2009年02月BeijingLMHi-TechDevelopmentCorporation制絲線集控及電控系統(tǒng)新技術(shù)

————基于批次控制技術(shù)的制絲線設(shè)計(jì)

12008年5月交流內(nèi)容制絲線生產(chǎn)管理系統(tǒng)方案介紹系統(tǒng)概述模型設(shè)計(jì)功能范圍劃分軟件運(yùn)行構(gòu)架數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)劃開(kāi)發(fā)技術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)采集生產(chǎn)管理工藝管理質(zhì)量管理質(zhì)量統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制設(shè)備管理2本次交流內(nèi)容為什么要在制絲線中使用批次控制？批次控制系統(tǒng)在制絲線控制中的實(shí)現(xiàn)批次控制標(biāo)準(zhǔn)S88簡(jiǎn)介交流重點(diǎn)在批次控制技術(shù)及實(shí)現(xiàn)，對(duì)功能不再作過(guò)多描述3一、為什么要在制絲線中使用批次控制？4制絲線需求趨勢(shì)系統(tǒng)化設(shè)計(jì)精細(xì)化加工同質(zhì)化加工智能化控制對(duì)市場(chǎng)快速反應(yīng)5制絲線傳統(tǒng)控制系統(tǒng)面臨的問(wèn)題產(chǎn)品特性的調(diào)整困難加工設(shè)備之間的柔性連接差不能適應(yīng)實(shí)驗(yàn)線研發(fā)新產(chǎn)品的需求集成商之間難于溝通

需要提出新的控制方式6什么是批次控制？工廠生產(chǎn)過(guò)程可以分為三類：批次過(guò)程、連續(xù)過(guò)程和離散過(guò)程批次控制（BatchControl）是自動(dòng)化控制領(lǐng)域一種控制方式

，主要用于有批次過(guò)程要求的自動(dòng)化生產(chǎn)控制中。具有批次控制特性的生產(chǎn)線所生產(chǎn)的產(chǎn)品都會(huì)有批次號(hào)。7什么是S88？S88是ISA制定的批次控制標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)模型和術(shù)語(yǔ)對(duì)批次控制系統(tǒng)的處理模型、物理模型和過(guò)程控制模型進(jìn)行規(guī)范，把設(shè)備的控制和生產(chǎn)的過(guò)程相分離，通過(guò)配方來(lái)描述產(chǎn)品的屬性和加工設(shè)備。8批次控制和S88的關(guān)系S88是批次控制標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)化設(shè)備供應(yīng)商提供的批次控制系統(tǒng)都會(huì)遵循該標(biāo)準(zhǔn)，不符合S88標(biāo)準(zhǔn)的批次控制系統(tǒng)將不具有開(kāi)放性，不容易和其它系統(tǒng)集成，也就不能獲得用戶的認(rèn)可。本文后面所說(shuō)批次控制（系統(tǒng)）符合S88標(biāo)準(zhǔn)；批次控制和BATCH表達(dá)同樣含義9批次控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的區(qū)別傳統(tǒng)控制系統(tǒng)BATCH控制系統(tǒng)由PLC中的邏輯實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備的選擇和參數(shù)的下發(fā)由BATCH中的組態(tài)實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備的選擇和參數(shù)的下發(fā)工藝過(guò)程固定工藝過(guò)程可通過(guò)BATCH方便地重新組合修改PLC中的程序改變工藝過(guò)程修改BATCH中的組態(tài)改變工藝過(guò)程10批次控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的區(qū)別傳統(tǒng)控制系統(tǒng)批次控制系統(tǒng)生產(chǎn)線設(shè)備被看做是一個(gè)整體生產(chǎn)線設(shè)備按照不同層次被劃分為一個(gè)個(gè)的模塊生產(chǎn)線控制程序是一個(gè)整體對(duì)應(yīng)設(shè)備模塊，生產(chǎn)線控制程序由一個(gè)個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)接口的程序模塊組成由PLC執(zhí)行生產(chǎn)線控制程序的邏輯實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程由BATCH組合調(diào)用程序模塊實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程11批次控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的區(qū)別傳統(tǒng)控制系統(tǒng)批次控制系統(tǒng)由PLC控制邏輯決定程序執(zhí)行步驟由BATCH組態(tài)決定程序執(zhí)行步驟PLC只與HMI交互除HMI外，PLC還與BATCH進(jìn)行應(yīng)答式交互每時(shí)每刻通過(guò)參數(shù)表上傳工藝數(shù)據(jù)在指定的步驟，采用應(yīng)答方式，通過(guò)報(bào)告上傳工藝數(shù)據(jù)12批次控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的區(qū)別傳統(tǒng)控制系統(tǒng)批次控制系統(tǒng)設(shè)備工藝狀態(tài)無(wú)規(guī)定設(shè)備工藝狀態(tài)被定義為標(biāo)準(zhǔn)的12種狀態(tài)設(shè)備工藝狀態(tài)轉(zhuǎn)換無(wú)規(guī)定設(shè)備工藝12種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換順序有嚴(yán)格的規(guī)定設(shè)備工藝狀態(tài)自己定義設(shè)備工藝狀態(tài)符合ISA88國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)13制絲線控制中使用批次控制的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)配方進(jìn)行生產(chǎn)，強(qiáng)化產(chǎn)品屬性變化工藝過(guò)程更加快捷，提高了靈活性控制與工藝分離動(dòng)態(tài)綁定設(shè)備，提高了生產(chǎn)率自動(dòng)提交各種報(bào)告，幫助提高過(guò)程質(zhì)量提高了功能規(guī)范的一致性增強(qiáng)了用戶、系統(tǒng)集成商的信息溝通縮短了產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間14為什么要在制絲線中使用批次控制？

