【正文】 答辯日期：  Optimization and Implementation of Tobacco Pneumatic Conveying System for Cigarette Factory Author’s signature: Supervisor’s signature: Thesis reviewer 1： Thesis reviewer 2： Thesis reviewer 3： Thesis reviewer 4： Thesis reviewer 5： Chair： (Committee of oral defence)Committeeman 1： Committeeman 2： Committeeman 3： Committeeman 4： Committeeman 5： Date of oral defence： 浙江大學(xué)研究生學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。本人授權(quán) 浙江大學(xué) 可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索和傳播，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文?；趪鴥?nèi)卷煙廠不可能對原有風(fēng)力送絲系統(tǒng)進(jìn)行換代的現(xiàn)狀，同時又要滿足現(xiàn)代化工廠的生產(chǎn)和設(shè)備管理之所需。從而提高風(fēng)力送絲系統(tǒng)的穩(wěn)定性（回風(fēng)管風(fēng)速控制在：12177。在“十五”技改中，廠房進(jìn)行了接長，并增加了2套卷煙機(jī)組，送絲管路距離大大增加，風(fēng)速控制更加不穩(wěn)定，故障率也大大增加，為此顧客抱怨不斷。 卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)項目概述卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)（pneumatic conveying system of cuttobacco）主要是指煙絲依靠負(fù)壓風(fēng)力為載體，煙絲實現(xiàn)從喂絲機(jī)（制絲車間）到卷煙機(jī)（卷包車間）的遠(yuǎn)距離輸送控制系統(tǒng)（）。高效節(jié)能便于物料輸送和回收、為無泄漏輸送。對于煙草物料(葉片，煙絲，煙梗等)的收集、運(yùn)輸、加工以分選，采用氣力輸送可以減少物料的損傷及污染[4]。當(dāng)前小車輸送方式陸續(xù)被風(fēng)力送絲所取代，生產(chǎn)規(guī)模稍大的卷煙工業(yè)企業(yè)都已經(jīng)使用了風(fēng)力送絲系統(tǒng)。強(qiáng)調(diào)的是實現(xiàn)煙絲輸送的功能，減輕勞動強(qiáng)度為目的，開始向自動化方向轉(zhuǎn)化。寧波卷煙廠95技改式選用的風(fēng)力送絲系統(tǒng)就是NEO公司生產(chǎn)的。1米/秒，而且系統(tǒng)更加節(jié)能，穩(wěn)定大大提高，基本上處于免維護(hù)狀態(tài)，具備遠(yuǎn)程控制功能，給系統(tǒng)的維護(hù)和調(diào)整帶來極大便利。假如換代則會造成以下幾方面的問題：1) 全廠停產(chǎn)。3) 所需時間長。雖然已進(jìn)入到21世紀(jì)，但還是未進(jìn)行換代?；趪鴥?nèi)卷煙工業(yè)企業(yè)不可能對原有風(fēng)力送絲系統(tǒng)進(jìn)行換代的現(xiàn)狀，同時又要滿足現(xiàn)代化工廠的生產(chǎn)和設(shè)備管理之所需。5) 與廠級MES系統(tǒng)通訊的數(shù)據(jù)：每臺卷煙機(jī)組的風(fēng)速，狀態(tài)和報警記錄圖 風(fēng)力送絲系統(tǒng)的系統(tǒng)（）參數(shù)研究。H1是由煙絲經(jīng)過喂絲機(jī)—絲管—卷煙機(jī)集絲箱的路徑過程中產(chǎn)生的，H2則是煙絲卸料之后含塵空氣經(jīng)過匯集管—總管—除塵器—風(fēng)機(jī)—排出管的路徑產(chǎn)生的壓損。 本文研究目標(biāo)本文以浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司寧波卷煙廠風(fēng)力送絲系統(tǒng)的優(yōu)化與實現(xiàn)項目為例，結(jié)合現(xiàn)代卷煙工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的要求和風(fēng)力送絲系統(tǒng)的現(xiàn)狀、特點，探討如何對第二代風(fēng)力送絲系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化與實現(xiàn)，以達(dá)到或接近第三代系統(tǒng)的水平。第一章緒論闡述了課題的來源及意義，詳細(xì)分析了國內(nèi)外現(xiàn)狀，課題的提出并論證了論文研究的價值所在，提出了本文研究內(nèi)容和目標(biāo)。第三章首先簡單介紹了風(fēng)力送絲系統(tǒng)所基于的系統(tǒng)環(huán)境。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1章 緒論第五章是本文的重點。