论文部分内容阅读
【摘要】生产执行系统是近年来在国际上迅速发展，面向生产管理技术与实时信息系统新理念，它体现了既重视计划又重视执行的管理思想，既可向上传输现场信息又可向下承接管理信息，使整个信息系统集成为一个整体。MES系统要满足业务功能，需要从制丝底层中控系统采集大量的准确的、细致的生产实时数据，并且需要保证数据采集的高稳定性。
【关键词】生产执行系统（MEs）；制丝车间；数据采集
【中图分类号】TP399
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0122-01
一、生产制造执行系统（MES）
企业信息化主要涉及这三个层面，计划层、执行层、和控制层，目前，主要瓶颈在执行层。传统生产现场管理只是黑箱作业，这已经无法满足今天复杂多变的竞争需要，为解决生产计划的适应性以及增加底层生产过程的信息流动，提高计划的实时性和灵活性。
20世纪90年代美国先进制造研究机构（Advanced ManufacturingResearch，AMR）提出了“制造执行系统”的概念，并将MES定位为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的各项车间管理信息系统”，它以当前视角向操作人员，管理人员提供生产过程的全部资源（人员、设备、材料、工具）的数据和信息。其找重点是将信息技术运用与改善制造过程。将MES应用于车间中。可以实现对于车间生产的实时管理与控制，实现信息的无缝集成。
二、MES对卷烟企业制丝线实时数据采集的功能结构
在MES系统中，通过使用实时历史数据库软件集中采集和存储来自各生产实时系统及设备的实时数据，为MES系统提供丰富、准确、可靠的实时和历史数据。通过采集生产和过程数据并提供基本的计算功能，把工业现场的生产数据传递到管理平台中，实现数据到信息的转换。
MES的实时历史数据库，可以采集制丝线I／O服务器上提供OPC协议的实时监控软件数据库里的实时数据，各个中控系统所采用的监控软件都支持OPC协议，通过将各个车间的实时数据上传到MES实时数据库中，为MES系统提供实时生产过程数据。
三、卷烟企业制丝集控的技术架构
一般卷烟制造企业在制丝线有自己的制丝集控系统，制丝集控系统一般由互为双机热备的两台I／O SERVER服务器组成，在I／o SERVER上安装有比如WINCC，IFIX等过程监控控制软件服务端。I／O SERVER通过以太网协议与设备上的PLC进行通讯以及数据采集，同时通过在上位机上安装过程监控控制软件客户端，供车间操作工生产自控操作。一般情况下，上位机连接的是I／O SERVER1，当I／O SERVER 1出现故障的时候，上位机切换，连接到I／OSERVER2，制丝集控系统架构。
四、MES在卷烟企业制丝线实时数据采集的技术架构
方案一：MES系统连接的实时数据库通过OPC的方式连接制丝集控系统其中一台I／O SERVER服务器，作为生产数据下发、过程数据反馈收集的统一数据通道，I／O SERVER服务器采用双网卡设计，其中一个网卡和现场控制环网相连，另外一个网卡与管理网相连。
这种MES数据采集方式存在几个问题
1 由于制丝集控系统存在两个I／O SERVER，但是MES实时数据库只连接了一个I／O SERVER，当制丝集控的I／O SERVER切换的时候，MES数据采集将会中断。
2 MES实时数据库采用OPC通讯方式和制丝集控系统进行通讯，虽然OPC通讯方式有高效性、可靠性、开放性、可互操作性，但是当I／O SERVER重启的时候，MES SERVER也需要重启，在日常生产过程中造成了维护困难。
3 制丝集控的I／O SERVER承担着卷烟企业制丝过程控制，实时数据采集的重要作用，由于MES SERVER直接连接制丝的I／OSERVER，容易给I／O SERVER服务器造成连接压力，不利于生产的安全稳定进行。
