吴长爱 WU Zhang-ai；曾海苓 ZENG Hai-ling；刘银初 LIU Yin-chu
（江西中烟井冈山卷烟厂，吉安 343100）
（Jinggangshan Cigarette Factory of China Tobacco Jiangxi Industrial LLC，Ji´an 343100，China）
摘要： 文章基于制丝线管理目标需求进行系统目标分析，分解系统结构并且进行优化设计，旨在改善制丝线管控目标控制效果，提高生产效能。
Abstract： Based on the requirements of the management and control target of primary processing line, this paper analyzes the system target, disintegrates the system structure and carries on the optimal design to improve the effect of the management and control of primary processing line and the production efficiency.
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关键词 ： 卷烟企业；制丝线管控；设计；分析
Key words： cigarette factory；management and control of primary processing line；design；analysis
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）34-0220-02
作者简介：吴长爱（1976-），女，江西吉安人，江西中烟井冈山卷烟厂助理工程师，从事企业设备管理工作。
1 制丝线管理目标需求概述
近年来，伴随着自动化控制技术的迅猛发展，尤其是信息技术的快速发展，工业自动化和管理信息化的结合已成为工控系统的发展趋势。烟草行业制丝线工艺配方也出现了新特点、新变化，对制丝工艺过程提出了提质降耗、改善品质、配方精确、管控一体的要求。因此，本系统采用集中——分散型工业总线控制方式，将网络、通讯、PLC和检测等多个专业领域整合成灵活便捷的软件模块，以满足用户个性化的管理需求，即满足工艺要求的精确控制系统和现代化的管理信息系统。
生产管理是根据生产的需要，将管理系统中各个相应的模块组织起来，形成生产监控系统可识别的生产计划。生产计划经根据工艺的需要进行分解，形成生产任务，生产任务在制丝线上是指工艺段上每一个投料批次的信息集合，是完成一次生产过程所需要的执行数据信息的载体，生产线上所有工艺段的生产任务构成了生产线的生产计划。生产计划对于生产线组织生产来说只是作产量上的需求，要使生产计划可执行则需要把计划信息转换为生产线的生产任务信息。
1.1 设备控制层管理需求 设备控制层由Profinet将各控制段组织起来，实现对现场的数据采集、报警、控制、连锁等功能，以及PLC与车间监控服务器的数据交换功能，各控制器之间的通信、连锁由工业以太网来完成，每一个PLC作为基于CBA的一个iMAP组。现场操作站选用落地式工业触摸计算机操作台。在PLC的编程上，采用灵活的模块式结构，便于在实现分组加工时工艺过程的实现。
1.2 生产设备管理需求 制丝线的生产形式是流程方式，它的生产是以批次来衡量的（ISAS88批次控制国际标准），每一个生产任务就是一个批次，生产任务是批次生产任务的简称。当一个生产批次产生时，对于现在制丝线相对复杂的分组加工模式，相应地对应该批次的生产牌号、生产路径、生产参数、配方参数等将根据生产模型同时确定，因此对于集中监控系统和生产管理系统来说，只需要知道该批次对应的生产模型就行了。设备管理设计思想是基于生产线设备档案基础信息，对设备运行状态、设备故障、日常保养维护及设备维修等有关信息进行整理、收集和简单的分析，以最终达到保持设备完好率，充分发挥其效能的目的，同时也为设备预防维护管理提供基础数据。课题将分析该模块的三个主要功能：设备点检功能、停机管理功能和过程能力指数功能。设备管理技术同时将所有备品备件进行归档处理分析，做到备品备件充足的同时又不浪费资源，有效地保证设备的完整，降低设备停机率。
1.3 质量数据管理需求 质量是所有制造行业都关注的重点问题。当产品质量出现问题后就要在产品的生产过程中寻找问题并解决问题，而数据采集产生的实时数据信息是庞大的数据体，需要分析的数据分类也是很多的（如：工艺参数数据、控制参数数据、设备运行数据等）。
