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煙草制絲線管控系統隨着我國加入世界貿易組織，中國煙草面臨越來越多的競爭和機遇，為了迎接這種 挑戰與機遇，在國家局的統一領導下，各煙廠都大力發展中式捲菸，研製和構建企業自 身最適合的產品工藝路線，實現產品的設計化，加工的精細化，控制的智能化，成本的節約化，以打造和發展中國特色的捲菸產品。
目錄
一、解決方案簡述
1、 方案簡介與功能目標
近幾年，隨着自動化控制技術的發展、特別是信息技術的快速發展，工業自動化[1]和 管理信息化的結合己成為工業控制系統的發展趨勢。以MRP II、ERP為代表的管理信 息系統，以及以PLC、DCS單元和柔性製造為代表的自動化技術，在製造行業已經大規 模應用。
一個完善的企業生產管理系統，普遍由以下三種軟件構成：以ERP、MRPII為代表 的企業管理軟件，以SCADA (數據採集與監視)、HMI (Human Machine Interface)為 代表的生產過程監控軟件，以及實現操作過程自動化、支持企業全面集成的MES軟件。
近幾年，煙草企業在信息化建設方面雖然有了一定的發展，但絕大多數還停留在行 業應用的基礎階段，遠遠沒有達到整合信息資源、輔助決策分析的目的。因此，對煙草 企業信息化建設的實施策略進行思考和探索，具有十分重要的現實意義.
《煙草制絲線管控系統方案》按照計算機軟硬件開發技術規範，將硬件、軟件、業 務、人員有機結合，形成一個先進、高效、可靠、功能完備的煙草制絲線管控系統。
2、 技術體系與技術特點
(1) 煙草制絲線管控系統邏輯層次結構
煙草制絲線管控系統共分三層：即設備層、集中監控層、生產管理層。
(2) 總體網絡架構
煙草制絲線管控系統電控網絡系統採用最新的PROFINET技術構建一網到底的工業以太網網絡架構。實現工藝段內的數據採集和控制，工藝段之間以及監控控計算機、 監控服務器等通過工業以太網實現數據通訊。數據庫服務器、管理系統應用服務器通過以太網進行數據交換。
由具有網絡管理功能和三層交換路由功能的工業以太網交換機組成集中監控層控 制主幹網作為車間級的主幹通訊網絡網，主要用於制絲控制系統各個工藝段之間的網絡 通訊和控制系統與集中監控系統間的通訊。網絡介質採用高速無干擾的多模光纖，構建 千兆高速網。
各工藝段內通過CPU的PROFINET接口進行網絡通訊，工藝段間及與上位監控系 統通過CP1543-1工業以太網卡進行網絡通訊。保證這兩個網絡分別在物理上處於不同 的網段上。
按照工藝段和各控制系統的控制範圍劃分，採用Scalence XM400系列交換機為各 工藝段控制系統構建星型控制子網絡，以提供各控制段主控器件和I/O站點間的網絡通 訊。
由具有網絡管理功能的匯聚交換機和核心交換機構成中控室萬兆光纖鏈路，匯聚交 換機與Scalence XM300交換機之間通過冗餘千兆光纖鏈路實現互聯。主要用於管理層 數據交互。網絡介質採用高速無干擾的多模光纖，構建千兆高速網。
為集中監控系統構建子網絡，該網絡一方面通過以太網交換機接入車間主幹網，完 成集中監控系統和控制系統間的網絡通訊；另一方面通過交換機與廠級網絡連接，為廠級數據通訊提供網絡接口。
集中監控層主幹網絡設備採用雙路供電，以保證網絡設備具備冗餘電源供應，確保 網絡的穩定可靠。
各控制工藝段以S7-1500系列CPU為核心，通過增設的CP網卡，藉助於控制主幹 網與中控系統和上下游工藝段進行信息交互和數據互鎖；設備控制層通過西門子X208 工業交換機與分布式10、單機設備進行通訊，各個網絡節點採用星型連接方式連接。
（3） 網絡結構的特點
煙草制絲線管控系統採用全工業以太網結構，I/O站點間的通訊、控制系統間的通 訊和監控系統與控制系統間的通訊均通過工業以太網完成。多種通訊方式（主要包括高 速小數據量I/O實時通訊和低速大數據量的通訊）在大量的I/O站點、主控器件和人機 界面之間進行，為保證生產線穩定可靠地運行和數據採集，首先必須得保證工業以太網 絡的高速和穩定的運行。因此對網絡的優化就顯得尤為重要，通過配置支持Profinet的 CPU和CP1543-1以太網卡，保證工藝段內網和車間數采網絡從硬件上隔離，可以有效 地控制網絡流量、提高網絡的安全性和穩定性。
同時將PLC上面的CP1543-1的1個網口與PLC自帶的Profinet接口相連，真正實現了一網到底。在該網絡中，具有3種類型的IP地址網段，1類是IO子網的網段（有 多少主站就有多少網段），2類是主站的網段，就1個；3類是交換機的網段，就1個。
（4） 控制功能
