江蘇南通大生集團二萬八細紗機車間聯網監控管理係統

一．引言
          當前工廠製造設備的自動化程度不斷提高，單機台的自動控製和方便的人機對話界麵使得生產更加穩定可靠，操作也變得簡單、愉快。但生產管理的日益複雜使得許多廠家迫切需要實現全自動化的生產管理。目前國內的軟件公司推出的許多ERP（企業資源管理）軟(ruan)件(jian)還(hai)隻(zhi)停(ting)留(liu)在(zai)工(gong)廠(chang)的(de)管(guan)理(li)層(ceng)數(shu)據(ju)的(de)處(chu)理(li)分(fen)析(xi)
，來(lai)自(zi)生(sheng)產(chan)現(xian)場(chang)的(de)數(shu)據(ju)仍(reng)然(ran)需(xu)要(yao)管(guan)理(li)員(yuan)手(shou)工(gong)輸(shu)入(ru)管(guan)理(li)層(ceng)數(shu)據(ju)庫(ku)
，這(zhe)種(zhong)手(shou)工(gong)輸(shu)入(ru)的(de)生(sheng)產(chan)數(shu)據(ju)具(ju)有(you)的(de)滯(zhi)後(hou)性(xing)使(shi)得(de)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)者(zhe)無(wu)法(fa)獲(huo)得(de)實(shi)時(shi)的(de)生(sheng)產(chan)信(xin)息(xi)，對(dui)生(sheng)產(chan)及(ji)時(shi)調(tiao)整(zheng)和(he)突(tu)發(fa)事(shi)件(jian)應(ying)變(bian)的(de)能(neng)力(li)不(bu)夠(gou)。本(ben)係(xi)統(tong)在(zai)現(xian)有(you)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)上(shang)如(ru)何(he)將(jiang)生(sheng)產(chan)數(shu)據(ju)歸(gui)入(ru)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)網(wang)絡(luo)並(bing)提(ti)供(gong)給(gei)企(qi)業(ye)內(nei)部(bu)管(guan)理(li)網(wang)絡(luo)，實(shi)現(xian)管(guan)理(li)網(wang)絡(luo)對(dui)生(sheng)產(chan)現(xian)場(chang)的(de)實(shi)時(shi)分(fen)析(xi)、預測方麵作了初步的嚐試。
二．項目簡介
          本項目為江蘇大生集團公司2002年新建二萬八千錠細紗機車間的聯網監控管理係統。公司原細紗機車間的生產管理繁瑣：抄表員手工記錄每車產量、負責每台車的工藝更改、手工統計各類報表、數據繁多、計算複雜、容易出錯。公司考慮到引進的山西經緯紡機的FA506細紗機均采用SIEMENS S7200控製係統，具備現場總線聯網的條件，因此公司希望將新車間的70台細紗機聯網（本項目已完成其中的60台細紗機聯網），通過車間中央監控計算機實現對所有細紗機運行狀況的實時監視，班產的自動計算、記錄，統一控製換班，統一管理生產工藝，自動報表打印，與上層管理網絡的數據交換等目標。
三．係統構成
（一）.細紗機聯網監控係統由以下各部分組成：
1．60台經緯FA506細紗機（其中30台帶SIEMENS MDV變頻
，另外30台不帶變頻）
2．PROFIBUS現場總線網絡：CP5611卡、CPU226+EM277、PROFIBUS網絡電纜
3．SIEMENS 工控機：SIMATIC RACK PC
4．SIEMENS PC BASED AUTOMATION COMPONENT : WINAC
5．上位機監控及數據處理軟件：由MICROSOFT ACCESS2000開發
係統構成如下圖：

單台細紗機控製櫃連接圖：

（二）.上位機軟件結構：
上位機軟件由以下兩部分組成：
1.西門子最近推出的基於PC自動化軟件：WINAC，其中包含了一個軟件控製器
，稱為WINLC（WINDOWS LOGIC CONTROLER）。它使用西門子PROFIBUS網卡如CP5611、CP5613作為PROFIBUS主站
，通過軟件直接驅動PROFIBUS網卡來控製外部的PROFIBUS從站
，如S7200係列的EM277模塊、S7300係列的ET200等。對於它的簡單配置如下圖所示：

2.數據庫和運行監控軟件：此軟件直接在Microsoft Access2000上開發
，即上圖所謂的第三方軟件，Access2000通過WINLC提供的S7data Control（ACTIVE X）控件與WINLC通訊，然後利用讀取的數據控製界麵的顯示及進行數據歸檔以進行報表處理。
（三）.本係統在STEP7中的組態
WINLC的編程工具是STEP7。在本係統中WINLC代表了一個S7300的軟件控製器（它類似於CPU315-2DP

，MPI地址為2，DP地址為1，CP5611卡的DP地址為0）
，在WINLC的DP網上掛接了60個EM277從站
，在數據通訊上WINLC將自己的I/O地址映射到S7200的V地址區域。下圖為本係統在STEP7中的組態：

 
WINLC為每個EM277分配了10個字節的輸入和10個字節的輸出，通過編碼依次讀取每台車的所有數據，然後將這些數據保存在數據塊中供ACCESS讀取
，同時判斷來自ACCESS的數據修改請求，並將數據傳送到特定的車台。

