卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)碩士學(xué)位論文

1、摘 要隨著時(shí)代的進(jìn)步，卷煙廠也得以長(zhǎng)足發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)管理和設(shè)備管理的要求也不斷提高，精細(xì)化管理、TPM、數(shù)字化工廠的概念也不斷的被提出、落地實(shí)施。對(duì)風(fēng)力送絲系統(tǒng)的要求也不斷的提高，原先只關(guān)心能否把煙絲從制絲車(chē)間送到卷包車(chē)間，如今開(kāi)始關(guān)心系統(tǒng)的各個(gè)細(xì)節(jié)。例如：煙絲如何送到卷包車(chē)間、速度如何、控制是否穩(wěn)定、是否具備數(shù)據(jù)采集功能、維護(hù)是否方便、是否可以做到免維護(hù)、不同速度對(duì)煙絲品質(zhì)的影響如何等等一系列問(wèn)題?；趪?guó)內(nèi)卷煙廠不可能對(duì)原有風(fēng)力送絲系統(tǒng)進(jìn)行換代的現(xiàn)狀，同時(shí)又要滿足現(xiàn)代化工廠的生產(chǎn)和設(shè)備管理之所需。因此，本文為提高風(fēng)力送絲系統(tǒng)穩(wěn)定性、滿足現(xiàn)代化工廠生產(chǎn)管理和設(shè)備管理的需要，進(jìn)行對(duì)第二代風(fēng)力送絲

2、系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化并實(shí)現(xiàn)。本文以浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司寧波卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目為例，運(yùn)用六西格瑪方法探討如何對(duì)風(fēng)力送絲系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)。通過(guò)增加上位機(jī)系統(tǒng)，分析優(yōu)化PLC程序，采用西門(mén)子WINCC等技術(shù)，優(yōu)化整個(gè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的可視化、遠(yuǎn)程控制監(jiān)視、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（MES）的通訊等功能。從而提高風(fēng)力送絲系統(tǒng)的穩(wěn)定性（回風(fēng)管風(fēng)速控制在：121米/秒），提高產(chǎn)品質(zhì)量。關(guān)鍵詞：卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)，上位機(jī)系統(tǒng)，PLC，六西格瑪AbstractWith the development of the times, cigarette factory has made cons

3、iderable progress. The requirements of production management and device management are also increased, and the concepts such as meticulous management, TPM, digital factory are also constantly put forward and implemented. The demands of Tobacco Pneumatic Conveying System are increased gradually. The

4、Cigarette Factory only interested in whether the tobacco from silk wrapping workshop to workshop originally, now began to care about all the details of the system. For example: How to wrapping tobacco shop, speed of feeding , stability of the control , the availability of data acquisition , difficul

5、ties of the maintenance , the influence on the tobacco quality at different speeds, etc.Aiming at the status of original domestic Cigarette Factory impossibility for wind generation feeding system and also for meeting the needs of modern factory production and device management, the second generatio

6、n of Tobacco Pneumatic Conveying System was optimized and implemented in this paper.Taking Zhejiang Tobacco Industry Co., Ltd. Ningbo Cigarette Factory Tobacco Pneumatic Conveying System optimization and realization project for example, the Six Sigma methodology was used on how to optimize and imple

7、ment the wind wire system in this paper. By increasing the host computer, using Siemens WINCC technology etc., analytical and optimize PLC program, the entire control system was optimized. The operational status visualization, remote controlling and monitoring, data acquisition, and enterprise netwo

8、rks (MES) for communication was achieved. Thereby the stability of the wind feeding system (return duct velocity control: 12 1 m / s) was enhanced and product quality was improved.Key Words：Tobacco Pneumatic Conveying System for Cigarette Factory, PC systems, PLC, Six Sigma 目錄摘要iAbstractii圖目錄III表目錄I

9、V第1章 緒論11.1 課題來(lái)源及類(lèi)型11.2 卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)項(xiàng)目概述11.3 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力送絲系統(tǒng)發(fā)展概況21.4 風(fēng)卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)的提出31.5 本文研究的內(nèi)容、目標(biāo)41.5.1 本文研究?jī)?nèi)容41.5.2 本文研究目標(biāo)61.6 本文組織結(jié)構(gòu)61.7 本章小結(jié)7第2章 系統(tǒng)相關(guān)理論基礎(chǔ)與技術(shù)82.1 六西格瑪方法82.1.1 系統(tǒng)過(guò)程界定（define）82.1.2 系統(tǒng)測(cè)量（measure）92.1.3 系統(tǒng)分析（analyze）92.1.4 改進(jìn)（improve）102.1.5 控制（control）102.2 西門(mén)子PLC S7-200112.3 上位機(jī)系統(tǒng)142.4

10、C語(yǔ)言172.5 本章小結(jié)18第3章 系統(tǒng)優(yōu)化分析193.1 系統(tǒng)概述193.2 系統(tǒng)優(yōu)化點(diǎn)分析193.3 上位機(jī)系統(tǒng)需求分析243.3.1 上位機(jī)系統(tǒng)的用戶分析243.3.2 上位機(jī)系統(tǒng)的功能分析243.3.3 上位機(jī)系統(tǒng)的界面需求263.4 上位機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)目的及環(huán)境263.5 本章小結(jié)27第4章 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及PLC參數(shù)設(shè)計(jì)284.1 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則284.2 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)284.3 PLC程序參數(shù)設(shè)計(jì)304.3.1 PLC站點(diǎn)參數(shù)表314.3.2 OPC發(fā)送接收表314.4 本章小結(jié)33第5章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)345.1 上位機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境配置345.2 上位機(jī)系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)365.2.

11、1 創(chuàng)建登錄界面的圖形文件365.2.2 創(chuàng)建主頁(yè)面的圖形文件385.2.3 創(chuàng)建單機(jī)控制界面的圖形文件405.2.4 創(chuàng)建單機(jī)風(fēng)速趨勢(shì)界面的圖形文件425.2.5 創(chuàng)建單機(jī)PID圖界面的圖形文件435.2.6 創(chuàng)建總管圖界面的圖形文件445.2.7 創(chuàng)建報(bào)警界面的圖形文件455.3 修改S7-200程序465.4 本章小結(jié)47第6章 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果分析486.1 系統(tǒng)優(yōu)化后的控制措施486.2 最終效益核實(shí)496.2.1 無(wú)形經(jīng)濟(jì)價(jià)值496.2.2 有形經(jīng)濟(jì)價(jià)值496.3 本章小結(jié)50第7章 總結(jié)與展望517.1 全文總結(jié)517.2 個(gè)人總結(jié)517.3 展望52參考文獻(xiàn)53作者簡(jiǎn)歷54致 謝

