引言

工業(yè)自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和信息技術對工業(yè)生產過程進行檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高質量、降低消耗和確保安全等目的的綜合性技術，包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三部分。目前，工業(yè)控制自動化技術不斷向智能化、網絡化和集成化方向發(fā)展。在工業(yè)現(xiàn)場的應用越來越廣泛，為企業(yè)信息化建設提供了技術支持。

隨著中國加入WTO以后和工業(yè)自動化技術不斷發(fā)展，煙草市場的逐步開放。國外煙草巨頭憑借其顯著的品牌競爭優(yōu)勢不斷擠占中國市場，中國煙草業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。與此同時，煙草行業(yè)內部改革力度也不斷加大，卷煙廠之間不斷整合，工商的分離，更是把煙草工業(yè)企業(yè)推上市場。煙草品牌競爭日趨激烈，面對經濟一體化、煙草國際化、信息網絡化的新形勢，中國煙草企業(yè)面臨著日益加重的來自國內外的雙重競爭。這場競爭不僅僅是人才、技術、產品質量、服務和市場的競爭，更是一場管理思想、經營理念的競爭。針對此種形勢，各卷煙廠都在加大信息化建設的步伐，爭取建立一個符合國際標準的、先進的IT系統(tǒng)，創(chuàng)建一個CIMS支持的數(shù)字化工廠。

卷煙廠信息化總體建設一般分為三層結構，上層為ERP（Enterprise Resourse Planning）系統(tǒng);中間層為MES（Manufacturing Execution System）系統(tǒng);底層為自動化集控系統(tǒng)。自動化集控系統(tǒng)共包括制絲集控系統(tǒng)、卷接包數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)、物流集控系統(tǒng)、動力能源集控系統(tǒng)四部分。卷接包數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)是聯(lián)系卷接包底層控制系統(tǒng)與MES系統(tǒng)的樞紐，通過其與生產車間自動化集控系統(tǒng)的無縫集成，可以提高管理部門與生產執(zhí)行部門之間的協(xié)同工作能力，保證生產全過程的協(xié)調運轉，改善卷接包車間的生產管理水平，實現(xiàn)生產過程的快速反應與敏捷制造，提高生產效率和產品質量。本系統(tǒng)的主要適用對象是卷接包車間和相關職能部門的管理人員，該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)卷包車間各類設備的數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)存儲功能、現(xiàn)場管理功能、機臺呼收功能、現(xiàn)場作業(yè)查詢，異常告警等功能，同時集成相關的其他系統(tǒng)，例如：物流集控系統(tǒng)、制絲集控系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)等數(shù)據(jù)集成。

卷接包數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)是采集反映卷煙、接嘴、包裝及輔助設備（包括濾嘴接收站、連接設備等）的實時運行狀態(tài)和生產狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)。采用先進的計算機軟件和硬件技術，充分利用生產設備已有的數(shù)據(jù)采集和管理功能的相關數(shù)據(jù)，通過對卷煙機、接嘴機、包裝機及配套設備控制系統(tǒng)的分析，對不滿足采集條件的局部檢測及控制設備進行技術升級改造，實現(xiàn)全面準確的數(shù)據(jù)采集。

該系統(tǒng)由三部分組成：為系統(tǒng)提供硬件支撐的硬件系統(tǒng)，由操作系統(tǒng)、開發(fā)平臺、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構成的系統(tǒng)軟件，應用軟件系統(tǒng)（見圖1）。

硬件系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集站、數(shù)據(jù)采集網絡、數(shù)據(jù)采集服務器、生產監(jiān)控終端和生產管理計算機組成。其中數(shù)據(jù)采集服務器包括數(shù)據(jù)庫服務器和應用服務器，由應用服務器實現(xiàn)現(xiàn)場信息的上傳和下發(fā)功能。

卷煙廠卷接包車間每組卷接包設備中為卷煙機、包裝機和輔助設備各配備一個數(shù)據(jù)采集站。各配備一臺西門子工業(yè)控制計算機進行設備本身檢測和控制部分的相關數(shù)據(jù)實時正確采集。再對各采集站進行采集。

現(xiàn)場卷煙機或包裝機上各檢測和控制部分通過CAN總線和PROFIBUS-DP總線與MLP操作界面完成通信，所有要監(jiān)控的數(shù)據(jù)和檢測數(shù)據(jù)實時采集到MLP上，各MLP監(jiān)控系統(tǒng)作為卷接包數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)的現(xiàn)場采集站，通過工業(yè)以太網把相應的檢測數(shù)據(jù)送相應的服務器進行處理、存儲，管理人員通過對現(xiàn)場MLP操作界面和生產監(jiān)控終端對采集到的數(shù)據(jù)進行分析、處理和操作，從而實現(xiàn)生產管理的信息化、現(xiàn)場化和數(shù)字化。

