一種提高制絲集控系統過程數據 利用率軟件的研制

王亞光

摘要：江西中煙井岡山卷煙廠于2016年完成易地技改并于年底投入生產。制絲車間共有13個工藝段，現場設備主要由西門子S7-400 PLC控制，生產過程所需的參數及設備、質量數據是通過服務器來進行下發與采集，并在監控、管控兩個子系統中呈現。試生產期間，車間、品管、生產等部門對制絲生產的多次考核過程中，發現原系統展現出來的數據無法滿足對質量、設備、制造能力等方面的需求分析。為此，井岡山卷煙廠信息科相關技術人員研發出一套制絲集控實時數據導出系統，該系統可以實現自動匹配所選時間內段生產的批次號，自行設定數據采集的時間間隔等功能，全方位滿足職能部門的需求，大大提高了原始數據的利用率。

Abstract： China Tobacco Jiangxi Industry LLC. Jinggangshan Cigarette Factory completed the ex-situ technical transformation in 2016 and put it into production at the end of the year. There are 13 process sections in the cut tobacco making workshop， and the field equipment is mainly controlled by Siemens S7-400 PLC. The parameters， equipment and quality data required in the production process are distributed and collected through the server， and presented in the monitoring and control subsystem. During the trial production， the workshop， quality control， production and other departments have repeatedly evaluated the production of cut tobacco， and found that the data displayed by the original system cannot meet the needs of quality， equipment， and manufacturing capacity. To this end， the relevant technical staff of the Information Section of Jinggangshan Cigarette Factory has developed a real-time data export system for the centralized control of cut tobacco production. This system can automatically match the batch number produced in the selected time period and set the time interval for data collection. The function fully meets the needs of functional departments and greatly improves the utilization rate of original data.

關鍵詞：數據;自動導出;利用率

Key words： data;automatic export;utilization

中圖分類號：TS43;TP274+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）10-0211-03

1? 問題背景

2016年10月，井岡山卷煙廠制絲車間開始中試生產浙江中煙“雄獅”葉絲。由于設備剛剛安裝調試完成，設備運行穩定性還不高，面對即將來臨的正式合作生產，要在短時間內將設備調試到最佳狀態，保障產品質量，現有的數據量無法滿足品管部門對產品質量的分析，如圖1-圖2所示。

結合圖1和圖2中可以看出：

①原系統中對數據的展現僅限于每個工藝段下的單個參數，而且數據采樣間隔為30s/數據，通過查看程序，發現每一行的數據不是瞬時值，而是30s內的平均值、最大值、最小值。即報表中的數據已不是原始數據，若對這些數據再進行加工分析，則分析結果將產生較大的誤差。而圖2中，數據采集的頻率最高可達1ms/個，而B1611XSH001烘絲工單工單內風選后出料水分最多可產生5400000條，公司來我廠指導生產時提出數據分析采用采點頻率隔是每10s一個數據，對應本工單即540條數據，而報表中僅采集了186條，數據利用率僅34.44%;

②報表僅對過程數據進行了簡單的統計（平均值、最大值、最小值），對于一些能體現數據質量的關鍵參數（SD值、E值等）并沒有直觀反應，在系統其他功能模塊中統計的也不全面;

③報表提供的導出功能僅提供了PDF格式，導出后無法人工對數據進行分析，數據利用率低。

從上述分析可以看出，當時車間及各部門對制絲集控系統采集上的數據利用率極低，未能較好的利用信息化手段對工藝質量和制造過程進行精確分析，還在一定程度上造成了資源浪費。

2? 處理手段

為此，技術人員提出若干種解決方案，包括報表重新開發、搭建新的數據導出軟件、重新配置生產過程彩虹圖等。

2.1 方案確定

考慮到系統安全性和經濟性，職能部門技術人員經過反復論證，認為若能研發一套快速導出集控系統歷史數據的軟件，既能較快地解決制絲集控系統數據浪費的問題，又不給原系統造成額外的負擔。

借鑒制絲集控系統原有的框架，技術人員制定出相應的解決方案：在當前所擁有的軟硬件資源，不影響制絲集控系統正常運行的情況下，利用C#語言開發簡易的數據導出軟件，進行發布后在桌面生產客戶端。方案圖如圖3所示。

2.2 系統開發

系統開發環境是VS2012 C#語言，開發流程圖如圖4。

然后制定業務流程，業務流程開發以操作方便，提高信息量為總體要求，預期的結果是用戶通過軟件能夠簡潔、方便地導出個性化的數據，故根據上述要求，大致制定了如圖5所示的業務邏輯。

業務邏輯明確之后，進行項目開發。

2.2.1 搭建項目開發環境

新建一個C#項目，在VS2012軟件中新建相關項目，命名為“實時數據導出”，如圖6。

2.2.2 連接基礎數據

制絲線生產的基礎數據是通過Intouch軟件連接、保存，因此本項目在InSQL數據庫中，建立各采集點信息，向下延伸至PLC電控系統，獲取最底層的原始數據，上與數據導出軟件連接，通過數據分析與篩選，顯示出個性化數據。

圖7為利用Intouch軟件建立變量的過程。

變量建立好后，需要正確匹配PLC地址，數據即可準確采集。

2.2.3 功能實現

在VS2012軟件中分別進行后臺功能和前端界面的開發，系統功能算法通過C#語言實現，前端開發界面在VS2012軟件內通過XAML語言完成，具體實現過程如圖8。

編譯和調試成功后，軟件正式發布使用，圖9是前端界面，用戶根據需求選擇生產單元、時間范圍、時間間隔等信息，系統則精確地匹配到該時間范圍內生產的批次號，并顯示工單的實際起止時間，繼而用戶可以進行查詢或導出操作，前端界面如圖9所示。

2.2.4 實驗效果驗證

實驗隨機選擇了2018年10月23日生產的一批數據進行導出，如圖10所示。

結果顯示，實驗結果符合預期效果，原始數據被精確導出。

3? 總結及打算

3.1 總結

經過一段時間的隨機抽樣及跟蹤統計，由圖11可以看出制絲集控系統原始數據利用率得到了較大的提高，并且穩定在較高的水平。

同時，系統還實現了以下功能，達到了便于用戶操作的效果：①工單號智能匹配。本課題通過對工單號和生產狀態兩個參數的識別，精準地匹配出勾選時間段內的生產工單，省略了用戶輸入工單號和批次號的過程，避免了工單號輸錯的誤差。②采樣頻率可選。針對不同的需求，課題組在研制過程中增加了采樣頻率選擇的功能，用戶可以在客戶端設置好所需的采點頻率進行數據導出。

3.2 下一步打算

本實驗實現的功能是將原始數據的利用率達到最大化，在下一步工作中，將著力于利用科學的統計方法，將原始數據進行統計分析，為生產運行提供科學合理的支撐。

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