12、56圖目錄圖 1.1風(fēng)力送絲系統(tǒng)宏觀流程圖1圖 1.2上位機(jī)與原系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)5圖 1.3風(fēng)力送絲系統(tǒng)圖6圖 2.1 PLC的組成框圖11圖 2.2 PLC梯形語(yǔ)言12圖 2.3 OPC Server/Client 運(yùn)作的方式16圖 2.4 OPCServer OPCGroup OPCItem 關(guān)系16圖 2.5 OPC 體系結(jié)構(gòu)17圖 3.1風(fēng)機(jī)頻率與機(jī)組風(fēng)速關(guān)系圖22圖 3.2風(fēng)機(jī)頻率與機(jī)組壓力關(guān)系圖22圖 3.3 總管風(fēng)速和機(jī)組風(fēng)速關(guān)系圖23圖 3.4風(fēng)速曲線模擬圖23圖 4.1上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖29圖 5.1創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)程序34圖 5.2設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址35圖 5.3創(chuàng)建內(nèi)部變量36圖 5.4登

13、錄界面36圖 5.5上位機(jī)系統(tǒng)主頁(yè)面38圖 5.6“第112風(fēng)機(jī)組”按鈕事件創(chuàng)建39圖 5.7單機(jī)控制界面的圖形文件40圖 5.8“PV實(shí)際值”的屬性修改42圖 5.9單機(jī)風(fēng)速趨勢(shì)圖42圖 5.10單機(jī)風(fēng)速趨勢(shì)圖屬性設(shè)置43圖 5.11單機(jī)PID圖界面43圖 5.12“SP棒圖”屬性修改44圖 5.13總管界面45圖 5.14報(bào)警界面45圖 5.15報(bào)警界面屬性設(shè)置46圖 5.16 S7200程序修改46表目錄表 3.1快贏機(jī)會(huì)改進(jìn)項(xiàng)目表20表 3.2進(jìn)一步分析項(xiàng)目表21表 3.3需改進(jìn)項(xiàng)目表24表 4.1需設(shè)計(jì)模塊及說(shuō)明30表 4.2 PLC站點(diǎn)參數(shù)表31表 4.3 OPC發(fā)送接收地址表32

14、表 6.1修改文件48表 6.2專(zhuān)業(yè)用戶和非專(zhuān)業(yè)用戶培訓(xùn)表48表 6.3風(fēng)速穩(wěn)定和不穩(wěn)定整絲率、碎絲率對(duì)比表49表 6.4剔除率對(duì)比表50第1章 緒論1.1 課題來(lái)源及類(lèi)型目前，浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司寧波卷煙廠現(xiàn)有18套卷煙機(jī)（PT）設(shè)備，風(fēng)力送絲系統(tǒng)是上世紀(jì)“九五”技改時(shí)期設(shè)計(jì)建設(shè)，是屬于把煙絲從制絲車(chē)間靠風(fēng)力送到卷包車(chē)間概念提出的第二代產(chǎn)品。在“十五”技改中，廠房進(jìn)行了接長(zhǎng)，并增加了2套卷煙機(jī)組，送絲管路距離大大增加，風(fēng)速控制更加不穩(wěn)定，故障率也大大增加，為此顧客抱怨不斷。該系統(tǒng)相比于本世紀(jì)先進(jìn)的風(fēng)力送絲系統(tǒng)，在風(fēng)速控制穩(wěn)定性和故障率方面存在較大差距。風(fēng)力送絲系統(tǒng)中風(fēng)速的穩(wěn)定性的提高對(duì)提

15、高煙絲品質(zhì)和降低不良煙支剔除率有較大影響?；诖?，本文主要結(jié)合寧波卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，運(yùn)用“六西格瑪”方法，研究如何對(duì)卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)，以提高風(fēng)力送絲系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1.2 卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)項(xiàng)目概述卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)（pneumatic conveying system of cut-tobacco）主要是指煙絲依靠負(fù)壓風(fēng)力為載體，煙絲實(shí)現(xiàn)從喂絲機(jī)（制絲車(chē)間）到卷煙機(jī)（卷包車(chē)間）的遠(yuǎn)距離輸送控制系統(tǒng)（如圖1.1）。圖 1.1風(fēng)力送絲系統(tǒng)宏觀流程圖目前許多煙廠已經(jīng)或?qū)⒁獙?shí)施煙絲風(fēng)力輸送的系統(tǒng)，作為柔性制絲的最后環(huán)節(jié)，其意義是重大的。比較卷煙工業(yè)企業(yè)中振篩、皮帶、人力小

16、車(chē)和風(fēng)力輸送等諸多輸送方式，基于煙絲輸送性能特點(diǎn)和煙絲品質(zhì)比較來(lái)看，風(fēng)力輸送方式具有長(zhǎng)距離輸送，造碎低，設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)力輸送方式又是一種全封閉型管道輸送系統(tǒng)，布置靈活，無(wú)二次污染。高效節(jié)能便于物料輸送和回收、為無(wú)泄漏輸送。風(fēng)力輸送系統(tǒng)以強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，將取代傳統(tǒng)的各種機(jī)械、人力輸送方式。1.3 國(guó)內(nèi)外風(fēng)力送絲系統(tǒng)發(fā)展概況氣流輸送技術(shù)是隨著物料搬運(yùn)和一些工業(yè)過(guò)程的需要而發(fā)展起來(lái)的，該技術(shù)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，只能用于輸送固粒為稀相的情形，20世紀(jì)中后期,氣力輸送1技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，原有的一些限制也不斷的被突破，目前氣力輸送已廣泛的應(yīng)用于電力、制藥、食品、塑料、水力、化工、采礦、冶金及煙草等行

17、業(yè)2。此外，氣力輸送在煙草行業(yè)領(lǐng)域也得到了推廣，1866年出現(xiàn)了煙絲的氣力輸送裝置，1891年在英國(guó)Docnranzhi制出負(fù)壓氣力輸送裝置，B.C.lafmkoB等對(duì)煙絲做了大量的實(shí)驗(yàn)，以后氣力輸送在煙草行業(yè)獲得應(yīng)用3。對(duì)于煙草物料(葉片，煙絲，煙梗等)的收集、運(yùn)輸、加工以分選，采用氣力輸送可以減少物料的損傷及污染4。在卷煙加工過(guò)程中,煙絲輸送是將貯絲柜中的煙絲輸送至卷煙機(jī)的工藝環(huán)節(jié)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)大多通過(guò)氣力送絲的方式或者小車(chē)送絲的方式來(lái)進(jìn)行煙絲的輸送。小車(chē)送絲的輸送方式有個(gè)最大缺點(diǎn)就是在維護(hù)過(guò)程中比較困難而且故障經(jīng)常發(fā)生,運(yùn)行的成本也較高，而且容易導(dǎo)致搓牌，引起嚴(yán)重的質(zhì)量事故。當(dāng)前小車(chē)輸送方式

