一．引言
          當(dāng)前工廠制造設(shè)備的自動(dòng)化程度不斷提高，單機(jī)臺(tái)的自動(dòng)控制和方便的人機(jī)對(duì)話界面使得生產(chǎn)更加穩(wěn)定可靠，操作也變得簡(jiǎn)單、愉快。但生產(chǎn)管理的日益復(fù)雜使得許多廠家迫切需要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的生產(chǎn)管理。目前國(guó)內(nèi)的軟件公司推出的許多ERP（企業(yè)資源管理）軟件還只停留在工廠的管理層數(shù)據(jù)的處理分析，來(lái)自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)仍然需要管理員手工輸入管理層數(shù)據(jù)庫(kù)，這種手工輸入的生產(chǎn)數(shù)據(jù)具有的滯后性使得生產(chǎn)管理者無(wú)法獲得實(shí)時(shí)的生產(chǎn)信息，對(duì)生產(chǎn)及時(shí)調(diào)整和突發(fā)事件應(yīng)變的能力不夠。本系統(tǒng)在現(xiàn)有的控制系統(tǒng)上如何將生產(chǎn)數(shù)據(jù)歸入現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)并提供給企業(yè)內(nèi)部管理網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)管理網(wǎng)絡(luò)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)分析、預(yù)測(cè)方面作了初步的嘗試。
二．項(xiàng)目簡(jiǎn)介
          本項(xiàng)目為江蘇大生集團(tuán)公司2002年新建二萬(wàn)八千錠細(xì)紗機(jī)車間的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)。公司原細(xì)紗機(jī)車間的生產(chǎn)管理繁瑣：抄表員手工記錄每車產(chǎn)量、負(fù)責(zé)每臺(tái)車的工藝更改、手工統(tǒng)計(jì)各類報(bào)表、數(shù)據(jù)繁多、計(jì)算復(fù)雜、容易出錯(cuò)。公司考慮到引進(jìn)的山西經(jīng)緯紡機(jī)的FA506細(xì)紗機(jī)均采用SIEMENS S7200控制系統(tǒng)，具備現(xiàn)場(chǎng)總線聯(lián)網(wǎng)的條件，因此公司希望將新車間的70臺(tái)細(xì)紗機(jī)聯(lián)網(wǎng)（本項(xiàng)目已完成其中的60臺(tái)細(xì)紗機(jī)聯(lián)網(wǎng)），通過車間中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有細(xì)紗機(jī)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)視，班產(chǎn)的自動(dòng)計(jì)算、記錄，統(tǒng)一控制換班，統(tǒng)一管理生產(chǎn)工藝，自動(dòng)報(bào)表打印，與上層管理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換等目標(biāo)。
三．系統(tǒng)構(gòu)成
（一）.細(xì)紗機(jī)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)由以下各部分組成：
1．60臺(tái)經(jīng)緯FA506細(xì)紗機(jī)（其中30臺(tái)帶SIEMENS MDV變頻，另外30臺(tái)不帶變頻）
2．PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)：CP5611卡、CPU226+EM277、PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜
3．SIEMENS 工控機(jī)：SIMATIC RACK PC
4．SIEMENS PC BASED AUTOMATION COMPONENT : WINAC
5．上位機(jī)監(jiān)控及數(shù)據(jù)處理軟件：由MICROSOFT ACCESS2000開發(fā)
系統(tǒng)構(gòu)成如下圖：

單臺(tái)細(xì)紗機(jī)控制柜連接圖：

（二）.上位機(jī)軟件結(jié)構(gòu)：
上位機(jī)軟件由以下兩部分組成：
1.西門子最近推出的基于PC自動(dòng)化軟件：WINAC，其中包含了一個(gè)軟件控制器，稱為WINLC（WINDOWS LOGIC CONTROLER）。它使用西門子PROFIBUS網(wǎng)卡如CP5611、CP5613作為PROFIBUS主站，通過軟件直接驅(qū)動(dòng)PROFIBUS網(wǎng)卡來(lái)控制外部的PROFIBUS從站，如S7200系列的EM277模塊、S7300系列的ET200等。對(duì)于它的簡(jiǎn)單配置如下圖所示：

2.數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行監(jiān)控軟件：此軟件直接在Microsoft Access2000上開發(fā)，即上圖所謂的第三方軟件，Access2000通過WINLC提供的S7data Control（ACTIVE X）控件與WINLC通訊，然后利用讀取的數(shù)據(jù)控制界面的顯示及進(jìn)行數(shù)據(jù)歸檔以進(jìn)行報(bào)表處理。
（三）.本系統(tǒng)在STEP7中的組態(tài)
WINLC的編程工具是STEP7。在本系統(tǒng)中WINLC代表了一個(gè)S7300的軟件控制器（它類似于CPU315-2DP，MPI地址為2，DP地址為1，CP5611卡的DP地址為0），在WINLC的DP網(wǎng)上掛接了60個(gè)EM277從站，在數(shù)據(jù)通訊上WINLC將自己的I/O地址映射到S7200的V地址區(qū)域。下圖為本系統(tǒng)在STEP7中的組態(tài)：