四．數據庫和運行監控軟件的結構和界麵：
本軟件在結構上主要由以下部分組成：
a)監控界麵部分：現場所有設備的運行狀態的更新顯示
b)生產報表部分：顯示
、統計和打印報表
c)數據分析部分：出示一些反映生產的綜合指標的分析結果
d)人員信息部分：管理所有人員的信息
e)生產設定部分：負責對設備、人員
、生產計劃的設定
f)工藝配方部分：執行工藝參數的上載下載和工藝儲存
g)用戶查詢部分：實現對生產狀況的即時動態查詢
h)工具箱部分：提供對數據庫的數據修複、壓縮
、和備份等功能
i)係統報警部分：根據設備狀態數據發出報警
j)係統提示部分：根據用戶的操作發出提示信息
以下作簡單介紹：

 係統登陸界麵：

   
 登陸對話框：

  
1．監控界麵部分
監控界麵顯示所有車台的實時運行狀態和數據，主要有係統當前所處班次和上崗班
、係統下次的班次和上崗班、各車台的運行狀態（包括：與上位機的通訊狀態、停車、高低速
、落紗、故障、）、各班的累計總產量
、各班當前班產、羅拉速度、錠子速度
、撚度
、變頻頻率

、細紗號數
、生產支別、粗紗錠量、牽伸倍數、定長、一落紗產量、一落紗的變頻頻率曲線、一落紗的羅拉轉速曲線及羅拉平均速度
、故障信息。
監控界麵對所有車台采用輪詢讀取。每台車的采樣頻率為12秒一次
，變頻頻率和羅拉轉速曲線也為12秒記錄一次。
如果遇改紗，將顯示改前和改後的不同支別的產量(亨司)。
監控界麵如下圖所示：
 

變頻曲線如下圖：

     
    對應的前羅拉轉速曲線：

    
2．生產報表部分
生產報表主要執行報表統計、曆史報表顯示、報表打印功能。
報表種類有：
設備利用：各班每台車的設備利用報表、各班每個擋車工的設備利用報表、每天各班每個落紗組的設備利用報表、每天設備利用報表、各班設備利用累計月報表、每天設備利用累計月報表。
產量分析：各班各車台產量報表，各班每個落紗組各支別的折合單產、生產效率月報表，各班各支別的折合單產、生產效率月報表
，每天各支別的折合單產
、生產效率月報表，各班各落紗組的生產量

、折合產量月報表、各班的生產量、折合產量月報表、每天的生產量
、折合產量月報表
、每天各班的細紗班組產量日報表
、每天各班的細紗班組產量月報表，每天各班各擋車工個人成績日報表
，每天各班各落紗工成績日報表、每天各班各擋車工個人成績月報表、每天各班各落紗工個人成績月報表。
生產報表如下圖所示

 
報表預覽如下圖所示：

 
報表統計如下圖：

 
查看每個班各車台的休止記錄：

 

3．人員信息部分：記錄生產人員信息以供報表統計界麵如下：

 

4．生產設定部分
生產設定包括：係統班次運轉、早中夜三班的上班時間、生產月的起止、各班落紗組區域分配

、各班落紗工所負責的車台分配
、各班擋車工所負責的車台分配、設備常數的設定、當前各車台生產支別的設定、計劃設定、月開工表設定。
係統班次運轉設定：

 
各班落紗組區域分配：
一種顏色代表一個落紗組

 
各班各擋車工區域設定：
一種顏色代表一個區域

 
各車台生產支別設定：
一種顏色代表一種支別
 

月開工表設定：
 

5、工藝配方部分：
工藝配方部分主要處理所有車的參數上下載及保存工藝。
界麵如下（帶變頻：1-30號車）：
 

LT-S曲線界麵：

 
用戶可以預先編輯幾條工藝曲線並保存到工藝庫中，需要時可以從工藝曲線庫導入並下載到某台車。曲線導入界麵：

 

yibanlaishuo，tongyishengchanzhibiedechetaijuyouxiangtongdegongyicanshu。yinciyonghukenengjiangxiangtongdecanshuxiazaidaoxuandingdemouxiechezhong。keyichengweigongyicanshudequnfagongneng,界麵如下：

 

不帶變頻的工藝參數界麵（31-60號車）：
 
             
6.數據分析部分：

 

7.係統報警部分：
係統報警部分負責對所有車台的運行狀態的報警。主要包括：緊急刹車、TD200參數改變、與上位機的通訊狀態、車台上反映的班次與上位機所處的班次比較、錠子速度
、羅拉速度
、牽伸倍數等報警。
界麵如下圖：

 

8.係統提示部分：
主要提示用戶需要進行某些操作，或者給出軟件操作的一些提示。
界麵如下：
 

五．結束語
         本項目於2002年10月份投入使用。目前係統運行良好、穩定，達到用戶預期的要求。因用戶的生產計劃預測數學模型還未建立
，軟件在生產計劃預測方麵有待改進。
六．應用體會
         此項目的完成得益於西門子公司提供的基於PC的自動化組件WINAC軟件
，在此項目中表現了該軟件的長期運行穩定性。在此項目中我們利用在ACCESS數據庫中內嵌WINAC提供的一個S7data control 控件來獲取WINAC的數據。ACCESS數據庫性能比較有限
，如果需要優化運行性能，可以采用VB加大型數據庫如Sybase等來開發。另外WINAC軟件也是一個OPC SERVER
，如果熟悉OPC技術，也可以直接利用OPC來獲取WINAC的數據。最後需要強調的是
，較多站點PROFIBUS-DP網絡的布線是否規範合理直接影響到以後網絡的正常運行，特別在本項目中整個車間有30台大功率變頻器同時運行的情況下更應該充分考慮電磁幹擾因素。