根据物料的流向，产品质量发生问题后需要向前追踪后续工艺过程中可能发生的情况并马上作出相应的调整（如：改变设定参数），同时也要向后追踪找到是那一个工艺环节的什么问题造成质量问题。
基于生产任务的生产管理系统给产品追踪提供了技术前提，监控网络中采集到的关键过程数据都是带有任务信息的，可以建立过程点和生产任务的关联。但是由于分组加工的生产方式的引入，模块的组合带来了产品信息跟踪的难度，一个批次的模块任务可能被用以生产其他几个批次的成品。针对这一问题在管理系统中设计了双向跟踪技术，当生产线处于分组加工方式运行时，管理系统也能够精确计算各个模块掺配时相应的参数界线、物料界线和状态界线，实现全过程的产品双向追踪。
2 系统目标分析
制丝线控制系统主要由设备控制层、集中监控层、生产管理层三层体系结构构成。
设备控制层：各工艺段设备以固定的工艺控制程序完成生产，控制各个数字开关量和温度、流量等技术参数。通过现场操作站显示生产数据和设备工作状态，设置或修改技术参数。
集中监控层：分段监控与集中管理共同作用，对整线实施集中控制，优化配方管理，报警显示，采集记录工艺参数；接收生产管理信息，为生产管理系统提供参数信息供其分析统计。
生产管理层：基于整个成品烟丝生产流程，归类并综合分析物流数据，以达成生产管理、设备管理、质量管理、工艺管理等目的；为企业级的MES系统 提供生产参数，协助企业实时掌握生产状况，做出正确的生产决策。
3 系统总体设计原则与依据
根据制丝线控制系统的特色，把本系统定位于高度实现信息共享、提高产品产量和质量、维持生产安全平稳、合理利用能源、挖掘企业潜力、提高整体效益为目标，是一套依托新技术、瞄准高水平的集成控制系统。整个项目的设计总体要求：性能稳定、技术先进、管理层、监控层、设备层层次清晰、数据流向合理、网络安全性高、维护简单方便。在本技术方案的设计中，充分考虑对设备的自动控制和烟厂管理的需要，系统设计着重考虑系统的先进性、兼容性、标准化、易用性、易维护性、模块化、参数化、智能化、柔性化、安全性、可靠性、经济性和可扩展性。
4 系统结构
4.1 系统总体设计 ①采用以太网组成的星形网络，响应速度快；②设备控制层与生产管理层设置在不同的网段，通过物理隔绝，保证各层之间的功能独立，同时减少整个设备控制网络的负荷；③网络设备采用双路供电，保证整个网络的可用性。
本课题还从网络主要参数，如网络吞吐量和网络复杂等多个方面分析了该网络的主要优点，从理论上分析了本课题建立的系统网络的优越性。
4．2 系统总体网络拓扑 根据制丝生产线总体规划和设备特点，结合目前烟草行业比较成熟的自动控制技术，以太网网络架构以环形和星形网为主，采用工业以太网交换机、以太网电缆构成网络主要部件，构建ProfiNet一网到底的以太网网络构架，满足接入多个以太网节点的需求，同时提高整个网络的安全性、可靠性，实现各工艺段内的数据采集、监控和控制，并无缝实现设备管理层、监控系统和生产管理系统的连接。
制丝车间现场建立多环网，采用SIEMENSSCANLANC
EX414-3E工业以太网交换机，将所有ProfiNet主节点通过星形网络连接方式归属于主干网交换机。控制网和信息网分开，减少控制主干网的网络负荷，现场信息网同样采用1000M光纤环网，工艺段现场操作站配置双网卡，一块设置接入ProfiNet主干网络，一块设置接入管理以太网中，实现对生产线的数据采集和信息监控。所有工艺段PLC均配置ProfiNet网卡，在满足制丝线内部信息通讯的基础上，实现生产控制、信息连锁等必要信息的网络通讯。制丝车间设立两个独立的集中控制室，分工不同，通过ProfiNet与底层控制系统连接，同时通过管理以太网实现与厂级信息系统和MES系统的通讯。
5 小结
本文首先分析了卷烟企业制丝线管控系统目标需求，并对制丝线管控系统的总体结构进行设计分析，确定了总体设计目标和设计原则。
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参考文献：
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[2]张忠恕.浅谈制丝线设备管理信息化运用的主要技术[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（07）.
[3]崔升，韦小玲.新制丝加工质量评价模式的设计与应用[J].大众科技，2011（10）.