方案二：增加一台MES I／O Server服务器，用于与底层PLC的通讯，作为MES实时数据专用服务器，并在该服务器上安装FSGATEWAY，RSLINK等提供协议转换功能的软件，支持OPC通讯协议。该服务器以双网卡连入卷烟企业主网，其中一个网卡和现场控制环网相连，另外一个网卡与管理网相连。在该MES I／OSERVER服务器上安装实时数据库，配置MES系统所需要的相关点，并且与底层PLC上的点相对应，为MES实时数据库提供数据。
通过新增MES I／O SERVER的方式，使得MES数据采集与制丝集控系统处于平行关系，不会影响制丝线生产过程自控，由于MESI／O SERVER通过以太网协议直接连接PLC，比方案一更在数据采集稳定性上更胜一筹。
五、MES工厂实时／历史信息技术平台的要求
为了保证车间生产信息的实时性。需要建立统一的工厂实时／历史信息集成平台其主要功能在于：存贮、管理生产现场工艺参数、质量参数、设备参数、物料数据等；现场采集的数据实时进行过滤、分析、统计；建立全厂报警体系，如当叶丝水分过高时，能够启动生产监控中的报警系统，并能直观地显示在生产调度指挥中心；建立全厂事件体系，如当叶丝水分过高时，作为事件触发设备管理子系统，请求设备检验；采用标准的数据采集接口，适应众多的控制系统，如AB、SIEMENS、HONEYWELL公司的产品及众多的组态软件，如INTOUCH、WINCC、RSVIEW等。其它系统通过OPC、ODBC等开放接口进行数据访问；长时间存贮过程数据。
六、结束语
数据采集与控制系统通过对生产相关的关键信息，如设备状态、工艺状态、物料状态、环境状态、能源品质、生产工单、产量、消耗等进行采集，并以直观的形式表现出来，供生产管理者，特别是生产调度人员实时了解当前生产实况提供帮助，以便其做出正确的生产决策与指挥。
实际生产中由于生产现场设备数量大，接口种类多，给采集带来多困难。使用模块化的组织方式，整个系统具有良好的交互性、可用性和可扩展性，有利于系统的维护和升级。利用实时历史库和OPC技术实现生产现场数据的实时追踪，并完成调度指令的下达，更好地完成了数据采集与控制功能，极大地提高了制丝线产品质量和生产效率，保证了生产的稳定运行。
参考文献
[1]郭如军，罗应龙，王军面向精细化管理的卷烟企业制造执行系统的应用[J].烟草科技，2008（6）：29：32
[2]虞文进，鲁京序，王金亮.卷烟企业制造执行系统（MES）框架与实践[J].信息化研究与管理，2002：43—47
【关键词】生产执行系统（MEs）；制丝车间；数据采集
【中图分类号】TP399
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0122-01
一、生产制造执行系统（MES）
企业信息化主要涉及这三个层面，计划层、执行层、和控制层，目前，主要瓶颈在执行层。传统生产现场管理只是黑箱作业，这已经无法满足今天复杂多变的竞争需要，为解决生产计划的适应性以及增加底层生产过程的信息流动，提高计划的实时性和灵活性。
20世纪90年代美国先进制造研究机构（Advanced ManufacturingResearch，AMR）提出了“制造执行系统”的概念，并将MES定位为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的各项车间管理信息系统”，它以当前视角向操作人员，管理人员提供生产过程的全部资源（人员、设备、材料、工具）的数据和信息。其找重点是将信息技术运用与改善制造过程。将MES应用于车间中。可以实现对于车间生产的实时管理与控制，实现信息的无缝集成。
二、MES对卷烟企业制丝线实时数据采集的功能结构
在MES系统中，通过使用实时历史数据库软件集中采集和存储来自各生产实时系统及设备的实时数据，为MES系统提供丰富、准确、可靠的实时和历史数据。通过采集生产和过程数据并提供基本的计算功能，把工业现场的生产数据传递到管理平台中，实现数据到信息的转换。
MES的实时历史数据库，可以采集制丝线I／O服务器上提供OPC协议的实时监控软件数据库里的实时数据，各个中控系统所采用的监控软件都支持OPC协议，通过将各个车间的实时数据上传到MES实时数据库中，为MES系统提供实时生产过程数据。
三、卷烟企业制丝集控的技术架构
