【正文】 rver OPCGroup OPCItem 關(guān)系 16圖 OPC 體系結(jié)構(gòu) 17圖 22圖 22圖 總管風(fēng)速和機(jī)組風(fēng)速關(guān)系圖 23圖 23圖 29圖 34圖 35圖 36圖 36圖 38圖 “第1－12風(fēng)機(jī)組”按鈕事件創(chuàng)建 39圖 40圖 “PV實(shí)際值”的屬性修改 42圖 42圖 43圖 43圖 “SP棒圖”屬性修改 44圖 45圖 45圖 46圖 S7200程序修改 46表目錄表 20表 21表 24表 30表 PLC站點(diǎn)參數(shù)表 31表 OPC發(fā)送接收地址表 32表 48表 48表 、碎絲率對(duì)比表 49表 50VI浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1章 緒論第1章 緒論 課題來源及類型目前，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間靠風(fēng)力送到卷包車間概念提出的第二代產(chǎn)品?；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。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，無二次污染。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Doranzhi制出負(fù)壓氣力輸送裝置，以后氣力輸送在煙草行業(yè)獲得應(yīng)用[3]。小車送絲的輸送方式有個(gè)最大缺點(diǎn)就是在維護(hù)過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。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)等組成，每組可供十臺(tái)以內(nèi)卷煙機(jī)的用絲。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)，最典型的就是德國NEO公司的風(fēng)力送絲技術(shù)。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177。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。100萬箱/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4000萬元人民幣，因此投入成本非常高。鑒于以上原因，目前，國內(nèi)卷煙廠煙絲從制絲車間到卷包車間輸送的實(shí)現(xiàn)方式還是以第二代風(fēng)力送絲系統(tǒng)為主。例如：煙絲如何送到卷包車間、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題。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S7200的通信，模塊的狀態(tài)和故障報(bào)警。系統(tǒng)壓損包含有物料（煙絲）輸送部分壓損H1和尾氣（輔助）部分壓損H2兩部分。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)。 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)。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)化和實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)。8浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第4章 系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)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)。第二部分主要闡述了PLC程序的修改過程。18浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2章 系統(tǒng)相關(guān)理論基礎(chǔ)與技術(shù)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)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是實(shí)施6σ管理的重要工具，以數(shù)字來說明一切，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。我們需要通過界定階段的工作，明確問題或者流程輸出Y及其測(cè)量，明確Y的標(biāo)準(zhǔn)。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。從測(cè)量階段起就要開始收集數(shù)據(jù)，并著手對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。六西格瑪項(xiàng)目的實(shí)施過程，就是不斷地揭示兩者之間關(guān)系的過程。比如，各種過程分析工具，文檔和圖形分析工具以及過程能力分析方法等。在這階段，DMAIC我們應(yīng)詳細(xì)研究資料，增強(qiáng)對(duì)過程和問題的理解，進(jìn)而識(shí)別問題的原因，使用各分析步驟來尋找“問題根源”。這個(gè)循環(huán)從數(shù)據(jù)的測(cè)量開始，通過對(duì)過程的分析，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，直到真正的問題根源通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析被明確識(shí)別出來。至此，我們進(jìn)入了關(guān)鍵性的“改進(jìn)”階段。2) 評(píng)價(jià)解決方案。一個(gè)好的改進(jìn)方案，是不能夠以給顧客或企業(yè)帶來較高的風(fēng)險(xiǎn)為代價(jià)的。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)書納入作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和受控的文件體系，并建立過程控制系統(tǒng)。2) 制定應(yīng)變方案。S7200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(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。圖 PLC的組成框圖 PLC編程語言：根據(jù)國際電工委員會(huì)制定的工業(yè)控制編程語言標(biāo)準(zhǔn)（IEC11313），PLC有五種標(biāo)準(zhǔn)編程語言：梯形圖語言（LD）、指令表語言（IL）、功能模塊語言（FBD）、順序功能流程圖語言（SFC）、結(jié)構(gòu)文化本語言（ST）。　梯形圖編程語言（）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。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)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。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)。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)。PROFIBUS，是一種國際化．開放式．不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)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。第三到七層未加描述。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問接口。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)[18]。這種方式顯示畫面和功能往往難以滿足不同用戶的需要。WinCC [19] (Window s Control Center,窗口控制中心)是西門子公司實(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。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。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。OPC[20]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，定義了一套適于過程控制應(yīng)用，支持過程數(shù)據(jù)訪問、報(bào)警、事件與歷史數(shù)據(jù)訪問等功能的接口，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。甚至只要在數(shù)據(jù)庫系統(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)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。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。