采用符合S88標(biāo)準(zhǔn)的批次控制技術(shù)，能夠很好地解決采用傳統(tǒng)技術(shù)不便于解決的問(wèn)題。15二、批次控制在制絲線上的實(shí)現(xiàn)16總體設(shè)計(jì)要求全面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)精細(xì)化加工柔性化生產(chǎn)方便試制新產(chǎn)品采用通用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備和系統(tǒng)的快速集成提高生產(chǎn)效率，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置避免人為因素影響，保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性17批次控制符合制絲線控制要求批次控制系統(tǒng)采用了面向產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念，符合系統(tǒng)的目標(biāo)通過(guò)改變配方參數(shù)和設(shè)備需求來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，滿足精細(xì)化和柔性化的要求工藝師直接通過(guò)配方改變產(chǎn)品參數(shù)和工藝路徑，方便試制新產(chǎn)品具有標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的特點(diǎn)，便于協(xié)作和集成以設(shè)備模型為基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)綁定規(guī)定生產(chǎn)設(shè)備，提高生產(chǎn)效率符合FDA驗(yàn)證要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量的有效性18批次系統(tǒng)在企業(yè)管理層次模型中的位置19設(shè)計(jì)平臺(tái)選型GEFanucProficyBatchWonderwareInBatch?PremierSIMATICBatchRockwellFactoryTalkBatch……20ArchiverSCADABatchServerServerPak自主ActiveXHMIBISBatch

ClientClientPak系統(tǒng)信息流RESCADAPLC/DCSBISERP/MESEnterprisePak自主開(kāi)發(fā)配方工具RecipeEditorEquipmentEditorDevelopmentPak21系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)22建立物理模型23建立物理模型物理模型的建立制絲線（過(guò)程單元ProcessCell）工藝段（設(shè)備單元UNIT）儲(chǔ)柜（設(shè)備單元UNIT）設(shè)備組件模塊（設(shè)備組件EquipmentModules）控制模塊（ControlModules）24建立物理模型25建立物理模型26建立物理模型UNIT劃分的原則與工藝段劃分盡量一致UNIT劃分應(yīng)盡可能保證同一生產(chǎn)線具備能夠同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)批次產(chǎn)品的能力有喂料機(jī)的工藝段拆分UNIT時(shí)，要將喂料機(jī)和其前供料的設(shè)備共同劃分為1個(gè)UNIT27建立過(guò)程模型批次控制系統(tǒng)PLC編程實(shí)現(xiàn)將模型映射為Unit和Phase按照ISAS88標(biāo)準(zhǔn)定義Phase的12種狀態(tài)編寫PLI程序編寫實(shí)現(xiàn)各個(gè)Phase的程序28建立過(guò)程模型Phase的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖29建立過(guò)程模型標(biāo)準(zhǔn)PLI信息流30建立過(guò)程模型按結(jié)構(gòu)化規(guī)定編寫PLC程序基本結(jié)構(gòu)層次是：以調(diào)用各個(gè)Unit的程序作為第一層以調(diào)用各個(gè)Phase的程序作為第二層以調(diào)用各個(gè)具體測(cè)控對(duì)象的程序作為第三層31建立過(guò)程模型按結(jié)構(gòu)化規(guī)定編寫PLC程序按規(guī)定編寫Unit程序，其調(diào)用順序?yàn)椋合鄬?duì)獨(dú)立的程序采集狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)接口調(diào)用各個(gè)Phase程序更新?tīng)顟B(tài)的標(biāo)準(zhǔn)接口相對(duì)獨(dú)立的程序。32建立過(guò)程模型Unit程序結(jié)構(gòu)