一般卷烟制造企业在制丝线有自己的制丝集控系统，制丝集控系统一般由互为双机热备的两台I／O SERVER服务器组成，在I／o SERVER上安装有比如WINCC，IFIX等过程监控控制软件服务端。I／O SERVER通过以太网协议与设备上的PLC进行通讯以及数据采集，同时通过在上位机上安装过程监控控制软件客户端，供车间操作工生产自控操作。一般情况下，上位机连接的是I／O SERVER1，当I／O SERVER 1出现故障的时候，上位机切换，连接到I／OSERVER2，制丝集控系统架构。
四、MES在卷烟企业制丝线实时数据采集的技术架构
方案一：MES系统连接的实时数据库通过OPC的方式连接制丝集控系统其中一台I／O SERVER服务器，作为生产数据下发、过程数据反馈收集的统一数据通道，I／O SERVER服务器采用双网卡设计，其中一个网卡和现场控制环网相连，另外一个网卡与管理网相连。
这种MES数据采集方式存在几个问题
1 由于制丝集控系统存在两个I／O SERVER，但是MES实时数据库只连接了一个I／O SERVER，当制丝集控的I／O SERVER切换的时候，MES数据采集将会中断。
2 MES实时数据库采用OPC通讯方式和制丝集控系统进行通讯，虽然OPC通讯方式有高效性、可靠性、开放性、可互操作性，但是当I／O SERVER重启的时候，MES SERVER也需要重启，在日常生产过程中造成了维护困难。
3 制丝集控的I／O SERVER承担着卷烟企业制丝过程控制，实时数据采集的重要作用，由于MES SERVER直接连接制丝的I／OSERVER，容易给I／O SERVER服务器造成连接压力，不利于生产的安全稳定进行。
方案二：增加一台MES I／O Server服务器，用于与底层PLC的通讯，作为MES实时数据专用服务器，并在该服务器上安装FSGATEWAY，RSLINK等提供协议转换功能的软件，支持OPC通讯协议。该服务器以双网卡连入卷烟企业主网，其中一个网卡和现场控制环网相连，另外一个网卡与管理网相连。在该MES I／OSERVER服务器上安装实时数据库，配置MES系统所需要的相关点，并且与底层PLC上的点相对应，为MES实时数据库提供数据。
通过新增MES I／O SERVER的方式，使得MES数据采集与制丝集控系统处于平行关系，不会影响制丝线生产过程自控，由于MESI／O SERVER通过以太网协议直接连接PLC，比方案一更在数据采集稳定性上更胜一筹。
五、MES工厂实时／历史信息技术平台的要求
为了保证车间生产信息的实时性。需要建立统一的工厂实时／历史信息集成平台其主要功能在于：存贮、管理生产现场工艺参数、质量参数、设备参数、物料数据等；现场采集的数据实时进行过滤、分析、统计；建立全厂报警体系，如当叶丝水分过高时，能够启动生产监控中的报警系统，并能直观地显示在生产调度指挥中心；建立全厂事件体系，如当叶丝水分过高时，作为事件触发设备管理子系统，请求设备检验；采用标准的数据采集接口，适应众多的控制系统，如AB、SIEMENS、HONEYWELL公司的产品及众多的组态软件，如INTOUCH、WINCC、RSVIEW等。其它系统通过OPC、ODBC等开放接口进行数据访问；长时间存贮过程数据。
六、结束语
数据采集与控制系统通过对生产相关的关键信息，如设备状态、工艺状态、物料状态、环境状态、能源品质、生产工单、产量、消耗等进行采集，并以直观的形式表现出来，供生产管理者，特别是生产调度人员实时了解当前生产实况提供帮助，以便其做出正确的生产决策与指挥。
实际生产中由于生产现场设备数量大，接口种类多，给采集带来多困难。使用模块化的组织方式，整个系统具有良好的交互性、可用性和可扩展性，有利于系统的维护和升级。利用实时历史库和OPC技术实现生产现场数据的实时追踪，并完成调度指令的下达，更好地完成了数据采集与控制功能，极大地提高了制丝线产品质量和生产效率，保证了生产的稳定运行。
参考文献
[1]郭如军，罗应龙，王军面向精细化管理的卷烟企业制造执行系统的应用[J].烟草科技，2008（6）：29：32
[2]虞文进，鲁京序，王金亮.卷烟企业制造执行系统（MES）框架与实践[J].信息化研究与管理，2002：43—47