1 前言

    3M中國有限公司是我國特區(qū)外的第一家外資獨(dú)資企業(yè)，其生產(chǎn)的產(chǎn)品涵蓋各行各業(yè)達(dá)數(shù)萬種，由于市場的飛速發(fā)展，公司于九十年代末在上海松江又投資興建了第二座占地面積近14萬平方米的現(xiàn)代化工廠。隨著生產(chǎn)的不斷擴(kuò)大與生產(chǎn)工藝的不斷增加，我們發(fā)現(xiàn)原有的各車間分立式控制對于我們的故障診斷、工藝分析及質(zhì)量監(jiān)控都帶來了極大的制約，因此急需一個(gè)完善的廠級設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以進(jìn)行集中有效的監(jiān)控與管理。

    考慮到系統(tǒng)與母公司的通用性，我們選用了美國Intellution 公司工控軟件Fix32作為上位機(jī)的數(shù)據(jù)管理與監(jiān)控軟件，各車間的分立控制器由于均使用了AB公司的PLC5可編程控制器，因此可以通過其專用的DH+局域網(wǎng)聯(lián)到上位機(jī)。

    2 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

　　AB的DH+局域網(wǎng)最多可掛64個(gè)站，通訊速率根據(jù)傳輸距離（>300米）與主機(jī)型號(PLC-5/40, PLC-5/60)我們選用了57.6K，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為主/支干或雛菊鏈，由于原獨(dú)立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)上站點(diǎn)過多且考慮到連接距離的限制(<3048米)，我們將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)整合成三個(gè)獨(dú)立的DH+局域網(wǎng)，通過AB的1784-KTX(單通道)與1784-KTDX（雙通道）連到上位機(jī)服務(wù)器上，服務(wù)器選用了INTEL的LSDPI服務(wù)器，配置為PIII750、18.2GSCSI硬盤、384M ECC內(nèi)存，F(xiàn)ix32 最多可支持8個(gè)通道因此對于系統(tǒng)今后的擴(kuò)展顯得措措有余。對于各設(shè)備分立控制器原屬的局域網(wǎng)在合并后如果發(fā)生有站號相同必須作相應(yīng)調(diào)整以防止沖突，而網(wǎng)絡(luò)終端電阻亦須作相應(yīng)調(diào)整以適應(yīng)新網(wǎng)絡(luò)的通訊模式。

    系統(tǒng)的三個(gè)局域網(wǎng)分別包含了如下各獨(dú)立車間
 
    A) 原料處理車間，計(jì)有煉膠、混合、剝離等

    B) 生產(chǎn)車間，記有涂布、烘箱、廢氣處理、卷繞、貼合等
 
    C) 成品車間，記有預(yù)檢、防偽、切割、包裝、廢料處理等
   
    網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
 

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

    上位機(jī)對各車間生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與管理，并通過TCPIP協(xié)議與公司的企業(yè)網(wǎng)相聯(lián)，各授權(quán)的工程師、領(lǐng)班、維修員及生產(chǎn)經(jīng)理等則可以在自己與企業(yè)聯(lián)網(wǎng)的客戶機(jī)上訪問相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備了解生產(chǎn)進(jìn)程與設(shè)備狀況。系統(tǒng)將所有設(shè)備發(fā)生的報(bào)警、故障及遠(yuǎn)程修改均作實(shí)時(shí)打印以備案，同時(shí)上位機(jī)的退出運(yùn)行、死機(jī)或斷電等都不會(huì)影響各車間設(shè)備局域網(wǎng)的運(yùn)行，F(xiàn)ix32更能通過權(quán)限設(shè)置以阻止非法用戶將系統(tǒng)強(qiáng)行退出、更改數(shù)據(jù)等惡意操作，保證了系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

