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【摘要】济南卷烟厂制丝车间集控系统的安全稳定运行，关系到制丝生产是否能够正常进行、烟丝质量是否能够得到控制、生产数据是否能够准确采集等各方面的工作，其重要性是不言而喻的。为了提高制丝集控系统的安全稳定性，本文作者从优化系统结构、保证运行环境、增加运行监控、加强设备管理等几方面进行探索，取得了一些成功的经验。
【关键词】制丝；集控；运行监控；IAS；维护途径
1、引言
济南卷烟厂制丝车间在异地迁建过程中，建立起一套全新的制丝集控管理系统。系统采用先进的集控管理模式，将过程检测、PLC编程、计算机图形、网络通讯等诸多迅速发展的技术结合在一起，用方便灵活的硬件和软件模块组合设计，以适应各种不同特点的工艺控制要求和生产管理要求，满足随需应变的柔性化生产模式，打破了以往电控系统与信息系统的界限，将制造过程、生产管理和信息传递看作统一的生产过程，使上层的决策能够最迅速的作用在生产过程中，同时也使得当前的生产信息能迅速的反馈到管理层，便于整个厂的统一安排和优化调度，为总体的MES及ERP奠定基础。但越是先进的系统，其功能越是强大，就越增加了各项工作对系统的依赖性。现在，车间包括生产安排、过程监控等各项工作均依赖于集控系统的正常运行。所以，制丝集控系统的安全稳定运行变得尤为重要。
2、集控系统简介
制丝车间现场总线采用的是PROFINET，FROFINET支持TCP/IP协议，可以实现由管理层到控制层一网到底，制丝车间控制层采用三层交换机连接千兆光纤环网为主干网，然后以星形百兆网连接现场设备。车间主干网是整个网络的核心，主要用于各控制系统间的网络通讯和控制系统与集中监控系统间的通讯。每个工艺段按照控制系统的控制范围和控制功能，采用工业以太网交换机为各控制系统构建星形控制子网络，以提供各控制段主控器件和IO站点间的网络通讯。
制丝车间集控系统以WonderWare公司的IAS为基础，结合Intouch、SuiteVoyager、PEM、SQLServer2005等软件。主要包括7台服务器和16台监控机。7台服务器的功能分别为：S-IO1、S-IO2主要运行DAServer，实现与PLC通讯功能；S-IAS1、S-IAS2主要运行IAS中的工厂实例，完成数据采集，提供报警数据，运行脚本等功能；S-INSQL主要运行INSQL数据库，以记录历史数据，同时还要完成SuiteVoyager服务器功能；S-ALARM主要运行报警数据库，记录系统运行过程中的报警数据，同时还要运行与MES的接口程序；S-Domain除了作为域控制器、完成DNS解析功能外，主要是作为IAS系统的GR存储Galaxy系统数据。16台监控机中：工程师站主要完成PLC编程和现场工控网络维护功能；管理机主要作为IDE开发和Intouch编程使用；智能仪表主要采集生产线上的计量仪器仪表等器件的参数，并通过其相应的软件对计量仪器仪表进行维护；报警管理主要是对报警数据进行监控，根据报警信息的级别，分别采取大屏显示、声光提示等措施；能源管理则是通过采集现场能源消耗情况，并统计汇总；其它监控机则主要运行各条生产线的监控画面。
3、拓展系统功能
3.1优化系统结构
IAS主要由4台服务器组成，其中S-IO1和S-IO2负责采集PLC数据，S-IAS1和S-IAS2主要运行IAS实例，由于两台IAS实例服务器任务繁重，造成任务延迟或不执行，影响系统运行速度。而两台IO服务器相对空闲。为了改善系统性能，我们将两台IAS实例服务器和两台IO服务器重新分配任务，将IAS实例和其相应的IO数据采集根据生产模型的模块划分，并考虑负载均衡的原则，平均分配给4台服务器。重新分配IAS实例部署后，系统运行稳定，为进一步提高系统性能，在S-IO1和S-IO2之间建立服务器冗余配置，在S-IAS1和S-IAS2之间建立服务器冗余配置，建立冗余后，如果一台服务器发生故障，它所承担的任务将瞬间自动移动到冗余服务器上执行，从而大大提高了系统的安全性。
