批次控制系统的制丝线生产(上海)

1、北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation2009年年02月月北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation制丝线集控及电控系统新技术制丝线集控及电控系统新技术 基于批次控制基于批次控制技术技术的制丝的制丝线设计线设计 北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation2008年年5月交流内容月交流内容n制丝线生产管理系统方案介绍制丝线生产管理系统方案介绍n系统概述系统概述n模型设计模型设计n功能范围划分功能范围划分n软件运行构

2、架软件运行构架n数据库规划数据库规划n开发技术平台开发技术平台n系统功能系统功能n数据采集数据采集n生产管理生产管理n工艺管理工艺管理n质量管理质量管理n质量统计质量统计n统计过程控制统计过程控制n设备管理设备管理北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation本次交流内容本次交流内容n为什么要在制丝线中使用批次控制？为什么要在制丝线中使用批次控制？n批次控制系统在制丝线控制中的实批次控制系统在制丝线控制中的实现现n批次控制标准批次控制标准S88简介简介交流重点在批次控制技术及实现，对功能交流重点在批次控制技术及实现，对功能不再作过多描述不

3、再作过多描述北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation一、为什么要在制丝线中使用批次控一、为什么要在制丝线中使用批次控制？制？北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation制丝线需求趋势制丝线需求趋势 n系统化设计系统化设计 n精细化加工精细化加工 n同质化加工同质化加工n智能化控制智能化控制 n对市场快速反应对市场快速反应北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation制丝线传统控制系统面临的问题制丝线传统控制系统面临的问题

4、n产品特性的调整困难产品特性的调整困难n加工设备之间的柔性连接差加工设备之间的柔性连接差n不能适应实验线研发新产品的需求不能适应实验线研发新产品的需求n集成商之间难于沟通集成商之间难于沟通 n需要提出新的控制方式需要提出新的控制方式北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation什么是批次控制？什么是批次控制？n工厂生产过程可以分为三类：批次过程、连续过程和离散过程n批次控制（Batch Control）是自动化控制领域一种控制方式 ，主要用于有批次过程要求的自动化生产控制中。具有批次控制特性的生产线所生产的产品都会有批次号。北京长征高科技

5、公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation什么是什么是S88？nS88是ISA制定的批次控制标准，该标准通过模型和术语对批次控制系统的处理模型、物理模型和过程控制模型进行规范，把设备的控制和生产的过程相分离，通过配方来描述产品的属性和加工设备。北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次控制和批次控制和S88的关系的关系nS88是批次控制标准，自动化设备供应商提供的批次控制系统都会遵循该标准，不符合S88标准的批次控制系统将不具有开放性，不容易和其它系统集成，也就不能获得用户的认可。n本

6、文后面所说批次控制（系统）符合S88标准；批次控制和BATCH表达同样含义北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次控制系统与传统控制系统的区别批次控制系统与传统控制系统的区别传统控制系统传统控制系统BATCH控制系统控制系统由由PLC中的逻辑实现工中的逻辑实现工艺设备的选择和参数的艺设备的选择和参数的下发下发由由BATCH中的组态实中的组态实现工艺设备的选择和参现工艺设备的选择和参数的下发数的下发工艺过程固定工艺过程固定工艺过程可通过工艺过程可通过BATCH方便地重新组方便地重新组合合修改修改PLC中的程序改变中的程序改变工艺过

7、程工艺过程修改修改BATCH中的组态中的组态改变工艺过程改变工艺过程北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次控制系统与传统控制系统的区别批次控制系统与传统控制系统的区别传统控制系统传统控制系统批次控制系统批次控制系统生产线设备被看做是一生产线设备被看做是一个整体个整体生产线设备按照不同层生产线设备按照不同层次被划分为一个个的模次被划分为一个个的模块块生产线控制程序是一个生产线控制程序是一个整体整体对应设备模块，生产线对应设备模块，生产线控制程序由一个个具有控制程序由一个个具有标准接口的程序模块组标准接口的程序模块组成成由由PLC

8、执行生产线控制执行生产线控制程序的逻辑实现工艺过程序的逻辑实现工艺过程程由由BATCH 组合调用程组合调用程序模块实现工艺过程序模块实现工艺过程北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次控制系统与传统控制系统的区别批次控制系统与传统控制系统的区别传统控制系统传统控制系统批次控制系统批次控制系统由由PLC控制逻辑决定程控制逻辑决定程序执行步骤序执行步骤由由BATCH组态决定程组态决定程序执行步骤序执行步骤PLC只与只与HMI交互交互除除HMI外，外，PLC还与还与BATCH进行应答式交进行应答式交互互每时每刻通过参数表上每时每刻通过