 
WINLC為每個(gè)EM277分配了10個(gè)字節(jié)的輸入和10個(gè)字節(jié)的輸出，通過編碼依次讀取每臺(tái)車的所有數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)塊中供ACCESS讀取，同時(shí)判斷來(lái)自ACCESS的數(shù)據(jù)修改請(qǐng)求，并將數(shù)據(jù)傳送到特定的車臺(tái)。

四．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行監(jiān)控軟件的結(jié)構(gòu)和界面：
本軟件在結(jié)構(gòu)上主要由以下部分組成：
a)監(jiān)控界面部分：現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的更新顯示
b)生產(chǎn)報(bào)表部分：顯示、統(tǒng)計(jì)和打印報(bào)表
c)數(shù)據(jù)分析部分：出示一些反映生產(chǎn)的綜合指標(biāo)的分析結(jié)果
d)人員信息部分：管理所有人員的信息
e)生產(chǎn)設(shè)定部分：負(fù)責(zé)對(duì)設(shè)備、人員、生產(chǎn)計(jì)劃的設(shè)定
f)工藝配方部分：執(zhí)行工藝參數(shù)的上載下載和工藝儲(chǔ)存
g)用戶查詢部分：實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)狀況的即時(shí)動(dòng)態(tài)查詢
h)工具箱部分：提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)修復(fù)、壓縮、和備份等功能
i)系統(tǒng)報(bào)警部分：根據(jù)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)出報(bào)警
j)系統(tǒng)提示部分：根據(jù)用戶的操作發(fā)出提示信息
以下作簡(jiǎn)單介紹：

 系統(tǒng)登陸界面：

   
 登陸對(duì)話框：

  
1．監(jiān)控界面部分
監(jiān)控界面顯示所有車臺(tái)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，主要有系統(tǒng)當(dāng)前所處班次和上崗班、系統(tǒng)下次的班次和上崗班、各車臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)（包括：與上位機(jī)的通訊狀態(tài)、停車、高低速、落紗、故障、）、各班的累計(jì)總產(chǎn)量、各班當(dāng)前班產(chǎn)、羅拉速度、錠子速度、捻度、變頻頻率、細(xì)紗號(hào)數(shù)、生產(chǎn)支別、粗紗錠量、牽伸倍數(shù)、定長(zhǎng)、一落紗產(chǎn)量、一落紗的變頻頻率曲線、一落紗的羅拉轉(zhuǎn)速曲線及羅拉平均速度、故障信息。
監(jiān)控界面對(duì)所有車臺(tái)采用輪詢讀取。每臺(tái)車的采樣頻率為12秒一次，變頻頻率和羅拉轉(zhuǎn)速曲線也為12秒記錄一次。
如果遇改紗，將顯示改前和改后的不同支別的產(chǎn)量(亨司)。
監(jiān)控界面如下圖所示：
 

變頻曲線如下圖：

     
    對(duì)應(yīng)的前羅拉轉(zhuǎn)速曲線：

    
2．生產(chǎn)報(bào)表部分
生產(chǎn)報(bào)表主要執(zhí)行報(bào)表統(tǒng)計(jì)、歷史報(bào)表顯示、報(bào)表打印功能。
報(bào)表種類有：
設(shè)備利用：各班每臺(tái)車的設(shè)備利用報(bào)表、各班每個(gè)擋車工的設(shè)備利用報(bào)表、每天各班每個(gè)落紗組的設(shè)備利用報(bào)表、每天設(shè)備利用報(bào)表、各班設(shè)備利用累計(jì)月報(bào)表、每天設(shè)備利用累計(jì)月報(bào)表。
產(chǎn)量分析：各班各車臺(tái)產(chǎn)量報(bào)表，各班每個(gè)落紗組各支別的折合單產(chǎn)、生產(chǎn)效率月報(bào)表，各班各支別的折合單產(chǎn)、生產(chǎn)效率月報(bào)表，每天各支別的折合單產(chǎn)、生產(chǎn)效率月報(bào)表，各班各落紗組的生產(chǎn)量、折合產(chǎn)量月報(bào)表、各班的生產(chǎn)量、折合產(chǎn)量月報(bào)表、每天的生產(chǎn)量、折合產(chǎn)量月報(bào)表、每天各班的細(xì)紗班組產(chǎn)量日?qǐng)?bào)表、每天各班的細(xì)紗班組產(chǎn)量月報(bào)表，每天各班各擋車工個(gè)人成績(jī)?nèi)請(qǐng)?bào)表，每天各班各落紗工成績(jī)?nèi)請(qǐng)?bào)表、每天各班各擋車工個(gè)人成績(jī)?cè)聢?bào)表、每天各班各落紗工個(gè)人成績(jī)?cè)聢?bào)表。
生產(chǎn)報(bào)表如下圖所示