3.2监控机房环境
制丝车间设备间是整个制丝管控系统的心脏，一旦出现问题将导致制丝生产的全面停顿，设备间UPS就是为这个心脏提供能源的部分，如果一旦出现问题，将导致系统瘫痪，数据丢失，后果不堪设想。为了便于监控UPS运行状态，充分发挥车间工控网络和监控系统的优势，将UPS通过SNMP卡连接到工控网络，建立集控管理计算机与UPS的SNMP通讯，将UPS的相关参数传递到集控监控计算机上，在监控计算机上建立UPS监控画面，并将UPS电压、电流、负载、机内温度等参数做记录，以方便查询。实现在集控室就可以实时的监控UPS的运行状况，出现异常情况可以及时发现、处理，实现对设备间UPS运行参数的实时监控和历史记录。
精密空调负责为设备间提供合适的温湿度，如果精密空调故障停机超过4个小时，则所有的计算机、服务器就会因高温而损坏。建立精密空调监控系统可以实时监视空调运行状态，发现异常及时处理，避免大的故障发生，实现对精密空调运行情况的实时监控，实现异常报警功能，对于及时发现异常情况，及时处理空调故障，避免因空调故障影响集控运行具有重大作用。
3.3监控工控网络运行
制丝工控环网的运行状态直接关系到整个制丝车间所有生产设备的正常运行，是保证正常生产的关键，因此，建立网络运行监控系统，能够及时观察网络状态，及时发现异常及时处理。在工控网络中建立SNMP网络管理协议；安装配置SNMP转OPC服务器，提供OPC接口；为工控环网每台交换机编写SNMP属性；安装配置FSGatway服务，为监控程序提供数据连接；分析西门子交换机参数，建立相应的变量；编写Intouch程序，实时显示网络运行状态；将关键参数记录运行历史，以便查询分析；实现车间主干网运行情况实施监控和交换机远程登录维护功能。 3.4监控IAS系统运行
制丝车间集控系统是制丝生产的控制中心，生产数据采集和控制指令的下发都需要和现场PLC进行数据通讯，对于现在出现的数据通讯故障，不具有专业技术知识或不熟悉集控开发程序的人员无法检查、排除故障。现在集控系统连接PLC有两条线路，一条是主数据源，用于正常通信，一条是备用数据源，在主数据源发生故障时启用，保证通讯畅通。该项目针对各个监控计算机和各个PLC的连接，建立连接状况监控变量，对通讯情况进行实施监控，并实现主数据源和备用数据源的强制切换功能。该程序，实现IO数据连接情况的实时监控，集控操作人员可以通过监控画面直观的查看IO数据通讯情况，并根据需要很容易的进行强制切换，排除部分因IO连接造成的集控系统故障。
制丝车间集控IAS系统主要以服务的形式运行在各台服务器和计算机上，由于各种原因，IAS经常会出现数据不更新、工单不下发等故障，经检查主要是因为IAS服务工作不正常引起的，一般要等所有生产线停车后重启服务器来排除故障，操作难度大，影响生产。经过对IAS系统的分析研究发现，系统各个服务是以引擎服务为载体运行于各个服务器和计算机上，如果有IAS工作不正常，只需要重启相应的引擎服务即可，而不必重启服务器。该项目建立对各个引擎运行状况的监控，并能进行控制，实现对IAS系统引擎的管理功能。项目实施后，使集控操作工在不具备专业知识、不使用开发程序的情况下，可以直观的检查、管理引擎服务，排除IAS故障，缩短故障时间，保证正常生产。
4、加强设备管理
建立《工控网络定期巡检制度》，工控网络对正常生产至关重要，为了更有效的保证生产，建立定期巡检制度，定期对工控网络设备进行巡检，并做好巡检报告备案。建立《外来人员访问工控网络登记制度》，建立《集控室来访登记制度》，建立《设备间进入登记制度》，制定《制丝车间设备维修记录单》，使维修内容有据可查，并为维修质量评价做准备。
加强计算机、网络系统的维护。根据计算机网络巡检规定，定期巡检计算机网络运行状况，发现异常及时维护，保证系统正常运行。及时处理计算机、网络突发故障，避免影响正常工作。充分利用每次停产时间，升级服务器和计算机操作系统，定期升级防病毒软件的病毒库，系统查杀病毒。备份工控系统内几个数据库，建立数据库创建脚本。
