層電控系統配合，實現對工藝路徑和工藝參數的管理。以便系統能夠快速響應MES系統發出的生產作業指令。

解決方案

為了滿足青島煙廠分組加工柔性制絲線的需求，系統由IO服務器、集中監控計算機、現場操作計算機、歷史數據庫服務器、關系數據庫服務器和WEB發布服務器構成。系統的結構如下圖所示：

圖二、系統結構示意圖

IO服務器：選用iFIX服務器版。針對煙廠的實際需求服務器采用了分組的方式，每組設置兩臺互為冗余的IO服務器。由于IO服務器系統需要對制絲線中多個系統（電控系統、設備狀態檢測系統、MES系統等）中的數據進行采集，同時數據量較大、PLC眾多，因此采取了IO服務器分組的方式，合理的均衡了各個服務器的負載和所采集系統的類型，從而最大程度的提升了系統的可靠性。另外IO服務器也作為與MES系統進行任務信息和實時過程數據交換的接口服務器，通過IO服務器MES系統可以直接將任務工單下發的系統中，通過在監控計算機開發的接口程序實現了對任務工單的接受和信息反饋。
監控計算機：整線配置了多臺監控計算機，并配置了iFIX iClient。每一條線均配置互為冗余的中控計算機和現場操作計算機，系統采用服務器/客戶機方式與IO服務器進行通訊。在進行監控站開發時充分利用了iFIX軟件在C/S模式下的優勢，使系統開發的工作量大為減少，系統的部署也得以極大的加快。
在集中監控站中，利用iFIX內置的VB Script進行了大量開發，使操作站對MES系統可以接受和反饋任務工單的參數和執行結果，對電控系統通過開發實現了對單元內任務的管理和調度，實現了分布式智能單元的構建。通過二次開發的程序，系統實現了與MES的集成，通過向導式的操作，將復雜的MES工單下達過程，轉變的易于操作和使用，并且實現了與MES的全面集成。在開發過程中充分的感覺到iFIX內置腳本功能的強大與易用，這對于需要進行定制開發的項目意義重大。

歷史數據庫服務器：為了實現對過程數據的采集系統配置了歷史數據庫，配置的軟件為Historian，通過歷史數據庫提供的OLE DB接口，可以將記錄的數據進行輸出。由于就近進行采集和存貯歷史數據庫所采集數據的頻次比MES歷史數據的頻次高數倍，這很好的滿足了制絲線在線質量分析的需要，同時也為物料跟蹤提供了原始的數據記錄。
WEB服務器：配置了最新的WEB發布軟件iFIX WebSpace該軟件可以將多個不同版本開發的iFIX項目進行發布。這對于一個存在多個版本iFIX系統的應用具有極大的便利，避免了多次開發的麻煩。

受益之處

通過這個案例的應用，充分體現了iFIX系統功能的強大，感受到了Proficy套件為工業自動化系統提供的各種便利，使用該平臺所開發的應用系統可以很好的滿足分組加工柔性制絲線對系統提出的要求，同時也為系統集成商提供了一個充分發揮自身二次開發能力的平臺，這些優勢將使iFIX繼續在煙草行業的應用保持領先地位。

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