第六章依據(jù)六西格瑪方法，只有經(jīng)過C（控制）階段項目才是完美的，核算了為寧波卷煙廠創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)價值，以及估算能夠為其他卷煙廠創(chuàng)造的價值。對此，我們?yōu)榱鞲瘳敺椒?、PLC、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、的相關(guān)理論作一個介紹。我們可以從各種統(tǒng)計報表中找出問題在哪里，真實掌握系統(tǒng)的缺陷情況等，而優(yōu)化的成果，如成本節(jié)約、質(zhì)量提升等，也都以統(tǒng)計資料與財務(wù)數(shù)據(jù)為依據(jù)。我們還需要明確項目的關(guān)注領(lǐng)域和主要流程，將項目界定在一個比較合理的、可以把握的范圍之內(nèi)。所有這些工作的結(jié)果，將納入項目立項表（Project charter）或特許任務(wù)書的文件，并得到主管領(lǐng)導(dǎo)的批準(zhǔn)。通過測量階段的數(shù)據(jù)收集和評估工作，可以獲得對問題和改進(jìn)機(jī)會的定量化認(rèn)識，并在此基礎(chǔ)上獲得項目實施方面的信息。測量階段的工作重點是在界定階段工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確Y的測量，并通過收集X和Y的測量數(shù)據(jù)，定量化地描述Y。為了保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，我們還需要對測量系統(tǒng)的能力做出評估。有時，問題的根本原因是顯而易見的，此時，我們能很快通過分析找到；有時，影響問題的原因很多，而且非常復(fù)雜，多年來許多人都根據(jù)他們習(xí)慣的方法去工作，而沒有考慮和證明其合理性。分析步驟中最大的挑戰(zhàn)之一是正確使用工具，能夠用簡單工具找到根本原因，就不用復(fù)雜工具。改進(jìn)階段的目標(biāo)是形成針對根本原因的最佳解決方案，并且驗證這些方案是否有效的。改進(jìn)方案產(chǎn)生后，需要對其優(yōu)劣進(jìn)行評價。4) 改進(jìn)方案有效性驗證。控制階段的主要目的是避免回到舊的習(xí)慣和程序，對人們的工作方式形成長期影響并得以保持。3) 確定關(guān)鍵控制點、控制參數(shù)和控制方法。PLC工作原理（）：當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。梯形圖語言（LD）是PLC程序設(shè)計中最常用的編程語言。　梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點是，梯形圖中的能流不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，應(yīng)用時，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對待。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行集中監(jiān)控。當(dāng)在Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時,此協(xié)議決定了每個控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識別按地址發(fā)來的消息，決定要產(chǎn)生何種行動。標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用RS232C兼容串行接口,它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。典型的主設(shè)備：主機(jī)和可編程儀表。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯誤檢測域。PROFIBUS傳送速度可在 ~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動時，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國際標(biāo)準(zhǔn)，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Open System InterconnectionOSI）作為參考模型的。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說明了各種不同PROFIBUS－DP設(shè)備的設(shè)備行為。 3) PROFIBUS－PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS－DP協(xié)議。 上位機(jī)系統(tǒng)可編程邏輯控制器PLC作為一種高性能的控制裝置，在控制領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，在使用PLC的控制方式中，上位監(jiān)控系統(tǒng)是其中重要組成部分。2) 購買通用的上位組態(tài)軟件，實現(xiàn)上為機(jī)與PLC的通信。