    3 應(yīng)用舉例

    3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控
 
    由于生產(chǎn)設(shè)備的相對分散性，工藝工程師、設(shè)備工程師、維修技術(shù)員、生產(chǎn)經(jīng)理等如果作一次生產(chǎn)輪巡需要花費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)間，因此我們給相關(guān)的工程師、維修部及生產(chǎn)經(jīng)理等人的辦公室電腦、手提電腦上安裝了Fix32軟件，由于公司內(nèi)的電腦均已經(jīng)聯(lián)上了內(nèi)部企業(yè)網(wǎng)，因此只要將上位機(jī)的IP地址加入到各電腦的網(wǎng)絡(luò)主機(jī)設(shè)置中去便可以順利地在各自的電腦上方便地觀察各車間生產(chǎn)設(shè)備的工作情況，對于一些授權(quán)的人員如維修部等還可以增加權(quán)限如報(bào)警復(fù)位、參數(shù)修改等。遠(yuǎn)程監(jiān)控的好處是可以滿足同時(shí)對各工藝流程進(jìn)行快速觀察，并及時(shí)幫助糾正錯(cuò)誤的生產(chǎn)參數(shù)設(shè)置。而生產(chǎn)經(jīng)理則當(dāng)出差在外的時(shí)候只要通過其手提電腦撥號連接到企業(yè)網(wǎng)便可以查看各車間的生產(chǎn)設(shè)備，做到無論何時(shí)何地都能及時(shí)了解工廠的生產(chǎn)情況。

    3.2 故障診斷與預(yù)防性維護(hù)

    由于工廠遠(yuǎn)在郊縣，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障需要及時(shí)處理時(shí)，相關(guān)設(shè)備工程師有時(shí)候不得不從市區(qū)趕往工廠，這樣不僅增加了設(shè)備停機(jī)時(shí)間從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下，而且這種結(jié)果常常是效率低下，耗時(shí)耗力。Fix32正好發(fā)揮了其遙測遙控(SCADA)系統(tǒng)的優(yōu)勢，當(dāng)接到設(shè)備故障信息時(shí)，相關(guān)的設(shè)備工程師首先打開家中的電腦，通過調(diào)制解調(diào)器撥號登陸到公司的企業(yè)網(wǎng)，再運(yùn)行Fix32軟件中的畫面程序查看相應(yīng)故障點(diǎn)，根據(jù)系統(tǒng)提供的故障及其他輔助信息并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)迅速判斷故障原因并找到解決方法，然后便可以從容地指導(dǎo)現(xiàn)場領(lǐng)班或維修技術(shù)員解決問題。實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的故障都可以通過這種遠(yuǎn)程診斷的方式予以解決，僅此一項(xiàng)便大大降低了生產(chǎn)成本。為了確保系統(tǒng)安全，我們在安全組態(tài)中指定除Fix32系統(tǒng)管理員外，其他任何遠(yuǎn)程登陸的授權(quán)用戶都只有觀看的權(quán)限而沒有修改的權(quán)限，而一些敏感工藝的畫面也可以被屏蔽掉以防止無關(guān)人員涉及，公司企業(yè)網(wǎng)則嚴(yán)格管理授權(quán)用戶組，并裝設(shè)了防火墻以阻止非法用戶的入侵。

　　由于Fix32的強(qiáng)大功能，我們將其接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行智能處理使它實(shí)現(xiàn)了預(yù)見性維護(hù)(PdM)的功能。當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)、起迄時(shí)間、數(shù)據(jù)值、數(shù)據(jù)描述等信息被一一打印出來，并且可以通過預(yù)先編輯的畫面將故障點(diǎn)的位置以圖形化的方式描述出來以供進(jìn)一步識別，用戶更可以通過程序預(yù)設(shè)的鏈接文件調(diào)出相關(guān)的故障描述文檔以供詳細(xì)識別多種故障原因并存的情形。