5、结束语
通过以上措施的实施，大大提高了制丝集控系统的安全性，系统故障明显减少，故障平均时间明显缩短。
【关键词】制丝；集控；运行监控；IAS；维护途径
1、引言
济南卷烟厂制丝车间在异地迁建过程中，建立起一套全新的制丝集控管理系统。系统采用先进的集控管理模式，将过程检测、PLC编程、计算机图形、网络通讯等诸多迅速发展的技术结合在一起，用方便灵活的硬件和软件模块组合设计，以适应各种不同特点的工艺控制要求和生产管理要求，满足随需应变的柔性化生产模式，打破了以往电控系统与信息系统的界限，将制造过程、生产管理和信息传递看作统一的生产过程，使上层的决策能够最迅速的作用在生产过程中，同时也使得当前的生产信息能迅速的反馈到管理层，便于整个厂的统一安排和优化调度，为总体的MES及ERP奠定基础。但越是先进的系统，其功能越是强大，就越增加了各项工作对系统的依赖性。现在，车间包括生产安排、过程监控等各项工作均依赖于集控系统的正常运行。所以，制丝集控系统的安全稳定运行变得尤为重要。
2、集控系统简介
制丝车间现场总线采用的是PROFINET，FROFINET支持TCP/IP协议，可以实现由管理层到控制层一网到底，制丝车间控制层采用三层交换机连接千兆光纤环网为主干网，然后以星形百兆网连接现场设备。车间主干网是整个网络的核心，主要用于各控制系统间的网络通讯和控制系统与集中监控系统间的通讯。每个工艺段按照控制系统的控制范围和控制功能，采用工业以太网交换机为各控制系统构建星形控制子网络，以提供各控制段主控器件和IO站点间的网络通讯。
制丝车间集控系统以WonderWare公司的IAS为基础，结合Intouch、SuiteVoyager、PEM、SQLServer2005等软件。主要包括7台服务器和16台监控机。7台服务器的功能分别为：S-IO1、S-IO2主要运行DAServer，实现与PLC通讯功能；S-IAS1、S-IAS2主要运行IAS中的工厂实例，完成数据采集，提供报警数据，运行脚本等功能；S-INSQL主要运行INSQL数据库，以记录历史数据，同时还要完成SuiteVoyager服务器功能；S-ALARM主要运行报警数据库，记录系统运行过程中的报警数据，同时还要运行与MES的接口程序；S-Domain除了作为域控制器、完成DNS解析功能外，主要是作为IAS系统的GR存储Galaxy系统数据。16台监控机中：工程师站主要完成PLC编程和现场工控网络维护功能；管理机主要作为IDE开发和Intouch编程使用；智能仪表主要采集生产线上的计量仪器仪表等器件的参数，并通过其相应的软件对计量仪器仪表进行维护；报警管理主要是对报警数据进行监控，根据报警信息的级别，分别采取大屏显示、声光提示等措施；能源管理则是通过采集现场能源消耗情况，并统计汇总；其它监控机则主要运行各条生产线的监控画面。
3、拓展系统功能
3.1优化系统结构
IAS主要由4台服务器组成，其中S-IO1和S-IO2负责采集PLC数据，S-IAS1和S-IAS2主要运行IAS实例，由于两台IAS实例服务器任务繁重，造成任务延迟或不执行，影响系统运行速度。而两台IO服务器相对空闲。为了改善系统性能，我们将两台IAS实例服务器和两台IO服务器重新分配任务，将IAS实例和其相应的IO数据采集根据生产模型的模块划分，并考虑负载均衡的原则，平均分配给4台服务器。重新分配IAS实例部署后，系统运行稳定，为进一步提高系统性能，在S-IO1和S-IO2之间建立服务器冗余配置，在S-IAS1和S-IAS2之间建立服务器冗余配置，建立冗余后，如果一台服务器发生故障，它所承担的任务将瞬间自动移动到冗余服务器上执行，从而大大提高了系统的安全性。
3.2监控机房环境