SIMATICWinCC是第一個使用最新的 32位技術(shù)的過程監(jiān)視系統(tǒng)。此外,其他的通信接口，如 FMS、 PMC、 SIPART DR或連接其他廠商控制器的接口(AEG，Modicon，AllenBredlly，GEFanuc，M itsubishi)在 WinCC的可選功能中提供。因此可提供給整個過程的 I/O點數(shù)比所標(biāo)的 PowerTag變量數(shù)多。作為工業(yè)控制系統(tǒng)的一種核心數(shù)據(jù)交換技術(shù)，OPC標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用在許多領(lǐng)域，并且其功能還在不斷豐富發(fā)展之中。OPC接口還可以通過網(wǎng)絡(luò)把最下層的控制設(shè)備的原始數(shù)據(jù)提供給作為OPC客戶端的應(yīng)用程序，也適用于應(yīng)用程序和物流設(shè)備的直接連接，OPC是具有高度柔性的接口標(biāo)準(zhǔn)，屏蔽不同系統(tǒng)之間的差異，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口，所以可以應(yīng)用于多鐘場合。依據(jù) COM 這樣的概念，發(fā)展應(yīng)用程序就像是堆積木一樣，每一個 COM 組件就是一塊積木，你可以利用各式各樣不同的積木，拼湊出你所需要的應(yīng)用程序。圖 OPCServer OPCGroup OPCItem 關(guān)系OPC Server/Client （）是一套利用微軟的 COM/DCOM 技術(shù)達(dá)成工業(yè)自動化資料取得的架構(gòu)。圖 OPC 體系結(jié)構(gòu) C語言隨著微型計算機(jī)的日益普及，出現(xiàn)了許多C語言版本。在操作系統(tǒng)和系統(tǒng)使用程序以及需要對硬件進(jìn)行操作的場合，用C語言明顯優(yōu)于其它高級語言，以前有許多大型應(yīng)用軟件都是用C語言編寫的（由于面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)的出現(xiàn)，大型軟件轉(zhuǎn)由C++、JAVA、C再配合C語言開發(fā)；C語言在面對大型的軟件開發(fā)時，會顯得有些吃力）C語言繪圖能力強(qiáng)，具有可移植性，并具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動畫。2) 選擇期望的屬性或事件。對于為對象事件創(chuàng)建的C動作，由于事件本事就是觸發(fā)器，所以不用再定義觸發(fā)器。全局腳本編輯器用于創(chuàng)建項目函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)和動作。編寫函數(shù)標(biāo)題，且函數(shù)必須有一個名稱，以便C動作或其他函數(shù)調(diào)用。6) 與描述一起定義一個口令，以保護(hù)項目函數(shù)免遭未授權(quán)人員訪問。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第3章 系統(tǒng)優(yōu)化分析第3章 系統(tǒng)優(yōu)化分析 系統(tǒng)概述風(fēng)力送絲系統(tǒng)是數(shù)字化卷煙工廠打造的一部分，系統(tǒng)已經(jīng)不是原先簡單的送絲功能。一個設(shè)計良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設(shè)備故障分析、網(wǎng)絡(luò)報表等管理功能，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接可以同時為生產(chǎn)部門、質(zhì)檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務(wù)。由于控制站點過于分散，給維修帶了很大不便，不符合現(xiàn)代企業(yè)發(fā)展所需。實現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的可視化、遠(yuǎn)程控制監(jiān)視、實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（MES）的通訊功能。3) 集絲箱密封圈檢查更換。5) 開發(fā)風(fēng)速校準(zhǔn)有效輔助工具。運(yùn)用方差分析方法，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)頻率對機(jī)組的風(fēng)速影響是不顯著的，即風(fēng)機(jī)頻率的設(shè)定值對機(jī)組的風(fēng)速是不相關(guān)聯(lián)的（）：圖 運(yùn)用方差分析方法，發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)頻率對機(jī)組壓力影響是顯著的，即風(fēng)機(jī)頻率的設(shè)定值對機(jī)組的壓力是相關(guān)聯(lián)的（）：圖 運(yùn)用方差分析方法，發(fā)現(xiàn)總管風(fēng)速對機(jī)組風(fēng)速影響是顯著的，即總管風(fēng)速的設(shè)定值對機(jī)組的風(fēng)速是相關(guān)聯(lián)的（）：圖 總管風(fēng)速和機(jī)組風(fēng)速關(guān)系圖機(jī)組風(fēng)速在剛要料瞬間存在沖高現(xiàn)象（），這也是風(fēng)速不穩(wěn)定的一種體現(xiàn)。 