18、陸續(xù)被風(fēng)力送絲所取代，生產(chǎn)規(guī)模稍大的卷煙工業(yè)企業(yè)都已經(jīng)使用了風(fēng)力送絲系統(tǒng)。卷煙行業(yè)中的風(fēng)力送絲5-6，是指通過(guò)風(fēng)力在送絲管道中產(chǎn)生負(fù)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)煙絲從喂絲機(jī)到卷煙機(jī)組的輸送，是目前國(guó)內(nèi)外卷煙機(jī)自動(dòng)化供煙絲的主要方式之一。因其具有布置靈活、管理方便、適用于各種距離的水平、垂直和曲線輸送的特點(diǎn)，同時(shí)還可以起到松散、去雜、除塵、干燥和冷卻等作用7而應(yīng)用普遍。從技術(shù)發(fā)展的角度，風(fēng)力送絲系統(tǒng)的演進(jìn)，大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：第一代：?jiǎn)喂茱L(fēng)力送絲技術(shù)90年代之前，風(fēng)力送絲技術(shù)在西歐出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)由于卷煙機(jī)械的比較落后，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率底等，采用的只是單管風(fēng)力送絲技術(shù)，該系統(tǒng)由喂絲機(jī)、送絲管、調(diào)節(jié)閥、集絲箱和除塵器、風(fēng)機(jī)

19、等組成，每組可供十臺(tái)以內(nèi)卷煙機(jī)的用絲。強(qiáng)調(diào)的是實(shí)現(xiàn)煙絲輸送的功能，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度為目的，開(kāi)始向自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)化。由于一根料管同時(shí)供多臺(tái)卷煙機(jī)，在最后的幾臺(tái)卷煙機(jī)處會(huì)出現(xiàn)供絲不足和煙絲造碎嚴(yán)重等缺陷，故障率非常高，且噪音高粉塵大，目前基本被淘汰。第二代：多管風(fēng)力送絲技術(shù)8-9進(jìn)入90年代以來(lái)，隨著高效率卷煙機(jī)械的出現(xiàn)，最具代表性的就是德國(guó)HUANI公司的PROTOS-70卷煙機(jī)（產(chǎn)能為：7000支/分）的出現(xiàn)，單管風(fēng)力送絲技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足多臺(tái)PROTOS-70生產(chǎn)之所需，迫使氣力輸送技術(shù)不斷進(jìn)步，從單管送絲發(fā)展到多管風(fēng)力送絲。一臺(tái)卷煙機(jī)單獨(dú)配備一根供料管，多臺(tái)卷煙機(jī)配備一個(gè)除塵器的技術(shù)出現(xiàn)，最典型的

20、就是德國(guó)NEO公司的風(fēng)力送絲技術(shù)。寧波卷煙廠95技改式選用的風(fēng)力送絲系統(tǒng)就是NEO公司生產(chǎn)的。該時(shí)期的多管風(fēng)力送絲技術(shù)開(kāi)始注重送絲速度的穩(wěn)定，開(kāi)始關(guān)心風(fēng)速對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，開(kāi)始注重控制自動(dòng)化，PLC技術(shù)廣泛使用。但該時(shí)期的系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，送絲風(fēng)速波動(dòng)較大，對(duì)系統(tǒng)的保養(yǎng)維護(hù)要求高，缺乏遠(yuǎn)程控制等功能，與現(xiàn)代化工廠理念打造的要求還是存在很大差距。第三代：現(xiàn)代多管風(fēng)力送絲技術(shù)進(jìn)入21世紀(jì)后，德國(guó)RIEDEL公司推出了全新的新型風(fēng)力送絲系統(tǒng)，利用了SACU控制器，他以控制送絲管的速度為目標(biāo)，送絲速度更加穩(wěn)定，控制在1米/秒，而且系統(tǒng)更加節(jié)能，穩(wěn)定大大提高，基本上處于免維護(hù)狀態(tài)，具備遠(yuǎn)程控制功能，給系統(tǒng)

21、的維護(hù)和調(diào)整帶來(lái)極大便利。但該系統(tǒng)的實(shí)施所用成本非常高，一個(gè)100萬(wàn)箱生產(chǎn)規(guī)模的卷煙工業(yè)企業(yè)風(fēng)力送絲系統(tǒng)所需項(xiàng)目資金在4000萬(wàn)元左右。1.4 風(fēng)卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)的提出自從2000年左右全國(guó)卷煙工業(yè)企業(yè)進(jìn)行大范圍技改后10-12，自今未有大范圍的技改。雖然各個(gè)煙廠有小的技改或擴(kuò)建項(xiàng)目，但風(fēng)力送絲系統(tǒng)未更換成本世紀(jì)先進(jìn)的系統(tǒng)，因?yàn)榈诙徒z系統(tǒng)更換成第三代需對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行更換。假如換代則會(huì)造成以下幾方面的問(wèn)題：1) 全廠停產(chǎn)。風(fēng)力送絲系統(tǒng)是連接制絲車(chē)間和卷包車(chē)間實(shí)現(xiàn)煙絲輸送的系統(tǒng)，假如無(wú)該系統(tǒng)，煙絲無(wú)法通過(guò)人工進(jìn)行輸送，就會(huì)導(dǎo)致全廠停產(chǎn)，而且人工輸送對(duì)煙絲品質(zhì)影響非常大。2) 投入成

22、本高。100萬(wàn)箱/年標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能的卷煙工業(yè)企業(yè)，新系統(tǒng)的投入成本約需要4000萬(wàn)元人民幣，因此投入成本非常高。3) 所需時(shí)間長(zhǎng)。系統(tǒng)的換代要經(jīng)過(guò)新設(shè)備采購(gòu)、舊系統(tǒng)拆除、新系統(tǒng)安裝、新系統(tǒng)調(diào)試等環(huán)節(jié)，一般所需時(shí)間在6個(gè)月左右，而且部分卷煙工業(yè)企業(yè)還不具備新系統(tǒng)的安裝條件。沒(méi)有一個(gè)卷煙工業(yè)企業(yè)能夠接受6個(gè)月的停產(chǎn)，對(duì)企業(yè)造成的損失是非常巨大的。鑒于以上原因，目前，國(guó)內(nèi)卷煙廠煙絲從制絲車(chē)間到卷包車(chē)間輸送的實(shí)現(xiàn)方式還是以第二代風(fēng)力送絲系統(tǒng)為主。雖然已進(jìn)入到21世紀(jì)，但還是未進(jìn)行換代。隨著時(shí)代的進(jìn)步，卷煙工業(yè)企業(yè)也得以長(zhǎng)足發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)管理和設(shè)備管理的要求也不斷提高，精細(xì)化管理、TPM、數(shù)字化工廠的概念也不