制丝车间设备间是整个制丝管控系统的心脏，一旦出现问题将导致制丝生产的全面停顿，设备间UPS就是为这个心脏提供能源的部分，如果一旦出现问题，将导致系统瘫痪，数据丢失，后果不堪设想。为了便于监控UPS运行状态，充分发挥车间工控网络和监控系统的优势，将UPS通过SNMP卡连接到工控网络，建立集控管理计算机与UPS的SNMP通讯，将UPS的相关参数传递到集控监控计算机上，在监控计算机上建立UPS监控画面，并将UPS电压、电流、负载、机内温度等参数做记录，以方便查询。实现在集控室就可以实时的监控UPS的运行状况，出现异常情况可以及时发现、处理，实现对设备间UPS运行参数的实时监控和历史记录。
精密空调负责为设备间提供合适的温湿度，如果精密空调故障停机超过4个小时，则所有的计算机、服务器就会因高温而损坏。建立精密空调监控系统可以实时监视空调运行状态，发现异常及时处理，避免大的故障发生，实现对精密空调运行情况的实时监控，实现异常报警功能，对于及时发现异常情况，及时处理空调故障，避免因空调故障影响集控运行具有重大作用。
3.3监控工控网络运行
制丝工控环网的运行状态直接关系到整个制丝车间所有生产设备的正常运行，是保证正常生产的关键，因此，建立网络运行监控系统，能够及时观察网络状态，及时发现异常及时处理。在工控网络中建立SNMP网络管理协议；安装配置SNMP转OPC服务器，提供OPC接口；为工控环网每台交换机编写SNMP属性；安装配置FSGatway服务，为监控程序提供数据连接；分析西门子交换机参数，建立相应的变量；编写Intouch程序，实时显示网络运行状态；将关键参数记录运行历史，以便查询分析；实现车间主干网运行情况实施监控和交换机远程登录维护功能。 3.4监控IAS系统运行
制丝车间集控系统是制丝生产的控制中心，生产数据采集和控制指令的下发都需要和现场PLC进行数据通讯，对于现在出现的数据通讯故障，不具有专业技术知识或不熟悉集控开发程序的人员无法检查、排除故障。现在集控系统连接PLC有两条线路，一条是主数据源，用于正常通信，一条是备用数据源，在主数据源发生故障时启用，保证通讯畅通。该项目针对各个监控计算机和各个PLC的连接，建立连接状况监控变量，对通讯情况进行实施监控，并实现主数据源和备用数据源的强制切换功能。该程序，实现IO数据连接情况的实时监控，集控操作人员可以通过监控画面直观的查看IO数据通讯情况，并根据需要很容易的进行强制切换，排除部分因IO连接造成的集控系统故障。
制丝车间集控IAS系统主要以服务的形式运行在各台服务器和计算机上，由于各种原因，IAS经常会出现数据不更新、工单不下发等故障，经检查主要是因为IAS服务工作不正常引起的，一般要等所有生产线停车后重启服务器来排除故障，操作难度大，影响生产。经过对IAS系统的分析研究发现，系统各个服务是以引擎服务为载体运行于各个服务器和计算机上，如果有IAS工作不正常，只需要重启相应的引擎服务即可，而不必重启服务器。该项目建立对各个引擎运行状况的监控，并能进行控制，实现对IAS系统引擎的管理功能。项目实施后，使集控操作工在不具备专业知识、不使用开发程序的情况下，可以直观的检查、管理引擎服务，排除IAS故障，缩短故障时间，保证正常生产。
4、加强设备管理
建立《工控网络定期巡检制度》，工控网络对正常生产至关重要，为了更有效的保证生产，建立定期巡检制度，定期对工控网络设备进行巡检，并做好巡检报告备案。建立《外来人员访问工控网络登记制度》，建立《集控室来访登记制度》，建立《设备间进入登记制度》，制定《制丝车间设备维修记录单》，使维修内容有据可查，并为维修质量评价做准备。
加强计算机、网络系统的维护。根据计算机网络巡检规定，定期巡检计算机网络运行状况，发现异常及时维护，保证系统正常运行。及时处理计算机、网络突发故障，避免影响正常工作。充分利用每次停产时间，升级服务器和计算机操作系统，定期升级防病毒软件的病毒库，系统查杀病毒。备份工控系统内几个数据库，建立数据库创建脚本。
5、结束语
通过以上措施的实施，大大提高了制丝集控系统的安全性，系统故障明显减少，故障平均时间明显缩短。