上位機(jī)系統(tǒng)需求分析 上位機(jī)系統(tǒng)的用戶分析用戶主要分為專業(yè)用戶和非專業(yè)用戶，以下是兩者的具體介紹：1) 專業(yè)用戶主要是指系統(tǒng)維護(hù)管理員即專業(yè)用戶（權(quán)限最高），主要是指電氣維修人員，具備查看和設(shè)定參數(shù)的權(quán)限，具體包括：查看總管風(fēng)速實時值和歷史曲線、報警等顯示；查看和調(diào)整每臺卷煙機(jī)組的風(fēng)速、閥門的實時、歷史曲線、狀態(tài)報警顯示；查看和調(diào)整每臺卷煙機(jī)組風(fēng)送調(diào)節(jié)的P參數(shù)，I參數(shù)和調(diào)節(jié)延遲時間。 上位機(jī)系統(tǒng)的功能分析風(fēng)力送絲系統(tǒng)主要實現(xiàn)送絲數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控功能，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制監(jiān)視功能、數(shù)據(jù)采集、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（MES）的通訊功能。2) 可以查看風(fēng)速實時值和歷史曲線、報警等信息。主頁面模塊：1) 風(fēng)機(jī)組模塊，對該模塊進(jìn)行監(jiān)視、控制。5) 登錄/注銷，對該模塊進(jìn)行登錄和注銷。2) 可以修改各機(jī)臺對應(yīng)的喂絲機(jī)號，需要權(quán)限管理。單機(jī)模塊：1) 分“基本界面”和“詳細(xì)界面”。2) “自動”、“手動”切換功能，“本地/遠(yuǎn)程”選擇功能。當(dāng)有報警出現(xiàn)時，在各個畫面上會出現(xiàn)一個閃爍的黃色圖標(biāo)，可進(jìn)入報警記錄畫面，站點模塊出現(xiàn)故障時，還會出現(xiàn)一個閃爍的紅色錯誤指示燈，和藍(lán)色的“復(fù)位按鈕”，可復(fù)位錯誤狀態(tài)。一個優(yōu)秀的用戶界面是一個直觀的、對用戶透明的界面，用戶在首次接觸了這個軟件后就覺得一目了然，可以方便地上手使用，帶給用戶良好的體驗，獲得愉悅的心情?；居脩艚缑嬖褪堑途鹊?，它表現(xiàn)的是界面背后的大致想法，而非細(xì)節(jié)。對專業(yè)用戶，系統(tǒng)的關(guān)鍵部件也要進(jìn)行培訓(xùn)，以提高系統(tǒng)的可維護(hù)性。方便企業(yè)管理人員和系統(tǒng)維護(hù)人員對風(fēng)力送絲系統(tǒng)更加直觀地掌握和了解，使維護(hù)更加便捷，產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步提升。4) 組態(tài)軟件：WINCC （亞洲版）。51浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 第4章 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計及PLC參數(shù)設(shè)計第4章 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計及PLC參數(shù)設(shè)計 上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計原則風(fēng)力送絲系統(tǒng)優(yōu)化的目的是通過增加上位機(jī)的方式，采用西門子PLC、OPC技術(shù)，利用企業(yè)MES的整體環(huán)境，對風(fēng)力送絲系統(tǒng)的運(yùn)行過程和結(jié)果進(jìn)行展示，對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。同時必須具有很強(qiáng)的實用性，提高工作效率。3) 系統(tǒng)具有安全性，風(fēng)送系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到卷包車間是否停產(chǎn)。通過增加上位機(jī)系統(tǒng)（），可以實現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的可視化、遠(yuǎn)程控制監(jiān)視、實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（MES）的通訊功能，從而提高維修的便捷性，提高設(shè)備的穩(wěn)定性。 PLC站點參數(shù)表對PLC站點參數(shù)表（）進(jìn)行整理，為上位機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計和PLC參數(shù)設(shè)計建立基礎(chǔ)。圖 上位機(jī)系統(tǒng)與WINLC之間是通過Industrial Ethernet連接（