23、斷的被提出、落地實(shí)施。對(duì)風(fēng)力送絲系統(tǒng)的要求也不斷的提高，原先只關(guān)心能否把煙絲從制絲車(chē)間送到卷包車(chē)間，如今開(kāi)始關(guān)心系統(tǒng)的各個(gè)細(xì)節(jié)。例如：煙絲如何送到卷包車(chē)間、速度如何、控制是否穩(wěn)定、是否具備數(shù)據(jù)采集功能、維護(hù)是否方便、是否可以做到免維護(hù)、不同速度對(duì)煙絲品質(zhì)的影響如何等等一系列問(wèn)題?；趪?guó)內(nèi)卷煙工業(yè)企業(yè)不可能對(duì)原有風(fēng)力送絲系統(tǒng)進(jìn)行換代的現(xiàn)狀，同時(shí)又要滿足現(xiàn)代化工廠的生產(chǎn)和設(shè)備管理之所需。因此，本文為提高風(fēng)力送絲系統(tǒng)穩(wěn)定性、滿足現(xiàn)代化工廠生產(chǎn)管理和設(shè)備管理的需要，而嘗試進(jìn)行對(duì)第二代風(fēng)力送絲系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化并實(shí)現(xiàn)。1.5 本文研究的內(nèi)容、目標(biāo)1.5.1 本文研究?jī)?nèi)容優(yōu)化并實(shí)現(xiàn)風(fēng)力送絲系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)（如圖1

24、.2）。滿足以下需求：1) 總管風(fēng)速實(shí)時(shí)值和歷史曲線、報(bào)警等顯示2) 每臺(tái)卷煙機(jī)組的風(fēng)速、閥門(mén)的實(shí)時(shí)、歷史曲線、狀態(tài)報(bào)警顯示3) 每臺(tái)卷煙機(jī)組風(fēng)送調(diào)節(jié)的P參數(shù)，I參數(shù)和調(diào)節(jié)延遲時(shí)間的調(diào)節(jié)4) 每臺(tái)卷煙機(jī)組S7-200的通信，模塊的狀態(tài)和故障報(bào)警。5) 與廠級(jí)MES系統(tǒng)通訊的數(shù)據(jù)：每臺(tái)卷煙機(jī)組的風(fēng)速，狀態(tài)和報(bào)警記錄圖 1.2上位機(jī)與原系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)風(fēng)力送絲系統(tǒng)的系統(tǒng)（如圖1.3）參數(shù)研究。系統(tǒng)的壓損計(jì)算，是設(shè)計(jì)通風(fēng)、除塵、風(fēng)送相關(guān)系統(tǒng)的主要內(nèi)容，對(duì)于分析系統(tǒng)問(wèn)題，合理設(shè)計(jì)管網(wǎng)和風(fēng)機(jī)、除塵器等動(dòng)力系統(tǒng)有直接的指導(dǎo)作用。本次項(xiàng)目的壓損計(jì)算，主要作用是查驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和各項(xiàng)參數(shù)的合理性。系統(tǒng)壓損包含有物料

25、（煙絲）輸送部分壓損H1和尾氣（輔助）部分壓損H2兩部分。H1是由煙絲經(jīng)過(guò)喂絲機(jī)絲管卷煙機(jī)集絲箱的路徑過(guò)程中產(chǎn)生的，H2則是煙絲卸料之后含塵空氣經(jīng)過(guò)匯集管總管除塵器風(fēng)機(jī)排出管的路徑產(chǎn)生的壓損。圖 1.3風(fēng)力送絲系統(tǒng)圖單臺(tái)卷煙風(fēng)送控制的研究。風(fēng)速檢測(cè)裝置是檢測(cè)風(fēng)速大小，該信號(hào)送至PLC通過(guò)和設(shè)定值比較PID計(jì)算后輸出控制EP閥，從而達(dá)到風(fēng)速大小，穩(wěn)定的控制。該裝置內(nèi)部的取壓口長(zhǎng)期處在含塵空氣中，如果由于粉塵堵塞，會(huì)造成風(fēng)速檢測(cè)不準(zhǔn)，控制失調(diào)。1.5.2 本文研究目標(biāo)本文以浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司寧波卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目為例，結(jié)合現(xiàn)代卷煙工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的要求和風(fēng)力送絲系統(tǒng)的現(xiàn)狀、特點(diǎn)，

26、探討如何對(duì)第二代風(fēng)力送絲系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到或接近第三代系統(tǒng)的水平。具體體現(xiàn)在：實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制監(jiān)視功能、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（MES）的通訊功能；提高風(fēng)力送絲系統(tǒng)的穩(wěn)定性（回風(fēng)管風(fēng)速控制在：121米/秒）。1.6 本文組織結(jié)構(gòu)本文將詳細(xì)介紹卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)。第一章緒論闡述了課題的來(lái)源及意義，詳細(xì)分析了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，課題的提出并論證了論文研究的價(jià)值所在，提出了本文研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)。最后對(duì)本文的主要工作及章節(jié)安排進(jìn)行了說(shuō)明。第二章本章介紹了風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)所涉及到的概念和相關(guān)的技術(shù)。重點(diǎn)敘述了系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)所用到的六西格瑪方法論、PLC控制技術(shù)、OPC體系架構(gòu)等內(nèi)容，為系統(tǒng)的優(yōu)

27、化和實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。第三章首先簡(jiǎn)單介紹了風(fēng)力送絲系統(tǒng)所基于的系統(tǒng)環(huán)境。通過(guò)運(yùn)用六西格瑪分析得出風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)是需要通過(guò)硬件手段和軟件手段雙方面結(jié)合完成的，硬件的優(yōu)化是比較明確的，本文將不做重點(diǎn)描述，本文重點(diǎn)描述軟件方面的改善，包括：增加上位機(jī)系統(tǒng)和PLC程序的修改。進(jìn)行了用戶需求分析、功能分析、界面需求分析，在此基礎(chǔ)上又介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的和開(kāi)發(fā)環(huán)境。第四章對(duì)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了描述，闡述了上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖，明確上位機(jī)系統(tǒng)需設(shè)計(jì)的模塊，指出PLC程序如何優(yōu)化，給出了“PLC站點(diǎn)參數(shù)表”和“發(fā)送接收地址表”為系統(tǒng)的具體提供基礎(chǔ)。第五章是本文的重點(diǎn)。本章主要分兩部分對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行闡述

28、。第一部分闡述了對(duì)上位機(jī)系統(tǒng)的配置和上位機(jī)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。第二部分主要闡述了PLC程序的修改過(guò)程。第六章依據(jù)六西格瑪方法，只有經(jīng)過(guò)C（控制）階段項(xiàng)目才是完美的，核算了為寧波卷煙廠創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，以及估算能夠?yàn)槠渌頍煆S創(chuàng)造的價(jià)值。第七章是全文的總結(jié)，并展望了未來(lái)。1.7 本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了課題的來(lái)源及意義，詳細(xì)分析了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，課題的提出并論證了論文研究的價(jià)值所在，提出了本文研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)。第2章 系統(tǒng)相關(guān)理論基礎(chǔ)與技術(shù)本文論述的課題是卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)，利用六西格瑪方法對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，而且本系統(tǒng)是架構(gòu)在PLC、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊的一個(gè)控制管理系統(tǒng)。對(duì)此，我們?yōu)榱鞲瘳敺椒?/p>