在進行網絡布線時，從卷煙廠計算機中心的主交換機上引網絡光纜到卷接包車間中控室的主交換機上，再從中控室的主交換機引1000M網線到防火墻，從防火墻引網絡光纜到現(xiàn)場的工業(yè)以太網主交換機，工業(yè)以太網主交換機與現(xiàn)場其他帶光口的工業(yè)以太網交換機通過網絡光纜組成光纖環(huán)網，現(xiàn)場不帶光口的工業(yè)以太網交換機通過超五類線連接到就近的帶光口工業(yè)以太網交換機上，各采集站通過超五類線連接到工業(yè)以太網交換機上，從而組成整個網絡（見圖2）。

防火墻的應用極大地提高了內部網絡的安全性，通過以防火墻為中心的安全方案配置，能將所有安全軟件（如口令、加密、身份認證、審計等）配置在防火墻上。并通過過濾不安全的服務而降低風險。由于只有經過精心選擇的應用協(xié)議才能通過防火墻，所以網絡環(huán)境變得更安全。

系統(tǒng)軟件

數(shù)據(jù)采集站軟件平臺的操作系統(tǒng)采用Windows XP Professional SP3。采集軟件采用Borland公司的面向對象開發(fā)軟件包delphi進行開發(fā)。現(xiàn)場管理程序采用java進行開發(fā)。監(jiān)控工作站軟件平臺采用 Wonderware，Invensys系統(tǒng)有限公司的Intouch10.0。服務器的操作系統(tǒng)采用MS Windows 2003企業(yè)版。管理軟件Web服務器軟件選用Tomcat;監(jiān)控系統(tǒng)Web發(fā)布績效管理軟件選用Wonderware，nvensys系統(tǒng)有限公司的 information server3.0，以滿足用戶能夠滿足訪問實時的生產與績效管理信息。

應用軟件

應用軟件體系結構選擇

應用軟件共分三部分：數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控和現(xiàn)場管理。

根據(jù)卷煙廠的實際應用環(huán)境，我們采用三層B/S應用體系結構，B/S（Browser/ Server模式）是隨著Internet技術的興起，對C/S結構的一種改進。在這種結構下，極少部分事務邏輯在前端（Browser）實現(xiàn)，軟件應用的業(yè)務邏輯完全在應用服務器端實現(xiàn)，用戶表現(xiàn)完全在Web服務器實現(xiàn)，客戶端只需要瀏覽器即可進行業(yè)務處理，是一種全新的軟件系統(tǒng)構造技術。大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。

與傳統(tǒng)的C/S結構，B/S具有以下優(yōu)勢：建設初期一次性投入成本;有效地保護了原有硬件設備投資;便于以后擴展與維護。

數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)方式選擇

采用遵循統(tǒng)一的業(yè)界標準即OPC Server的方式提供采集數(shù)據(jù)，OPC（OLE for Process Control）一種應用于工業(yè)和商用領域的開放式工業(yè)標準，應用該標準可進一步增強不同自動化設備生產商及計算機應用制造商之間的互操作性。它是基于 Windows的OLE（Object Linking and Embededing）、COM（Component Object Model）和DCOM（Distributed COM）技術。不論過程中采用什么軟件和技術，OPC為各種各樣的過程控制設備之間進行通訊提供了公用的接口，OLE/COM采用了一種客戶/服務器模式，具有語言無關性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點，OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場設備以何種設備存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，從而保證了軟件對客戶的透明性，使得用戶完全從底層的開發(fā)中脫離出來。采用OPC規(guī)范，在進行過程控制的硬件、軟件配置時，由于卷煙廠現(xiàn)有硬件設備（服務器）具有符合OPC 規(guī)范的驅動程序，能為支持OPC標準的客戶軟件所用，使傳統(tǒng)的復雜配置變?yōu)楹唵巍?/p>

該系統(tǒng)目前在卷煙廠運行穩(wěn)定，煙草行業(yè)發(fā)展較快，變數(shù)較大，隨著該廠新進設備的增加，隨時增加數(shù)據(jù)采集站，由于設計時考慮了符合MES系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集的要求，符合煙廠長期發(fā)展的信息化規(guī)劃這些因素，系統(tǒng)擴展方便，減輕了運行維護工作量。不同的卷煙廠，企業(yè)環(huán)境不同、總體化建設規(guī)范不同，對本系統(tǒng)的具體要求會有所不同。針對不同的卷煙廠需求，設計相應的系統(tǒng)集成方案，滿足卷煙廠企業(yè)信息化建設總體規(guī)范。

結語

在對卷接包數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)進行設計時，分別采用了工業(yè)以太網、數(shù)據(jù)交換、計算機信息、自動化儀器儀表和系統(tǒng)集成等自動化技術，成功實現(xiàn)了對卷煙廠卷接包車間自動化控制設備和檢測儀器儀表進行數(shù)據(jù)采集和管理。使自動化技術在工業(yè)生產現(xiàn)場得到了充分應用，提高了企業(yè)信息化建設技術前沿性。

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