 
報(bào)表預(yù)覽如下圖所示：

 
報(bào)表統(tǒng)計(jì)如下圖：

 
查看每個(gè)班各車臺(tái)的休止記錄：

 

3．人員信息部分：記錄生產(chǎn)人員信息以供報(bào)表統(tǒng)計(jì)界面如下：

 

4．生產(chǎn)設(shè)定部分
生產(chǎn)設(shè)定包括：系統(tǒng)班次運(yùn)轉(zhuǎn)、早中夜三班的上班時(shí)間、生產(chǎn)月的起止、各班落紗組區(qū)域分配、各班落紗工所負(fù)責(zé)的車臺(tái)分配、各班擋車工所負(fù)責(zé)的車臺(tái)分配、設(shè)備常數(shù)的設(shè)定、當(dāng)前各車臺(tái)生產(chǎn)支別的設(shè)定、計(jì)劃設(shè)定、月開工表設(shè)定。
系統(tǒng)班次運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)定：

 
各班落紗組區(qū)域分配：
一種顏色代表一個(gè)落紗組

 
各班各擋車工區(qū)域設(shè)定：
一種顏色代表一個(gè)區(qū)域

 
各車臺(tái)生產(chǎn)支別設(shè)定：
一種顏色代表一種支別
 

月開工表設(shè)定：
 

5、工藝配方部分：
工藝配方部分主要處理所有車的參數(shù)上下載及保存工藝。
界面如下（帶變頻：1-30號(hào)車）：
 

LT-S曲線界面：

 
用戶可以預(yù)先編輯幾條工藝曲線并保存到工藝庫(kù)中，需要時(shí)可以從工藝曲線庫(kù)導(dǎo)入并下載到某臺(tái)車。曲線導(dǎo)入界面：

 

一般來(lái)說，同一生產(chǎn)支別的車臺(tái)具有相同的工藝參數(shù)。因此用戶可能將相同的參數(shù)下載到選定的某些車中?？梢苑Q為工藝參數(shù)的群發(fā)功能,界面如下：

 

不帶變頻的工藝參數(shù)界面（31-60號(hào)車）：
 
             
6.數(shù)據(jù)分析部分：

 

7.系統(tǒng)報(bào)警部分：
系統(tǒng)報(bào)警部分負(fù)責(zé)對(duì)所有車臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)的報(bào)警。主要包括：緊急剎車、TD200參數(shù)改變、與上位機(jī)的通訊狀態(tài)、車臺(tái)上反映的班次與上位機(jī)所處的班次比較、錠子速度、羅拉速度、牽伸倍數(shù)等報(bào)警。
界面如下圖：

 

8.系統(tǒng)提示部分：
主要提示用戶需要進(jìn)行某些操作，或者給出軟件操作的一些提示。
界面如下：
 

五．結(jié)束語(yǔ)
         本項(xiàng)目于2002年10月份投入使用。目前系統(tǒng)運(yùn)行良好、穩(wěn)定，達(dá)到用戶預(yù)期的要求。因用戶的生產(chǎn)計(jì)劃預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型還未建立，軟件在生產(chǎn)計(jì)劃預(yù)測(cè)方面有待改進(jìn)。
六．應(yīng)用體會(huì)
         此項(xiàng)目的完成得益于西門子公司提供的基于PC的自動(dòng)化組件WINAC軟件，在此項(xiàng)目中表現(xiàn)了該軟件的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。在此項(xiàng)目中我們利用在ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)中內(nèi)嵌WINAC提供的一個(gè)S7data control 控件來(lái)獲取WINAC的數(shù)據(jù)。ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)性能比較有限，如果需要優(yōu)化運(yùn)行性能，可以采用VB加大型數(shù)據(jù)庫(kù)如Sybase等來(lái)開發(fā)。另外WINAC軟件也是一個(gè)OPC SERVER，如果熟悉OPC技術(shù)，也可以直接利用OPC來(lái)獲取WINAC的數(shù)據(jù)。最后需要強(qiáng)調(diào)的是，較多站點(diǎn)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的布線是否規(guī)范合理直接影響到以后網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，特別在本項(xiàng)目中整個(gè)車間有30臺(tái)大功率變頻器同時(shí)運(yùn)行的情況下更應(yīng)該充分考慮電磁干擾因素。