29、、PLC、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、的相關(guān)理論作一個(gè)介紹。2.1 六西格瑪方法六西格瑪13-14是一套系統(tǒng)的、集成的業(yè)務(wù)改進(jìn)方法體系，是旨在持續(xù)改進(jìn)企業(yè)業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)客戶滿意的方法。它通過(guò)系統(tǒng)地、集成地采用業(yè)務(wù)改進(jìn)流程，并對(duì)現(xiàn)有過(guò)程進(jìn)行過(guò)程界定（define）、測(cè)量（measure）、分析（analyze）、改進(jìn)（improve）、控制（control）簡(jiǎn)稱(chēng)DMAIC流程，消除過(guò)程缺陷和無(wú)價(jià)值作業(yè)，從而提高質(zhì)量和服務(wù)、降低成本、縮短運(yùn)轉(zhuǎn)周期，達(dá)到客戶完全滿意，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是實(shí)施6管理的重要工具，以數(shù)字來(lái)說(shuō)明一切，所有的生產(chǎn)表現(xiàn)、執(zhí)行能力等，都量化為具體的數(shù)據(jù)，成果一目了然。我們可以從各種統(tǒng)

30、計(jì)報(bào)表中找出問(wèn)題在哪里，真實(shí)掌握系統(tǒng)的缺陷情況等，而優(yōu)化的成果，如成本節(jié)約、質(zhì)量提升等，也都以統(tǒng)計(jì)資料與財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)為依據(jù)。2.1.1 系統(tǒng)過(guò)程界定（define）過(guò)程界定（define）是六西格瑪DMAIC方法的第一步驟，也是非常重要的一步。六西格瑪項(xiàng)目是從界定階段開(kāi)始的，一般說(shuō)來(lái)，在初選出項(xiàng)目時(shí)，對(duì)欲解決的問(wèn)題往往僅有比較宏觀的考慮。我們需要通過(guò)界定階段的工作，明確問(wèn)題或者流程輸出Y及其測(cè)量，明確Y的標(biāo)準(zhǔn)。我們還需要明確項(xiàng)目的關(guān)注領(lǐng)域和主要流程，將項(xiàng)目界定在一個(gè)比較合理的、可以把握的范圍之內(nèi)。通過(guò)界定階段的工作，我們要明確項(xiàng)目的目標(biāo)，測(cè)算項(xiàng)目預(yù)期收益，確定項(xiàng)目核心團(tuán)隊(duì)成員等。一些工具和方法，將

31、幫助團(tuán)隊(duì)完成上述工作。常用的方法和工具有：顧客需求（VOC）分析、卡諾模型（Kano model）、SIPOC分析、相關(guān)方分析、排列圖等。所有這些工作的結(jié)果，將納入項(xiàng)目立項(xiàng)表（Project charter）或特許任務(wù)書(shū)的文件，并得到主管領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)。2.1.2 系統(tǒng)測(cè)量（measure）測(cè)量階段是DMAIC過(guò)程的第二個(gè)階段，它既是界定階段的后續(xù)活動(dòng)，也是連接分析階段的橋梁。測(cè)量是項(xiàng)目工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是以事實(shí)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)管理的具體體現(xiàn)。從測(cè)量階段起就要開(kāi)始收集數(shù)據(jù)，并著手對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過(guò)測(cè)量階段的數(shù)據(jù)收集和評(píng)估工作，可以獲得對(duì)問(wèn)題和改進(jìn)機(jī)會(huì)的定量化認(rèn)識(shí)，并在此基礎(chǔ)上獲得項(xiàng)目實(shí)施方面的信息。正如

32、前面所指出的，任何過(guò)程的輸入輸出關(guān)系均可以表達(dá)為：Y=f(X)式中，Y為過(guò)程的輸出結(jié)果；X為影響Y的過(guò)程輸入。正是那些關(guān)鍵的輸入變量X決定了輸出變量Y。六西格瑪項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程，就是不斷地揭示兩者之間關(guān)系的過(guò)程。測(cè)量階段的工作重點(diǎn)是在界定階段工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確Y的測(cè)量，并通過(guò)收集X和Y的測(cè)量數(shù)據(jù)，定量化地描述Y。特別是通過(guò)過(guò)程分析，認(rèn)識(shí)Y的波動(dòng)規(guī)律，揭示過(guò)程改進(jìn)的機(jī)會(huì)，識(shí)別實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的可能途徑和改進(jìn)方向。在這個(gè)階段，需要大量的工具和方法幫助項(xiàng)目我們完成上述工作。比如，各種過(guò)程分析工具，文檔和圖形分析工具以及過(guò)程能力分析方法等。為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，我們還需要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的能力做出評(píng)估

33、。2.1.3 系統(tǒng)分析（analyze）分析階段是DMAIC各個(gè)階段中最難以預(yù)見(jiàn)的階段。我們所使用的方法將在很大程度上取決于所涉及的問(wèn)題與數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。在這階段，DMAIC我們應(yīng)詳細(xì)研究資料，增強(qiáng)對(duì)過(guò)程和問(wèn)題的理解，進(jìn)而識(shí)別問(wèn)題的原因，使用各分析步驟來(lái)尋找“問(wèn)題根源”。有時(shí)，問(wèn)題的根本原因是顯而易見(jiàn)的，此時(shí)，我們能很快通過(guò)分析找到；有時(shí)，影響問(wèn)題的原因很多，而且非常復(fù)雜，多年來(lái)許多人都根據(jù)他們習(xí)慣的方法去工作，而沒(méi)有考慮和證明其合理性。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，我們可能需要花幾周或更長(zhǎng)的時(shí)間，使用各種工具和試用各種不同的觀點(diǎn)去分析，才可能得出正確的結(jié)果。我們用循環(huán)分析方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)原因的探索。這個(gè)循環(huán)從數(shù)