9、参数表上传工艺数据传工艺数据在指定的步骤，采用应在指定的步骤，采用应答方式，通过报告上传答方式，通过报告上传工艺数据工艺数据北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次控制系统与传统控制系统的区别批次控制系统与传统控制系统的区别传统控制系统传统控制系统批次控制系统批次控制系统设备工艺状态无规定设备工艺状态无规定设备工艺状态被定义为设备工艺状态被定义为标准的标准的12种状态种状态设备工艺状态转换无规设备工艺状态转换无规定定设备工艺设备工艺12种状态之间种状态之间转换顺序有严格的规定转换顺序有严格的规定设备工艺状态自己定义设备工艺状态自

10、己定义设备工艺状态符合设备工艺状态符合ISA88国际标准国际标准北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation制丝线控制中使用批次控制的优点制丝线控制中使用批次控制的优点n根据配方进行生产，强化产品属性n变化工艺过程更加快捷，提高了灵活性n控制与工艺分离n动态绑定设备，提高了生产率n自动提交各种报告，帮助提高过程质量n提高了功能规范的一致性n增强了用户、系统集成商的信息沟通n缩短了产品进入市场的时间北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation为什么要在制丝线中使用批次控制？为什么要

11、在制丝线中使用批次控制？ 采用符合S88标准的批次控制技术，能够很好地解决采用传统技术不便于解决的问题。北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation二、批次控制在制丝线上的实现二、批次控制在制丝线上的实现北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation总体设计要求总体设计要求n全面的系统设计全面的系统设计 n精细化加工精细化加工n柔性化生产柔性化生产n方便试制新产品方便试制新产品n采用通用标准，实现设备和系统的快速集成采用通用标准，实现设备和系统的快速集成n提高生产效率，自动实现资源

12、的最优配置提高生产效率，自动实现资源的最优配置n避免人为因素影响，保证产品质量的一致性避免人为因素影响，保证产品质量的一致性北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次控制符合制丝线控制要求批次控制符合制丝线控制要求n批次控制系统采用了面向产品的设计理念，符批次控制系统采用了面向产品的设计理念，符合系统的目标合系统的目标n通过改变配方参数和设备需求来设计产品，满通过改变配方参数和设备需求来设计产品，满足精细化和柔性化的要求足精细化和柔性化的要求n工艺师直接通过配方改变产品参数和工艺路径，工艺师直接通过配方改变产品参数和工艺路径，方便

13、试制新产品方便试制新产品n具有标准化和模块化的特点，便于协作和集成具有标准化和模块化的特点，便于协作和集成n以设备模型为基础，动态绑定规定生产设备，以设备模型为基础，动态绑定规定生产设备，提高生产效率提高生产效率n符合符合FDAFDA验证要求，保证产品质量的有效性验证要求，保证产品质量的有效性北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次系统在企业管理层次模型中的位置批次系统在企业管理层次模型中的位置北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation设计平台选型设计平台选型nGE F

14、anuc Proficy BatchnWonderware InBatch PremiernSIMATIC BatchnRockwell FactoryTalk Batchn 北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development CorporationArchiverSCADABatchServerServer Pak自主自主 ActiveXHMIBISBatch ClientClient Pak系统信息流系统信息流 RE SCADAPLC/DCSBISERP/MESEnterprise Pak自主开发自主开发配方工具配方工具RecipeEditorEquipment

15、EditorDevelopment Pak北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation系统层次结构系统层次结构北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立物理模型建立物理模型北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立物理模型建立物理模型n物理模型的建立物理模型的建立 n制丝线（过程单元制丝线（过程单元Process Cell）n工艺段（设备单元工艺段（设备单元 UNIT）n储柜（设备单元储柜（设备单元UNIT）n

16、设备组件模块（设备组件设备组件模块（设备组件 Equipment Modules）n控制模块（控制模块（Control Modules）北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立物理模型建立物理模型北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立物理模型建立物理模型北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立物理模型建立物理模型nUNITUNIT划分划分的的原则原则n与工艺段划分尽量一致与工艺段划分尽量一致nUN

17、IT划分应尽可能保证同一生产线具备划分应尽可能保证同一生产线具备能够同时生产多个批次产品的能力能够同时生产多个批次产品的能力n有喂料机的工艺段拆分有喂料机的工艺段拆分UNIT时，要将喂时，要将喂料机和其前供料的设备共同划分为料机和其前供料的设备共同划分为1个个UNIT北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立过程模型建立过程模型n批次控制系统批次控制系统PLC编程实现编程实现n将模型映射为将模型映射为Unit和和Phase n按照按照ISA S88标准定义标准定义Phase的的12种状态种状态 n编写编写PLI程序程序n编写实现各

18、个编写实现各个Phase的程序的程序北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立过程模型建立过程模型nPhase的状态转换图的状态转换图北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立过程模型建立过程模型n标准标准PLI信息流信息流北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立过程模型建立过程模型n按结构化规定编写按结构化规定编写PLC程序程序n基本结构层次是：基本结构层次是：n以调用各个以调用各个Unit的程序作为

