遙測遙控系統在工廠中的應用
                      2022-02-07  來源: 本站

                      本文討論工廠運用遙測遙控系統(SCADA)將各車間的分立控制設備進行集中管理與控制,并對該系統在遠程監控、故障診斷、工藝分析及質量監控方面進行了詳細的應用說明。

                       

                          1 前言

                          3M中國有限公司是我國特區外的第一家外資獨資企業,其生產的產品涵蓋各行各業達數萬種,由于市場的飛速發展,公司于九十年代末在上海松江又投資興建了第二座占地面積近14萬平方米的現代化工廠。隨著生產的不斷擴大與生產工藝的不斷增加,
                      我們發現原有的各車間分立式控制對于我們的故障診斷、工藝分析及質量監控都帶來了極大的制約,因此急需一個完善的廠級設備網絡系統以進行集中有效的監控與管理。

                          考慮到系統與母公司的通用性,我們選用了美國Intellution ? 工控軟件Fix32作為上位機的數據管理與監控軟件,各車間的分立控制器由于均使用了AB公司的PLC5可編程控制器,因此可以通過其專用的DH+局域網聯到上位機。


                          2
                      網絡構成

                          ABDH+局域網最多可掛64個站,通訊速率根據傳輸距離(>300米)與主機型號(PLC-5/40, PLC-5/60)我們選用了57.6K,其網絡拓撲結構為主/支干或雛菊鏈,由于原獨立設備網絡上站點過多且考慮到連接距離的限制(<3048),我們將整個網絡整合成三個獨立的DH+局域網,通過AB1784-KTX(單通道)1784-KTDX(雙通道)連到上位機服務器上,服務器選用了INTELLSDPI服務器,配置為PIII75018.2GSCSI硬盤、384M ECC內存,Fix32 最多可支持8個通道因此對于系統今后的擴展顯得措措有余。對于各設備分立控制器原屬的局域網在合并后如果發生有站號相同必須作相應調整以防止沖突,而網絡終端電阻亦須作相應調整以適應新網絡的通訊模式。

                          系統的三個局域網分別包含了如下各獨立車間
                         
                          A)
                      原料處理車間,計有煉膠、混合、剝離等
                          B)
                      生產車間,記有涂布、烘箱、廢氣處理、卷繞、貼合等
                          C)
                      成品車間,記有預檢、防偽、切割、包裝、廢料處理等

                          網絡結構如圖1所示。

                           上位機對各車間生產設備進行數據采集與管理,并通過TCPIP協議與公司的企業網相聯,各授權的工程師、領班、維修員及生產經理等則可以在自己與企業聯網的客戶機上訪問相關的生產設備了解生產進程與設備狀況。系統將所有設備發生的報警、故障及遠程修改均作實時打印以備案,同時上位機的退出運行、死機或斷電等都不會影響各車間設備局域網的運行,Fix32更能通過權限設置以阻止非法用戶將系統強行退出、更改數據等惡意操作,保證了系統的可靠性與穩定性。

                          3 應用舉例

                          3.1 遠程監控

                          由于生產設備的相對分散性,工藝工程師、設備工程師、維修技術員、生產經理等如果作一次生產輪巡需要花費相當長的時間,因此我們給相關的工程師、維修部及生產經理等人的辦公室電腦、手提電腦上安裝了Fix32軟件,由于公司內的電腦均已經聯上了內部企業網,因此只要將上位機的IP地址加入到各電腦的網絡主機設置中去便可以順利地在各自的電腦上方便地觀察各車間生產設備的工作情況,對于一些授權的人員如維修部等還可以增加權限如報警復位、參數修改等。遠程監控的好處是可以滿足同時對各工藝流程進行快速觀察,并及時幫助糾正錯誤的生產參數設置。而生產經理則當出差在外的時候只要通過其手提電腦撥號連接到企業網便可以查看各車間的生產設備,做到無論何時何地都能及時了解工廠的生產情況。 3.2 故障診斷與預防性維護