圖 OPC Server/Client 運(yùn)作的方式OPC客戶機(jī)（）是訪問過程數(shù)據(jù)、消息和OPC服務(wù)器歸檔的應(yīng)用程序，而OPC服務(wù)器則是處理過程數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序、各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和訪問這些數(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。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)。C語言是世界上最流行、使用最廣泛的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言之一。創(chuàng)建C動(dòng)作的一般步驟如下：1) 打開圖形編輯器。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。全局腳本編輯器。3) 項(xiàng)目函數(shù)可以完全由用戶進(jìn)行配置，沒有不能編譯的代碼段。5) 編譯已完成的函數(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)化和實(shí)現(xiàn)打下基礎(chǔ)?！ES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)車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。表 快贏機(jī)會(huì)改進(jìn)序號(hào)潛在過程故障模式主因措施1有故障未及時(shí)維修，無法了解準(zhǔn)確的故障信息?；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發(fā)風(fēng)速儀測(cè)量專用輔助工具針對(duì)上述5點(diǎn)采取了如下相應(yīng)具體措施：1) 開發(fā)上位機(jī)，遠(yuǎn)程控制。對(duì)每臺(tái)卷煙機(jī)回風(fēng)管的風(fēng)速利用testo512風(fēng)速儀分別測(cè)量9次，并記錄每次的測(cè)量值和傳感器顯示值，取其平均值，算其差值，然后進(jìn)行校準(zhǔn)。依據(jù)PID調(diào)節(jié)口訣進(jìn)行調(diào)整：參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查，先是比例后積分，最后再把微分加，曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大，曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳，曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降，曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)，曲線振蕩頻率快，先把微分降下來，動(dòng)差大來波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)，理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1。表 分析階段序號(hào)潛在過程故障模式主因解決途徑1除塵風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏小除塵風(fēng)機(jī)參數(shù)設(shè)置不合理進(jìn)一步分析除塵風(fēng)機(jī)壓力偏小2總管風(fēng)速設(shè)置偏高總管風(fēng)速設(shè)置不合理進(jìn)一步分析總管風(fēng)速設(shè)置偏低3回風(fēng)管控制程序有誤回風(fēng)管控制程序（PLC程序）設(shè)計(jì)不合理進(jìn)一步分析在A（分析）階段。在分析階段的基礎(chǔ)上，在I（改進(jìn)）階段利用單因子實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)以上三個(gè)問題分析得風(fēng)機(jī)頻率最佳設(shè)定值為48HZ、總管風(fēng)速設(shè)置為21米/秒、上次穩(wěn)定時(shí)（即結(jié)束時(shí)）的閥門開度為最佳設(shè)定值，： 需改進(jìn)項(xiàng)目表序號(hào) 潛在因子 改進(jìn)方式最佳參數(shù)1風(fēng)機(jī)頻率 通過DOE實(shí)驗(yàn)選取最佳加頻率48Hz2總管風(fēng)速設(shè)置 通過DOE實(shí)驗(yàn)選取最佳總管風(fēng)速設(shè)定值21米/秒3回風(fēng)管控制程序（閥門初始開度） 通過DOE實(shí)驗(yàn)選取最佳閥門初始開度上次穩(wěn)定時(shí)（即結(jié)束時(shí)）的閥門開度綜上所述，風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)是需要通過硬件手段和軟件手段雙方面結(jié)合完成的，通過六西格瑪方法分析得知，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。同時(shí)需要把相關(guān)信息反映到MES系統(tǒng)中。其主要功能包括：1) 滿足兩個(gè)角色，專業(yè)用戶和非專業(yè)用戶，以不同的角色登陸，可以看到自己的所需的信息。系統(tǒng)模塊主要分為：主頁面模塊、風(fēng)機(jī)組頁面模塊、單機(jī)模塊、總管風(fēng)機(jī)組模塊、趨勢(shì)圖模塊、報(bào)警模塊。4) 用戶管理，對(duì)該模塊進(jìn)行管理。風(fēng)機(jī)組頁面模塊：1) 顯示“Maker 1”到“Maker 24”的機(jī)臺(tái)，可進(jìn)入該記住的詳細(xì)監(jiān)控界面。5) 查看網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、報(bào)警記錄、回到主畫面功能。總管模塊：1) 可查看或修改總管的各項(xiàng)數(shù)據(jù)及參數(shù)，可進(jìn)入相應(yīng)機(jī)臺(tái)監(jiān)控畫面。報(bào)警模塊：查看各個(gè)時(shí)刻詳細(xì)的報(bào)警記錄，可確認(rèn)報(bào)警記錄。因此對(duì)他們而言，一個(gè)內(nèi)部設(shè)計(jì)良好但用戶界面不好的應(yīng)用程序仍然不是一個(gè)不好的程序。界面原型有助于用戶進(jìn)一步確定自己的需求，有助于用戶在項(xiàng)目進(jìn)行中盡早明確自己的需求，獲得更完整、更正確地需求和設(shè)計(jì)，縮短需求調(diào)查的周期。使用該系統(tǒng)的很多用戶都是非專業(yè)用戶，因此系統(tǒng)在開發(fā)時(shí)就要站在用戶角度來設(shè)計(jì)，在使用時(shí)要具備簡(jiǎn)單易懂等特性，在系統(tǒng)開發(fā)完成后制作系統(tǒng)使用說明書，并進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)。1米/秒）。3) 開發(fā)語言采用：C語言、梯形圖。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)目的和開發(fā)環(huán)境。因此系統(tǒng)要具有易維護(hù)性、安全性、共享性、易擴(kuò)展性等特性。2) 系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制，滿足專業(yè)用戶的需求，對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)過六西格瑪方法分析后，風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)在軟件方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)為：增加上位機(jī)系統(tǒng)和修改PLC原程序。因此需要通過對(duì)PLC的程序進(jìn)行修改，來提高風(fēng)速運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而提高煙絲的品質(zhì)。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)第5章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 上位機(jī)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境配置在WINCC 組態(tài)軟件中創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目名稱為“nb0613”的單用戶工程，在變量管理器中添加驅(qū)動(dòng)程序?yàn)椤癝IMATIC S7 Protocol ”，上位機(jī)系統(tǒng)與 WINLC PC 處理器之間就建立了連接關(guān)系（）。表 PLC站點(diǎn)參數(shù)表機(jī)臺(tái)號(hào)DP模塊DP號(hào)P值(BE)I值(BE)K(BE)N(BE)STTIMEDELAYTIMEP值(ME)I值(ME)K(ME)N(ME)SP(BE)SP(ME)SP(MAX)M01CPU21526530　　 8