33建立過(guò)程模型按結(jié)構(gòu)化規(guī)定編寫PLC程序按規(guī)定編寫Phase程序，其調(diào)用順序?yàn)椋合鄬?duì)獨(dú)立的程序采集狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)接口調(diào)用各個(gè)狀態(tài)程序更新?tīng)顟B(tài)的標(biāo)準(zhǔn)接口相對(duì)獨(dú)立的程序。34建立過(guò)程模型Phase程序結(jié)構(gòu)

35建立配方建立配方——利用RecipeEditor36建立配方建立配方——自主開(kāi)發(fā)配方工具37生產(chǎn)流程完成配方設(shè)計(jì)產(chǎn)品成分或原料構(gòu)成每種原料的數(shù)量或比例制造產(chǎn)品所需要的設(shè)備執(zhí)行任務(wù)的順序用定制的BATCH客戶端或標(biāo)準(zhǔn)客戶端進(jìn)行生產(chǎn)執(zhí)行訂單查看日志其它操作38生產(chǎn)流程啟動(dòng)和控制批次執(zhí)行流程39批次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的物理布局和設(shè)備特點(diǎn)，建立設(shè)備的物理模型；根據(jù)加工處理要求，建立過(guò)程模型；根據(jù)工藝加工要求，建立工藝配方；根據(jù)產(chǎn)品訂單，生成批次指令并對(duì)批次加工指令進(jìn)行排程；調(diào)度執(zhí)行批次生產(chǎn)，批次生產(chǎn)時(shí)調(diào)用需要的控制配方；對(duì)批次生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控執(zhí)行；執(zhí)行完成，產(chǎn)生批次報(bào)表、歸檔生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。40批次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程根據(jù)設(shè)備的物理布局和設(shè)備特點(diǎn)，建立設(shè)備的物理模型根據(jù)加工處理要求，建立過(guò)程模型根據(jù)工藝加工要求，建立工藝配方根據(jù)產(chǎn)品訂單，生成批次指令并對(duì)批次加工指令進(jìn)行排程調(diào)度執(zhí)行批次生產(chǎn)，批次生產(chǎn)時(shí)調(diào)用需要的控制配方對(duì)批次生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控執(zhí)行執(zhí)行完成，產(chǎn)生批次報(bào)表、歸檔生產(chǎn)數(shù)據(jù)等41批次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程42三、批次控制標(biāo)準(zhǔn)S88簡(jiǎn)介43批次工藝及控制原料儲(chǔ)藏罐1原料儲(chǔ)藏罐2原料儲(chǔ)藏罐3少量添加包裝線1包裝線2供料罐1供料罐2噴射干燥1噴射干燥2攪拌罐批次離散連續(xù)44S88已發(fā)布部分《批處理控制部分1（1995）：模型和術(shù)語(yǔ)》《批處理控制部分2（2001）：語(yǔ)言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和使用指南》《批處理控制部分3（2003）：（對(duì)部分1的加強(qiáng)）通用和現(xiàn)場(chǎng)配方模型和表述》《批處理控制部分4：生產(chǎn)紀(jì)錄》45模型S88標(biāo)準(zhǔn)的核心是規(guī)定了批次控制中使用的術(shù)語(yǔ)和模型，描述了整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的結(jié)構(gòu)。處理模型（ProcessModel）物理模型（PhysicalModel）過(guò)程模型（ProceduralModel）控制行為模型（ControlActivityModel）