34、據(jù)的測(cè)量開(kāi)始，通過(guò)對(duì)過(guò)程的分析，提出對(duì)原因的初始推測(cè)或者假設(shè)；接著收集和關(guān)注更多數(shù)據(jù)和其他看的見(jiàn)的證據(jù)，對(duì)這些推測(cè)或者假設(shè)做出進(jìn)一步的判斷；分析循環(huán)繼續(xù)進(jìn)行，各種假定不斷地被確認(rèn)或被拒絕，直到真正的問(wèn)題根源通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析被明確識(shí)別出來(lái)。分析步驟中最大的挑戰(zhàn)之一是正確使用工具，能夠用簡(jiǎn)單工具找到根本原因，就不用復(fù)雜工具。有時(shí)原因是深藏而不易識(shí)別的，有時(shí)問(wèn)題與其他較多因素相關(guān)聯(lián)而被糾纏混雜在一起，這是就需要用到更高級(jí)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)或其他管理技術(shù)來(lái)確定和驗(yàn)證根本原因15。2.1.4 改進(jìn)（improve）通過(guò)前面三個(gè)階段的項(xiàng)目工作，我們對(duì)要解決的問(wèn)題以及引起該問(wèn)題產(chǎn)生的根本原因等有了比較準(zhǔn)確的把握，

35、奠定了從根本上解決這些問(wèn)題的基礎(chǔ)。至此，我們進(jìn)入了關(guān)鍵性的“改進(jìn)”階段。改進(jìn)階段的目標(biāo)是形成針對(duì)根本原因的最佳解決方案，并且驗(yàn)證這些方案是否有效的。一般來(lái)說(shuō)，為了達(dá)到上述目的，需要完成以下方面的工作：1) 產(chǎn)生解決方案。通常這些解決方案的產(chǎn)生需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)和對(duì)流程的認(rèn)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)等。2) 評(píng)價(jià)解決方案。改進(jìn)方案產(chǎn)生后，需要對(duì)其優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)。一般將從改進(jìn)方案的可行性、成本投入、周期等方面，評(píng)價(jià)改進(jìn)方案的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。3) 完成改進(jìn)方案的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。一個(gè)好的改進(jìn)方案，是不能夠以給顧客或企業(yè)帶來(lái)較高的風(fēng)險(xiǎn)為代價(jià)的。4) 改進(jìn)方案有效性驗(yàn)證。任何改進(jìn)方案均需要驗(yàn)證其有效性，才能最終被確認(rèn)為團(tuán)隊(duì)將采取的方案。2.

36、1.5 控制（control）作為DMAIC過(guò)程的最后一個(gè)階段，控制十分關(guān)鍵。要保持改進(jìn)的成果，需要將改進(jìn)階段對(duì)流程的修改或新的流程作業(yè)指導(dǎo)書(shū)納入作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和受控的文件體系，并建立過(guò)程控制系統(tǒng)?？刂齐A段的主要目的是避免回到舊的習(xí)慣和程序，對(duì)人們的工作方式形成長(zhǎng)期影響并得以保持。我們不僅需要測(cè)量和監(jiān)視結(jié)果，還要不斷說(shuō)服和推銷(xiāo)觀念，兩者都是必要的。六西格瑪控制細(xì)節(jié)應(yīng)該包括：1) 建立監(jiān)視過(guò)程，明確已經(jīng)取得的改進(jìn)。2) 制定應(yīng)變方案。3) 確定關(guān)鍵控制點(diǎn)、控制參數(shù)和控制方法。4) 形成新的程序文件或作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2.2 西門(mén)子PLC S7-200 SIMATIC S7-200 PLC16 是超小型化的PL

37、C，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。PLC工作原理（如圖2.1）：當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。圖 2.1 PLC的組成框圖 PLC編程語(yǔ)言：根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)制定的工業(yè)控制編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)（IEC1131-3），PLC有五種標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言：梯形圖語(yǔ)言（LD）、指令表語(yǔ)言（IL）、功能模塊語(yǔ)言（FBD）、順序功能流程圖語(yǔ)言（SFC）、結(jié)

38、構(gòu)文化本語(yǔ)言（ST）。梯形圖語(yǔ)言（LD）是PLC程序設(shè)計(jì)中最常用的編程語(yǔ)言。它是與繼電器線路類(lèi)似的一種編程語(yǔ)言。由于電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語(yǔ)言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。梯形圖編程語(yǔ)言（如圖2.2）的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。梯形圖編程語(yǔ)言與原有的繼電器控制的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，應(yīng)用時(shí)，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對(duì)待。圖 2.2 PLC梯形語(yǔ)言Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)

39、絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu),而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了控制器請(qǐng)求訪問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程,如果回應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求,以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。當(dāng)在Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí),此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上,包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)

40、展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測(cè)的方法。標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口,它定義了連接口的針腳、電纜、信號(hào)位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)?？刂破魍ㄐ攀褂弥鲝募夹g(shù)，即僅設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：主機(jī)和可編程儀表。典型的從設(shè)備：可編程控制器。主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信,從設(shè)備返回消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的

41、數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤檢測(cè)域。從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和錯(cuò)誤檢測(cè)域。如果在消息接收過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立錯(cuò)誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去17。PROFIBUS，是一種國(guó)際化開(kāi)放式不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS傳送速度可在 9.6kbaud12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車(chē)間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車(chē)間級(jí)

42、監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Open System Interconnection-OSI）作為參考模型的。該模型共有七層，第一層為物理層，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，第三六層末使用，第七層為應(yīng)用層。1) PROFIBUSDP：定義了第一二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說(shuō)明了各種不同PROFIBUSDP設(shè)備的設(shè)備行為。 2) PROFIBUSFMS：定義了第一二七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（

43、Fieldbus Message Specification - FMS）和低層接口(Lower Layer Interface LLI)。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴(lài)設(shè)備的第二層訪問(wèn)接口。 3) PROFIBUSPA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUSDP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC11582標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過(guò)總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)18。 2.3 上位機(jī)系統(tǒng)可編程邏輯控制器PLC作為一種高性能的控制裝置，在控制領(lǐng)域已經(jīng)得到了

44、廣泛應(yīng)用，在使用PLC的控制方式中，上位監(jiān)控系統(tǒng)是其中重要組成部分。目前PLC與上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）通信方式主要有以下幾種：1) 通過(guò)PLC開(kāi)發(fā)商提供的系統(tǒng)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)適配器，構(gòu)成特定公司產(chǎn)品的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，其通信協(xié)議不公開(kāi)?；ヂ?lián)通信必須使用開(kāi)發(fā)商提供的上為組態(tài)軟件，并采用支持相應(yīng)協(xié)議的外設(shè)。這種方式顯示畫(huà)面和功能往往難以滿足不同用戶的需要。2) 購(gòu)買(mǎi)通用的上位組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)上為機(jī)與PLC的通信。利用PLC廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)通信口或由用戶自定義的自由通信口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC互聯(lián)通信。這種方式不需要增加投資，特別適合小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。WinCC 19 (Window s Control Center,窗口控制中