                          由于工廠遠在郊縣,當設備發生故障需要及時處理時,相關設備工程師有時候不得不從市區趕往工廠,這樣不僅增加了設備停機時間從而導致生產成本居高不下,而且這種結果常常是效率低下,耗時耗力。Fix32正好發揮了其遙測遙控(SCADA)系統的優勢,當接到設備故障信息時,相關的設備工程師首先打開家中的電腦,通過調制解調器撥號登陸到公司的企業網,再運行Fix32軟件中的畫面程序查看相應故障點,根據系統提供的故障及其他輔助信息并結合經驗迅速判斷故障原因并找到解決方法,然后便可以從容地指導現場領班或維修技術員解決問題。實際使用發現絕大多數的故障都可以通過這種遠程診斷的方式予以解決,僅此一項便大大降低了生產成本。為了確保系統安全,我們在安全組態中指定除Fix32系統管理員外,其他任何遠程登陸的授權用戶都只有觀看的權限而沒有修改的權限,而一些敏感工藝的畫面也可以被屏蔽掉以防止無關人員涉及,公司企業網則嚴格管理授權用戶組,并裝設了防火墻以阻止非法用戶的入侵。

                          由于Fix32的強大功能,我們將其接收到的數據信息進行智能處理使它實現了預見性維護(PdM)的功能。當有故障發生時,相應的數據節點、起迄時間、數據值、數據描述等信息被一一打印出來,并且可以通過預先編輯的畫面將故障點的位置以圖形化的方式描述出來以供進一步識別,用戶更可以通過程序預設的鏈接文件調出相關的故障描述文檔以供詳細識別多種故障原因并存的情形。

                          3.3工藝分析

                          鑒于生產規模的不斷擴展及新工藝的層出不窮,如何通過分析歷史工藝數據以改進現有工藝成了一大難題,傳統的方法是人工定時從生產線采集樣品與記錄工藝數據進行實驗分析并將反饋結果用于工藝調整的依據,這種做法不僅分析周期長而且人工采集 數據帶來了很大的人為因素,因此造成了工藝改進周期長且效果不佳。Fix32系統特有的歷史數據實時采樣功能發揮了強大優勢,我們根據工藝工程師的要求篩選出需采樣的數據以3秒為周期進行實時采樣。當然為了減輕系統負擔,有必要將采樣數據的時間做適當的相位交錯處理。采集到的數據歷史趨勢在Fix32的歷史顯示畫面中可以直觀地顯示出來,這還不夠,我們需要將這些數據進行統計分析以確認各工藝參數之間的相互作用。Fix32的歷史數據庫內的數據可以直接輸出為文本文件,將文本文件中的數據導入第三方的統計分析軟件中去如Minitab,接下來的工作便可交給它來完成,充分詳實的數據是統計分析結果可信度的關鍵。統計分析出的數據揭示了各工藝參數在生產中的相互作用與各自功能,由此幫助工藝工程師作出正確的調整方案,做到有的放矢。實踐證明,Fix32的實時數據采樣給工藝分析帶來了極大的方便,它不僅幫助我們大大縮短了新工藝的生產周期,而且大大提高了新工藝的工藝調整的準確性。

                          3.4質量跟蹤

                          在生產中偶爾會遇到客戶投訴質量問題,傳統的方法是通過產品的特定生產批號查到當時的某些生產數據如生產日期、原料批號、質檢員、操作員等,而實際發現除了這些問題外,還有許多關鍵因素如產品的理化特性(張力、涂布厚度、線速度、膠水粘度等)及生產環境(溫度、濕度、循環風量等)在產品質量上同樣也起著舉足輕重的作用,失去對這些因素的分析便失去了在質量問題判斷上的全面性。Fix32的歷史數據記錄正好彌補了這方面的空白。我們將可能影響質量的關鍵數據也以3秒為單位每天24小時記錄,記錄的數據保存到光盤以利于長久保存和分析。這樣只要知道生產日期,我們便可以查尋到當天所有記錄在案的生產數據,Fix32支持最多8個數據在一個歷史畫面上同屏顯示,這樣便可以迅速幫助質檢員判斷問題所在。

                          4 結束語

                          實踐證明,遙測遙控系統投入運行的兩年多來,一些疑難工藝問題、困擾多時的設備缺陷都獲得了成功解決,取得了明顯的經濟效益。在生產設備分布較廣、質量監控要求較高或進行新產品新工藝試運行的場合,使用遙測遙控系統可以說是一種行之有效的方法,值得推廣。

                        

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