19、第一层的程序作为第一层n以调用各个以调用各个Phase的程序作为第二层的程序作为第二层n以调用各个具体测控对象的程序作为第三层以调用各个具体测控对象的程序作为第三层北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立过程模型建立过程模型n按结构化规定编写按结构化规定编写PLC程序程序n按规定编写按规定编写Unit程序，其调用顺序为：程序，其调用顺序为：n相对独立的程序相对独立的程序n采集状态的标准接口采集状态的标准接口n调用各个调用各个Phase程序程序n更新状态的标准接口更新状态的标准接口n相对独立的程序。相对独立的程序。北京长征高科技公

20、司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立过程模型建立过程模型nUnit程序结构程序结构 北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立过程模型建立过程模型n按结构化规定编写按结构化规定编写PLC程序程序n按规定编写按规定编写Phase程序，其调用顺序为：程序，其调用顺序为：n相对独立的程序相对独立的程序n采集状态的标准接口采集状态的标准接口n调用各个状态程序调用各个状态程序n更新状态的标准接口更新状态的标准接口n相对独立的程序。相对独立的程序。北京长征高科技公司Beijing LM H

21、i-Tech Development Corporation建立过程模型建立过程模型nPhase程序结构程序结构 北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立配方建立配方n建立配方建立配方利用利用Recipe Editor北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation建立配方建立配方n建立配方建立配方自主开发配方工具自主开发配方工具北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation生产流程生产流程n完成配方设计完成配方设计 n

22、产品成分或原料构成产品成分或原料构成n每种原料的数量或比例每种原料的数量或比例n制造产品所需要的设备制造产品所需要的设备n执行任务的顺序执行任务的顺序n用定制的用定制的BATCH客户端或标准客户端客户端或标准客户端进行生产进行生产n执行订单执行订单 n查看日志查看日志n其它操作其它操作北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation生产流程生产流程n启动和启动和控制批控制批次执行次执行流程流程 北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次控制系统设计生产流程批次控制系统设计生产流

23、程n根据生产设备的物理布局和设备特点，建立设根据生产设备的物理布局和设备特点，建立设备的物理模型；备的物理模型；n根据加工处理要求，建立过程模型；根据加工处理要求，建立过程模型；n根据工艺加工要求，建立工艺配方；根据工艺加工要求，建立工艺配方；n根据产品订单，生成批次指令并对批次加工指根据产品订单，生成批次指令并对批次加工指令进行排程；令进行排程；n调度执行批次生产，批次生产时调用需要的控调度执行批次生产，批次生产时调用需要的控制配方；制配方；n对批次生产进行监控执行；对批次生产进行监控执行；n执行完成，产生批次报表、归档生产数据等。执行完成，产生批次报表、归档生产数据等。 北京长征高科技公司

24、Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次控制系统设计生产流程批次控制系统设计生产流程根据设备的物理布局和设备特点，建立设备的物理模型根据设备的物理布局和设备特点，建立设备的物理模型根据加工处理要求，建立过程模型根据加工处理要求，建立过程模型根据工艺加工要求，建立工艺配方根据工艺加工要求，建立工艺配方根据产品订单，生成批次指令并对批次加工指令进行排程根据产品订单，生成批次指令并对批次加工指令进行排程调度执行批次生产，批次生产时调用需要的控制配方调度执行批次生产，批次生产时调用需要的控制配方对批次生产进行监控执行对批次生产进行监控执行执行完成，产生批

25、次报表、归档生产数据等执行完成，产生批次报表、归档生产数据等北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次控制系统设计生产流程批次控制系统设计生产流程北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation三、三、 批次控制标准批次控制标准S88简介简介北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development Corporation批次工艺及控制批次工艺及控制原料原料储藏罐储藏罐 1 1原料原料储藏罐储藏罐 2原料原料储藏罐储藏罐 3少量少量 添加添加包装线包装线 1

26、包装线包装线 2供料供料罐罐 1供料供料罐罐 2喷射喷射干燥干燥 1喷射喷射干燥干燥 2搅拌罐搅拌罐批次批次离散离散连续连续北京长征高科技公司Beijing LM Hi-Tech Development CorporationS88 已发布部分已发布部分n批处理控制部分批处理控制部分1（1995）：模型和）：模型和术语术语n批处理控制部分批处理控制部分2（2001）：语言的）：语言的数据结构和使用指南数据结构和使用指南 n批处理控制部分批处理控制部分3（2003）：（对部）：（对部分分1的加强）通用和现场配方模型和表述的加强）通用和现场配方模型和表述n批处理控制部分批处理控制部分4：生产纪录：生产纪录北京长征高科技公司B