設備控制層採用西門子公司基於工業以太網的PROFINET總線控制方式，由 PROFINET工業以太網連接控制主站、現場I/O站等其它設備。
集中監控和管理人員操作的使用需要，要結合現代管理思想和最新計算機技術，建 立一個完善的集中監視和控制的系統，與現場設備層和生產管理層緊密結合，保證生產 的高效可靠運轉和數據的及時準確傳遞，使各級決策、管理和生產部門形成有機的整體, 組成一個完整的系統。
煙草制絲線管控系統作為廠級MES系統[2]重要組成部分，連接廠級MES與底層控制 系統，起到承上啟下的重要作用。它完成對整個成品煙絲生產過程的所有物流和信息流 的統一監控、管理和調度，採集生產現場實時數據，進行匯總統計分析，向廠級MES 系統反饋信息。接受廠級MES系統下發的生產計劃、調度和工藝指標等信息指導生產。
(5) 煙草制絲線管控系統創新點
系統實現管理層的虛擬化和遠程桌面功能，軟件選用VMware公司軟件，完成機器 的部署，軟件的二次開發和集成，以便用戶的後期維護。
煙草制絲線管控系統以工廠建模的車間信息數字化為基礎，生產建模五個層次的定 義與國際ISA95標準中的模型定義方式完全吻合，能夠根據車間的設備情況按照國際 ISA95標準對車間的生產情況進行動態的數字建模，整個平台的數據以數字模型為基礎， 因此本系統具有靈活的組態方式，便於系統的擴展與接口。
系統具有生產計劃輔助排產功能，排產功能實現不依賴第三方高級排產工具(APS)o 系統自動獲取MES系統計劃需求及相關生產模型，從各相關子系統獲取生產資源，與 本系統相結合，實現制絲線生產計劃的排程及信息閉環處理，並提供接口實現與MES 系統排產的無縫對接。
煙草制絲線管控系統通過對制絲車間生產設備運行在線式體檢，隨時獲知設備的運 行狀態，完成制絲車間設備的運行狀態診斷，從而為維護和保養工作提供預判數據，通 過配置相應的設備運行狀態監測系統，建立設備的全生命周期管理檔案，實現設備的全 生命周期管理，降低日常維護工作量及難度、減少維護費用、降低設備的故障率和停機 率。並在上位機系統有相應的數據支撐及畫面展現，方便現場操作和維護人員實時掌握 設備的運行狀態及健康程度。
隨着煙草加工工藝的發展，煙草制絲線變的越來越龐大，設備也變得種類繁多而分散，自動化控制方式也由原來單一的工業總線方式向工業以太網方式轉變，自動化控制 系統出現了又一個飛速發展期。
煙草制絲線管控系統，不僅是需要滿足生產和管理要求的，而且融入大量為實現制 絲生產的精細化加工、智能化控制、數字化管理的智能防錯輔助設備，這些防錯輔助設 備通過網絡不僅與底層電控系統緊密相關，同時與集控管理系統密不可分，三者共同協 作形成制絲車間防錯糾錯系統，嚴防生產事故。
為了使企業能夠更加高效的運營，煙草制絲線管控系統包含移動作業分系統，主要 用於以下兩方面應用：制絲車間設備維護系統，智能信息發布系統。
煙草制絲線管控系統採用面向SOA架構搭建捲菸廠制絲車間信息一體化平台，采 用EOS開發平台，ESB企業服務總線和BPS工作流引擎來搭建，形成一套成熟、穩定 的制絲車間信息一體化集成平台。
制絲車間業務需求的不斷的發展，對流程的管理和定製提出了更高的要求，一體化 的捲菸廠制絲生產管理系統平台需要能夠方便的定製和管理業務流程，這是「流程化」 服務的關鍵。煙草制絲線管控系統採用基於SOA的BPS平台，將業務流的管理獨立於 具體業務，以標準接口為業務提供業務流服務。
二、應用案例簡述
1、 案例名稱與實施時間
案例名稱：湖北中煙工業有限責任公司武漢捲菸廠易地技改項目制絲管控系統
起止時間：2016年04月至今
2、 應用創新與技術亮點
公司結合當前工業控制領域先進的控制技術，設計的武漢捲菸廠易地技術改造項目 制絲集控系統中具有如下幾點特色：先進性、兼容性、標準化、易用性、易維護性、模塊化、參數化、智能化、柔性化、安全性及可靠性、經濟性、可擴展性。
3、 實施效果與示範意義
本項目的技術創新點，主要體現在「企業架構規劃技術」方面，集成平台側重於企 業各業務子系統間的整合，主要以ESB服務總線和業務流程管理平台為主，企業未來 眾多業務系統的建設，面臨着跨系統業務處理和數據交換的需求，通過統一的集成平台， 能夠方便、快速的實現系統間接口整合，對外提供統一的訪問渠道，提供統一門戶，統 一流程中心和統一接口服務等。綜合展現整合多個業務系統，提供集成的、可配置的、 個性化的、隨需應變的工作空間和訪問信息資源的統一入口，提供單點登錄等服務。業務集成通過統一的流程平台可以實現多應用，多業務域共享流程平台，實現跨系統跨組織的端到端流程集成，打通豎井式應用和部門管理的壁壘。