    3.3工藝分析

　　 鑒于生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)展及新工藝的層出不窮，如何通過分析歷史工藝數(shù)據(jù)以改進(jìn)現(xiàn)有工藝成了一大難題，傳統(tǒng)的方法是人工定時(shí)從生產(chǎn)線采集樣品與記錄工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析并將反饋結(jié)果用于工藝調(diào)整的依據(jù)，這種做法不僅分析周期長而且人工采集
數(shù)據(jù)帶來了很大的人為因素，因此造成了工藝改進(jìn)周期長且效果不佳。Fix32系統(tǒng)特有的歷史數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采樣功能發(fā)揮了強(qiáng)大優(yōu)勢，我們根據(jù)工藝工程師的要求篩選出需采樣的數(shù)據(jù)以3秒為周期進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣。當(dāng)然為了減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，有必要將采樣數(shù)據(jù)的時(shí)間做適當(dāng)?shù)南辔唤诲e(cuò)處理。采集到的數(shù)據(jù)歷史趨勢在Fix32的歷史顯示畫面中可以直觀地顯示出來，這還不夠，我們需要將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以確認(rèn)各工藝參數(shù)之間的相互作用。Fix32的歷史數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)可以直接輸出為文本文件，將文本文件中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入第三方的統(tǒng)計(jì)分析軟件中去如Minitab，接下來的工作便可交給它來完成，充分詳實(shí)的數(shù)據(jù)是統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可信度的關(guān)鍵。統(tǒng)計(jì)分析出的數(shù)據(jù)揭示了各工藝參數(shù)在生產(chǎn)中的相互作用與各自功能，由此幫助工藝工程師作出正確的調(diào)整方案，做到有的放矢。實(shí)踐證明，F(xiàn)ix32的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采樣給工藝分析帶來了極大的方便，它不僅幫助我們大大縮短了新工藝的生產(chǎn)周期，而且大大提高了新工藝的工藝調(diào)整的準(zhǔn)確性。

    3.4質(zhì)量跟蹤

    在生產(chǎn)中偶爾會(huì)遇到客戶投訴質(zhì)量問題，傳統(tǒng)的方法是通過產(chǎn)品的特定生產(chǎn)批號查到當(dāng)時(shí)的某些生產(chǎn)數(shù)據(jù)如生產(chǎn)日期、原料批號、質(zhì)檢員、操作員等，而實(shí)際發(fā)現(xiàn)除了這些問題外，還有許多關(guān)鍵因素如產(chǎn)品的理化特性(張力、涂布厚度、線速度、膠水粘度等)及生產(chǎn)環(huán)境(溫度、濕度、循環(huán)風(fēng)量等)在產(chǎn)品質(zhì)量上同樣也起著舉足輕重的作用，失去對這些因素的分析便失去了在質(zhì)量問題判斷上的全面性。Fix32的歷史數(shù)據(jù)記錄正好彌補(bǔ)了這方面的空白。我們將可能影響質(zhì)量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)也以3秒為單位每天24小時(shí)記錄，記錄的數(shù)據(jù)保存到光盤以利于長久保存和分析。這樣只要知道生產(chǎn)日期，我們便可以查尋到當(dāng)天所有記錄在案的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，F(xiàn)ix32支持最多8個(gè)數(shù)據(jù)在一個(gè)歷史畫面上同屏顯示，這樣便可以迅速幫助質(zhì)檢員判斷問題所在。

    實(shí)踐證明，遙測遙控系統(tǒng)投入運(yùn)行的兩年多來，一些疑難工藝問題、困擾多時(shí)的設(shè)備缺陷都獲得了成功解決，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。在生產(chǎn)設(shè)備分布較廣、質(zhì)量監(jiān)控要求較高或進(jìn)行新產(chǎn)品新工藝試運(yùn)行的場合，使用遙測遙控系統(tǒng)可以說是一種行之有效的方法，值得推廣。

    參考文獻(xiàn)：

    [1] Fix 電子圖書 Intellution 公司，1997

    [2] PLC-5系列可編程控制器硬件安裝手冊. AB上海技術(shù)中心