iFIX在青島煙廠分組加工柔性制絲線系統(tǒng)中的應(yīng)用

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目的一個組成部分，整個集中監(jiān)控系統(tǒng)以iFIX軟件為基礎(chǔ)進行構(gòu)建，經(jīng)過近五年的運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，功能強大，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，為實現(xiàn)“中式卷煙、特色工藝”這個目標，各煙草加工企業(yè)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(xiàn)分組加工柔性制絲，青島卷煙廠決定進行新一輪的技術(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、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。但是分組加工相對于傳統(tǒng)的制絲線，其工藝加工的復(fù)雜性大為增加。其簡要工藝流程對比如下圖所示：

傳統(tǒng)制絲線

分組加工柔性制絲線

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)加工過程對物料的跟蹤、信息的管理都需要一個系統(tǒng)來進行支撐。具體的體現(xiàn)在以下幾個方面：
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)，實現(xiàn)對任務(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)動各個單元的進行生產(chǎn)，通過協(xié)調(diào)任務(wù)的執(zhí)行時間和順序?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)有序高效的運行，從而滿足整個系統(tǒng)對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，實現(xiàn)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(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行加工，在某些環(huán)節(jié)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(tǒng)需要實現(xiàn)對物料的跟蹤和管理。在中控系統(tǒng)中需要建立對物料的跟蹤和管理機制。
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)實現(xiàn)緊密的集成，能夠通過IO服務(wù)器為MES系統(tǒng)實時工程數(shù)據(jù)，通過信息中間件實現(xiàn)對工單任務(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(gòu)建IO服務(wù)器時需要進行充分考慮和設(shè)計。
5.對于復(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，實現(xiàn)對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)控計算機、現(xiàn)場操作計算機、歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫服務(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。針對煙廠的實際需求服務(wù)器采用了分組的方式，每組設(shè)置兩臺互為冗余的IO服務(wù)器。由于IO服務(wù)器系統(tǒng)需要對制絲線中多個系統(tǒng)（電控系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)檢測系統(tǒng)、MES系統(tǒng)等）中的數(shù)據(jù)進行采集，同時數(shù)據(jù)量較大、PLC眾多，因此采取了IO服務(wù)器分組的方式，合理的均衡了各個服務(wù)器的負載和所采集系統(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)進行任務(wù)信息和實時過程數(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)控計算機開發(fā)的接口程序?qū)崿F(xiàn)了對任務(wù)工單的接受和信息反饋。
監(jiān)控計算機：整線配置了多臺監(jiān)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(xiàn)場操作計算機，系統(tǒng)采用服務(wù)器/客戶機方式與IO服務(wù)器進行通訊。在進行監(jiān)控站開發(fā)時充分利用了iFIX軟件在C/S模式下的優(yōu)勢，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進行了大量開發(fā)，使操作站對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，對電控系統(tǒng)通過開發(fā)實現(xiàn)了對單元內(nèi)任務(wù)的管理和調(diào)度，實現(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工單下達過程，轉(zhuǎn)變的易于操作和使用，并且實現(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)置腳本功能的強大與易用，這對于需要進行定制開發(fā)的項目意義重大。

歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：為了實現(xiàn)對過程數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)配置了歷史數(shù)據(jù)庫，配置的軟件為Historian，通過歷史數(shù)據(jù)庫提供的OLE DB接口，可以將記錄的數(shù)據(jù)進行輸出。由于就近進行采集和存貯歷史數(shù)據(jù)庫所采集數(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該軟件可以將多個不同版本開發(fā)的iFIX項目進行發(fā)布。這對于一個存在多個版本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

通過這個案例的應(yīng)用，充分體現(xiàn)了iFIX系統(tǒng)功能的強大，感受到了Proficy套件為工業(yè)自動化系統(tǒng)提供的各種便利，使用該平臺所開發(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系統(tǒng)提出的要求，同時也為系統(tǒng)集成商提供了一個充分發(fā)揮自身二次開發(fā)能力的平臺，這些優(yōu)勢將使iFIX繼續(xù)在煙草行業(yè)的應(yīng)用保持領(lǐng)先地位。

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