西昌分厂卷包数采系统的设计和应用

【摘要】卷包数据采集与集控系统是西昌分厂技改项目中信息化建设的重要内容之一。其主要适用对象是西昌分厂的卷包车间和相关职能部门的管理人员，该系统应能够实现卷包车间各类设备的数据采集功能、数据存储功能、现场管理功能、机台呼叫功能、现场作业查询，同时集成相关的其它系统。它是联系卷包底层自动化与MES系统的枢纽，通过其与底层自动化的全面集成，提高管理部门与生产执行部门之间的协同工作能力，保证生产全过程的协调运转，改善车间的生产管理水平，实现生产过程的快速反应与敏捷制造。本文以西昌分厂卷包数采系统的设计和应用为研究对象，重点对卷包数采系统及相关功能模块的设计和应用进行研究和分析。

【关键词】数采系统 MES 功能模块

西昌分厂技术改造项目信息化总体建设分为三层结构，上层为川渝中烟公司ERP系统；中间层为MES系统；底层为自动化管控系统。自动化管控系统共包括制丝管控系统、卷包数据采集与集控系统、物流管控系统、动力能源管控系统四部分。卷包数据采集与集控系统是联系卷包底层自动化与MES系统的枢纽，通过其与底层自动化的全面集成，提高管理部门与生产执行部门之间的协同工作能力，保证生产全过程的协调运转，改善车间的生产管理水平，实现生产过程的快速反应与敏捷制造。

一、系统应用目标和目的

卷包数据采集系统设计的目标是：整合业务数据、掌握生产现状、提供评价依据等多个方面。

（一）整合业务数据

数据采集系统建设的目的：整合各环节的生产数据，形成全厂性的生产数据平台、实现数据共享，全面的提供人员、设备、原料、消耗信息。在此基础上，利用生产计划、进度安排、作业管理等手段，充分整合各项可用资源，实现“资源的准时供给”，通过计划调度、过程控制、过程监视、作业报告及作业分析等手段，将生产过程中作业现场的信息进行全面的集成，建立行之有效的“信息机制”，在过程信息充分或较充分的基础上，有效调度和协调相关作业活动的具体执行，充分发挥各项资源的资源能力，实现“资源能力的持续协同”。

（二）掌握生产现状

建立数据采集系统，就是要将生产现场的“黑箱”透明化，既要让现场的生产操作人员能够及时的了解到工厂当前的生产计划、调度指令、作业标准等信息，又要让工厂的管理人员及时、充分的掌握现场的生产进度、工艺质量、原料消耗等实时信息，实现生产管理与现场作业的“互动”，通过相互间信息的可靠、真实和快速的传递和流动，最终达成企业生产过程的“协同运作”的目的。

（三）提供评价依据

数据采集系统建设的主要目的之一也包括要对制造过程中有关的生产计划、工艺规程、质量标准、检化验结果以及生产过程中各类现场数据全面的收集和整理，形成完整、详细、一致、全面的生产记录、报告和报表，向管理人员提供有利于对生产过程进行客观公正分析和评价的数据依据。

二、系统架构设计

（一）网络架构

采用工业以太网络，骨干网采用千兆光纤环网，系统包括网络交换设备，光纤、双绞线等网线及相关桥架，网络管理监控必须的软件硬件配置。

（二）系统逻辑架构

（三）系统物理架构

三、需要采集的设备及相关控制系统现状

对数采系统中需要采集的设备及相关控制系统进行调查统计，统计情况见表1。

四、系统设计原则

系统设计的原则主要是从先进性、可靠性等方面考虑，其中主要是采用国内外先进的技术与产品，采用先进的软硬件技术架构，满足企业长期发展的需要；采用先进的数据采集技术，充分利用原设备本身已有的数据采集功能，实现设备各种现场数据的全面、准确、实时采集。无论在硬件选择还是软件编制上，应保证系统的可靠性，使控制系统长时间工作在无故障或少故障状态，并提供相关的应急处理措施。同时按照烟草行业、国家和国际有关要求，遵循软件、硬件、自动化等系统的有关规范；符合四川烟草工业有限责任公司信息分类的编码标和信息接口标准。所有的应用系统必须以四川烟草工业有限责任公司颁发的《信息分类编码体系》为基准，实现信息的传输、交换、存储、加工等，为公司建立数据中心奠定基础，进而根本上解决四川烟草工业有限责任公司与西昌分厂信息集成问题。

滤棒发射机生产工区现场各配置一台PC677B做为数采站。设计开发实用合理的控制软件和运行软件，工作站运行监控软件可以实现发射和接收之间管道切换时对应的信号软切换。同时，车间中控室可以对滤棒发射和接收系统远程监控和操作。装封箱机组每两台设备共用一台PC677B数采站，采用落地式安装方式。

车间除尘系统、喂丝机系统、风力送丝系统、条烟输送系统以及箱装烟缺条检测系统预留有以太网卡接口，直接连接到数采网上，由中控室数采（I/O）服务器负责其数据的采集。

质检仪器：在车间现场共有4套多功能综合质量检测设备（圆周、吸阻检测和长度以及重量、硬度检测），综合质量检测设备如果有上位机则不设置数采站，没有上位机的质量检测设备（圆周、吸阻、长度、硬度检测分别两台），配备2台PC677B作为数采站，采用落地式安装方式。数采站实现质检仪器的数据采集，并及时将检测结果送到各自检机组，车间信息管理层提供对质检数据的统计分析查询功能。

集控系统通过与制丝管控系统、动力能源管控系统的集成，获取储丝柜实时状态数据以及车间环境温湿度等动能数据。集控系统所采集的数据应形成Excel表格等形式，并对这些数据进行整理运算，形成符合分厂要求的质量评估报告，供各部门进行数据交流或打印。

数采站除了可以实现各种设备的数据收集、实时数据查询等基本功能外，还能现场输入质量自检信息、设备运行状态和维护请求、交接班记录等数据，还应具有接受与显示MES系统下传的生产任务、作业标准等功能，实现完整的现场管理信息化。

七、结束语

西昌分厂卷包数采系统的实施和应用实现了卷包工序各种设备现场数据的全面、准确、实时采集；实现了现场管理的信息化，进一步规范和强化了车间现场管理；同时以数据采集为基础，搭建一个车间级的生产指挥调度中心，通过对设备运行情况、生产过程、产品质量的实时监控与分析，科学实时的对生产进行指挥调度，确保了生产的有序和可控，同时根据需要中控室人员可以直接对现场辅助设备进行远程集中控制；最后将实现与MES系统等企业信息系统以及各相关自动化系统的全面数据集成，最终实现制造过程数字化的总体目标。该项目的实施，是实现生产过程中的组织、管理和决策的最优化，最终达到企业整体水平的最优化及计划、生产、调度、资源分配等管理更加科学、准确的目的。

参考文献：

[1]周林，殷侠.数据采集与分析技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005.

[2]叶磊，曾钦源，王晓静.现代交换技术[M].武汉：武汉大学出版社，2008.

[3]国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京：中央文献出版社，2003.