45、心)是西門(mén)子公司實(shí)現(xiàn) PLC與上位機(jī)之間通信及上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面制作的組態(tài)軟件，WinCC為在標(biāo)準(zhǔn) PC和W indowsXP環(huán)境下實(shí)現(xiàn) HMI(人機(jī)界面 )的功能。SIMATICWinCC是第一個(gè)使用最新的 32位技術(shù)的過(guò)程監(jiān)視系統(tǒng)。搶先式多任務(wù)的特點(diǎn)適合于對(duì)過(guò)程事件的快速反應(yīng)。WinCC是一個(gè)開(kāi)放的HM I軟件，可與世界上主要控制器廠商的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。它與 SIMATIC- S5/S7/505系列的通信接口，如 Profibus、FDL、DP、DDE、OPC等都包括在 WinCC基本軟件包中。此外,其他的通信接口，如 FMS、 PMC、 SIPART DR或連接其他廠商控制器的接口(AEG

46、，Modicon，AllenBredlly，GE-Fanuc，M itsubishi)在 WinCC的可選功能中提供。另外，它隨系統(tǒng)而擴(kuò)展,包括運(yùn)行版和開(kāi)發(fā)完全版。在容量上分為 128、 256、1024和64個(gè)PowerTag變量，指來(lái)自控制器和外部過(guò)程的變量(內(nèi)部變量不計(jì)算在內(nèi))。WinCC允許將一個(gè)32位的模擬量的PowerTag變量分為獨(dú)立的32個(gè)數(shù)字量，使用上與正常數(shù)字量的 PowerTag變量相同。因此可提供給整個(gè)過(guò)程的 I/O點(diǎn)數(shù)比所標(biāo)的 PowerTag變量數(shù)多?？傊?，WinCC將Windows應(yīng)用程序的現(xiàn)代體結(jié)構(gòu)與使用方便的圖形設(shè)計(jì)程序結(jié)合在一起，能很方便地生成人機(jī)界面,建立

47、完整的過(guò)程監(jiān)控解決方案。各系統(tǒng)集成商還可以將WinCC作為其系統(tǒng)的擴(kuò)展基礎(chǔ),通過(guò)開(kāi)放接口開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用軟件。OPC20以O(shè)LE、COM（組件對(duì)象模型Component Object Model）和DCOM（分布式組件對(duì)象模型）技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶/服務(wù)器（Client/Server）模式，定義了一套適于過(guò)程控制應(yīng)用，支持過(guò)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)、報(bào)警、事件與歷史數(shù)據(jù)訪問(wèn)等功能的接口，便于不同供應(yīng)商的軟硬件實(shí)現(xiàn)“即插即用”的連接與系統(tǒng)集成。作為工業(yè)控制系統(tǒng)的一種核心數(shù)據(jù)交換技術(shù)，OPC標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用在許多領(lǐng)域，并且其功能還在不斷豐富發(fā)展之中。OPC適合于應(yīng)用在很短事件內(nèi)更新過(guò)程數(shù)據(jù)的工業(yè)場(chǎng)合。OPC接口可以適

48、用在數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)和管理控制臺(tái)之間，從數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)或分布式控制系統(tǒng)（DCS）將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁呒?jí)的客戶應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，還可以實(shí)現(xiàn)PLC、DCS、FCS（Fieldbus Control System）等不同類(lèi)型控制系統(tǒng)和設(shè)備的集成。甚至只要在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)上建立OPC規(guī)范，OPC客戶就可以與實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。OPC接口還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把最下層的控制設(shè)備的原始數(shù)據(jù)提供給作為OPC客戶端的應(yīng)用程序，也適用于應(yīng)用程序和物流設(shè)備的直接連接，OPC是具有高度柔性的接口標(biāo)準(zhǔn)，屏蔽不同系統(tǒng)之間的差異，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，所以可以應(yīng)用于多鐘場(chǎng)合。COM 是一種發(fā)展軟件組件的方法，所謂的軟件

49、組件，是指一個(gè)可以提供應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、以及其它組件服務(wù)的二進(jìn)制可執(zhí)行程序。事實(shí)上，發(fā)展自訂的 COM 對(duì)象就好象是在建構(gòu)一套可以動(dòng)態(tài)執(zhí)行的對(duì)象導(dǎo)向 API 一般。你可以在應(yīng)用程序執(zhí)行的時(shí)期隨意拼上或移除所需要的組件。依據(jù) COM 這樣的概念，發(fā)展應(yīng)用程序就像是堆積木一樣，每一個(gè) COM 組件就是一塊積木，你可以利用各式各樣不同的積木，拼湊出你所需要的應(yīng)用程序。在實(shí)作上，COM 透過(guò)一組一組的接口 (Interface) 提供服務(wù)，所有 COM 組件的使用者，都必須透過(guò)這些 Interface 來(lái)使用組件提供的功能。OPC 的規(guī)格中便定義了許多 OPC Server （如圖2.3）應(yīng)該提供的

50、 Interface，要撰寫(xiě)一個(gè) OPC Server 的 COM 組件，你必須在你的組件中加入這些接口，并提供它們的實(shí)作，Client 便可以透過(guò)這些接口，操作連接到 OPC Server 的硬件裝置，這也就是 OPC Server/Client 運(yùn)作的方式18。圖 2.3 OPC Server/Client 運(yùn)作的方式OPC客戶機(jī)（如圖2.4和2.5）是訪問(wèn)過(guò)程數(shù)據(jù)、消息和OPC服務(wù)器歸檔的應(yīng)用程序，而OPC服務(wù)器則是處理過(guò)程數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序、各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)的接口之間的中間設(shè)備，它提供給不同制造商的應(yīng)用程序一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口，它有三層接口，依次呈包含關(guān)系。圖 2.4 OPCSer

51、ver OPCGroup OPCItem 關(guān)系OPC Server/Client （如圖2.5）是一套利用微軟的 COM/DCOM 技術(shù)達(dá)成工業(yè)自動(dòng)化資料取得的架構(gòu)。OPC Server 提供了許多的接口，Client 端通過(guò)這些接口，可以取得與 OPC Server 相連的硬件裝置的信息，而無(wú)須了解這些硬件裝置的細(xì)節(jié)信息。也就是說(shuō)，程序設(shè)計(jì)者可以使用相同的程序代碼，操作不同的硬件裝置，充分達(dá)成 software reuse 的理想。同時(shí)，由于 COM/DCOM 已實(shí)作了網(wǎng)絡(luò)部分的細(xì)節(jié)，也使得 Client 對(duì) OPC Server 進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)非常容易，使程序設(shè)計(jì)者很容易地達(dá)成遠(yuǎn)程控制的目標(biāo)

52、。圖 2.5 OPC 體系結(jié)構(gòu)2.4 C語(yǔ)言隨著微型計(jì)算機(jī)的日益普及，出現(xiàn)了許多C語(yǔ)言版本。由于沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn), 使得這些C語(yǔ)言之間出現(xiàn)了一些不一致的地方。為了改變這種情況，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究所(ANSI)為C語(yǔ)言制定了一套ANSI標(biāo)準(zhǔn)，成為現(xiàn)行的C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。C語(yǔ)言是世界上最流行、使用最廣泛的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之一。在操作系統(tǒng)和系統(tǒng)使用程序以及需要對(duì)硬件進(jìn)行操作的場(chǎng)合，用C語(yǔ)言明顯優(yōu)于其它高級(jí)語(yǔ)言，以前有許多大型應(yīng)用軟件都是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的（由于面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的出現(xiàn)，大型軟件轉(zhuǎn)由C+、JAVA、C#再配合C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)；C語(yǔ)言在面對(duì)大型的軟件開(kāi)發(fā)時(shí)，會(huì)顯得有些吃力）C語(yǔ)言繪圖能力強(qiáng)，具有可移植性，并具

53、備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫(xiě)系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動(dòng)畫(huà)。它是數(shù)值計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言。在本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，C語(yǔ)言主要用于腳本的開(kāi)發(fā)，用于圖形編輯器的動(dòng)作編輯器21-22。創(chuàng)建C動(dòng)作的一般步驟如下：1) 打開(kāi)圖形編輯器。2) 選擇期望的屬性或事件。3) 編寫(xiě)執(zhí)行期望計(jì)算的函數(shù)主題、動(dòng)作。4) 翻譯已完成的函數(shù)。5) 對(duì)于為對(duì)象屬性創(chuàng)建的C動(dòng)作，必須定義觸發(fā)器。對(duì)于為對(duì)象事件創(chuàng)建的C動(dòng)作，由于事件本事就是觸發(fā)器，所以不用再定義觸發(fā)器。6) 通過(guò)單擊動(dòng)作編輯器的確定按鈕，可將已編寫(xiě)的C動(dòng)作放置在期望的屬性或事件處。通過(guò)C動(dòng)作動(dòng)態(tài)化的屬性或事件將用在綠色箭頭標(biāo)記。全局腳本編輯器。全局腳本編輯器用于創(chuàng)建

54、項(xiàng)目函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)和動(dòng)作。建立項(xiàng)目函數(shù)的步驟如下：1) 打開(kāi)全局腳本編輯器。2) 選擇項(xiàng)目函數(shù)條目，創(chuàng)建新項(xiàng)目函數(shù)的基本框架。3) 項(xiàng)目函數(shù)可以完全由用戶進(jìn)行配置，沒(méi)有不能編譯的代碼段。編寫(xiě)函數(shù)標(biāo)題，且函數(shù)必須有一個(gè)名稱(chēng)，以便C動(dòng)作或其他函數(shù)調(diào)用。此外，必須指定返回值和函數(shù)所需的傳遞參數(shù)。4) 編寫(xiě)函數(shù)主題。5) 編譯已完成的函數(shù)。6) 與描述一起定義一個(gè)口令，以保護(hù)項(xiàng)目函數(shù)免遭未授權(quán)人員訪問(wèn)。7) 完成的項(xiàng)目函數(shù)用適合的名稱(chēng)進(jìn)行保護(hù)。2.5 本章小結(jié)本章介紹了風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)所涉及到的概念和相關(guān)的技術(shù)。重點(diǎn)敘述了系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)所用到的六西格瑪方法論、PLC控制技術(shù)、OPC體系架構(gòu)等內(nèi)容，

55、為系統(tǒng)的優(yōu)化和實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。第3章 系統(tǒng)優(yōu)化分析3.1 系統(tǒng)概述風(fēng)力送絲系統(tǒng)是數(shù)字化卷煙工廠打造的一部分，系統(tǒng)已經(jīng)不是原先簡(jiǎn)單的送絲功能。風(fēng)力送絲系統(tǒng)是企業(yè)MES（生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)）一部分，必須具備數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等功能。MES系統(tǒng)即制造執(zhí)行系統(tǒng) (manufacturing execution system， 簡(jiǎn)稱(chēng)MES)美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR(Advanced Manufacturing Research)將MES定義為“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車(chē)間層的管理信息系統(tǒng)”,它為操作人員/管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶需求等

56、)的當(dāng)前狀態(tài)。MES的定位，是處于計(jì)劃層和現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)車(chē)間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺(tái)上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設(shè)備故障分析、網(wǎng)絡(luò)報(bào)表等管理功能，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接可以同時(shí)為生產(chǎn)部門(mén)、質(zhì)檢部門(mén)、工藝部門(mén)、物流部門(mén)等提供車(chē)間管理信息服務(wù)。系統(tǒng)通過(guò)強(qiáng)調(diào)制造過(guò)程的整體優(yōu)化來(lái)幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實(shí)時(shí)化的ERP/MES/SFC信息體系。3.2 系統(tǒng)優(yōu)化點(diǎn)分析對(duì)浙江中煙寧波卷煙廠的風(fēng)力送絲系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)用六西格瑪方法論，在M（測(cè)量）階段進(jìn)行過(guò)程能力分析、Pareto圖分析和FEMA分析后得出快贏機(jī)會(huì)改進(jìn)

57、的項(xiàng)目（見(jiàn)表3.1）和需要做進(jìn)一步分析項(xiàng)目（見(jiàn)表3.2）。表 3.1快贏機(jī)會(huì)改進(jìn)項(xiàng)目表快贏機(jī)會(huì)改進(jìn)序號(hào)潛在過(guò)程故障模式主因措施1有故障未及時(shí)維修，無(wú)法了解準(zhǔn)確的故障信息。由于控制站點(diǎn)過(guò)于分散，給維修帶了很大不便，不符合現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展所需。開(kāi)發(fā)上位機(jī)，遠(yuǎn)程控制。2補(bǔ)風(fēng)風(fēng)速檢測(cè)傳感器不準(zhǔn)補(bǔ)風(fēng)、回風(fēng)管風(fēng)速檢測(cè)傳感器未校準(zhǔn)對(duì)所有補(bǔ)風(fēng)、回風(fēng)管風(fēng)速檢測(cè)傳感器校準(zhǔn)一邊?；仫L(fēng)管風(fēng)速檢測(cè)傳感器不準(zhǔn)3集絲箱漏風(fēng)集絲箱密封圈破損檢查所有機(jī)組的集絲箱，對(duì)有破損的密封圈進(jìn)行更換4回風(fēng)管PID調(diào)節(jié)有誤回風(fēng)管PID參數(shù)設(shè)置不合理重新設(shè)置相應(yīng)的PID參數(shù)5風(fēng)速校準(zhǔn)方法有誤風(fēng)速校準(zhǔn)缺乏有效輔助工具開(kāi)發(fā)風(fēng)速儀測(cè)量專(zhuān)用輔助工具針對(duì)上述5點(diǎn)采取了如下相應(yīng)具體措施：1) 開(kāi)發(fā)上位機(jī)，遠(yuǎn)程控制。實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