批次控制系统的制丝线生产(上海)

2009年02月BeijingLMHi-TechDevelopmentCorporation制丝线集控及电控系统新技术

————基于批次控制技术的制丝线设计

12008年5月交流内容制丝线生产管理系统方案介绍系统概述模型设计功能范围划分软件运行构架数据库规划开发技术平台系统功能数据采集生产管理工艺管理质量管理质量统计统计过程控制设备管理2本次交流内容为什么要在制丝线中使用批次控制？批次控制系统在制丝线控制中的实现批次控制标准S88简介交流重点在批次控制技术及实现，对功能不再作过多描述3一、为什么要在制丝线中使用批次控制？4制丝线需求趋势系统化设计精细化加工同质化加工智能化控制对市场快速反应5制丝线传统控制系统面临的问题产品特性的调整困难加工设备之间的柔性连接差不能适应实验线研发新产品的需求集成商之间难于沟通

需要提出新的控制方式6什么是批次控制？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批次控制（BatchControl）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。7什么是S88？S88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。8批次控制和S88的关系S88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。本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9批次控制系统与传统控制系统的区别传统控制系统BATCH控制系统由PLC中的逻辑实现工艺设备的选择和参数的下发由BATCH中的组态实现工艺设备的选择和参数的下发工艺过程固定工艺过程可通过BATCH方便地重新组合修改PLC中的程序改变工艺过程修改BATCH中的组态改变工艺过程10批次控制系统与传统控制系统的区别传统控制系统批次控制系统生产线设备被看做是一个整体生产线设备按照不同层次被划分为一个个的模块生产线控制程序是一个整体对应设备模块，生产线控制程序由一个个具有标准接口的程序模块组成由PLC执行生产线控制程序的逻辑实现工艺过程由BATCH组合调用程序模块实现工艺过程11批次控制系统与传统控制系统的区别传统控制系统批次控制系统由PLC控制逻辑决定程序执行步骤由BATCH组态决定程序执行步骤PLC只与HMI交互除HMI外，PLC还与BATCH进行应答式交互每时每刻通过参数表上传工艺数据在指定的步骤，采用应答方式，通过报告上传工艺数据12批次控制系统与传统控制系统的区别传统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被定义为标准的12种状态设备工艺状态转换无规定设备工艺12种状态之间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符合ISA88国际标准13制丝线控制中使用批次控制的优点根据配方进行生产，强化产品属性变化工艺过程更加快捷，提高了灵活性控制与工艺分离动态绑定设备，提高了生产率自动提交各种报告，帮助提高过程质量提高了功能规范的一致性增强了用户、系统集成商的信息沟通缩短了产品进入市场的时间14为什么要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。15二、批次控制在制丝线上的实现16总体设计要求全面的系统设计精细化加工柔性化生产方便试制新产品采用通用标准，实现设备和系统的快速集成提高生产效率，自动实现资源的最优配置避免人为因素影响，保证产品质量的一致性17批次控制符合制丝线控制要求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工艺师直接通过配方改变产品参数和工艺路径，方便试制新产品具有标准化和模块化的特点，便于协作和集成以设备模型为基础，动态绑定规定生产设备，提高生产效率符合FDA验证要求，保证产品质量的有效性18批次系统在企业管理层次模型中的位置19设计平台选型GEFanucProficyBatchWonderwareInBatch™PremierSIMATICBatchRockwellFactoryTalkBatch……20ArchiverSCADABatchServerServerPak自主ActiveXHMIBISBatch

ClientClientPak系统信息流RESCADAPLC/DCSBISERP/MESEnterprisePak自主开发配方工具RecipeEditorEquipmentEditorDevelopmentPak21系统层次结构22建立物理模型23建立物理模型物理模型的建立制丝线（过程单元ProcessCell）工艺段（设备单元UNIT）储柜（设备单元UNIT）设备组件模块（设备组件EquipmentModules）控制模块（ControlModules）24建立物理模型25建立物理模型26建立物理模型UNIT划分的原则与工艺段划分尽量一致UNIT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有喂料机的工艺段拆分UNIT时，要将喂料机和其前供料的设备共同划分为1个UNIT27建立过程模型批次控制系统PLC编程实现将模型映射为Unit和Phase按照ISAS88标准定义Phase的12种状态编写PLI程序编写实现各个Phase的程序28建立过程模型Phase的状态转换图29建立过程模型标准PLI信息流30建立过程模型按结构化规定编写PLC程序基本结构层次是：以调用各个Unit的程序作为第一层以调用各个Phase的程序作为第二层以调用各个具体测控对象的程序作为第三层31建立过程模型按结构化规定编写PLC程序按规定编写Unit程序，其调用顺序为：相对独立的程序采集状态的标准接口调用各个Phase程序更新状态的标准接口相对独立的程序。32建立过程模型Unit程序结构

33建立过程模型按结构化规定编写PLC程序按规定编写Phase程序，其调用顺序为：相对独立的程序采集状态的标准接口调用各个状态程序更新状态的标准接口相对独立的程序。34建立过程模型Phase程序结构

35建立配方建立配方——利用RecipeEditor36建立配方建立配方——自主开发配方工具37生产流程完成配方设计产品成分或原料构成每种原料的数量或比例制造产品所需要的设备执行任务的顺序用定制的BATCH客户端或标准客户端进行生产执行订单查看日志其它操作38生产流程启动和控制批次执行流程39批次控制系统设计生产流程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；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；对批次生产进行监控执行；执行完成，产生批次报表、归档生产数据等。40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对批次生产进行监控执行执行完成，产生批次报表、归档生产数据等41批次控制系统设计生产流程42三、批次控制标准S88简介43批次工艺及控制原料储藏罐1原料储藏罐2原料储藏罐3少量添加包装线1包装线2供料罐1供料罐2喷射干燥1喷射干燥2搅拌罐批次离散连续44S88已发布部分《批处理控制部分1（1995）：模型和术语》《批处理控制部分2（2001）：语言的数据结构和使用指南》《批处理控制部分3（2003）：（对部分1的加强）通用和现场配方模型和表述》《批处理控制部分4：生产纪录》45模型S88标准的核心是规定了批次控制中使用的术语和模型，描述了整个产品生产过程的结构。处理模型（ProcessModel）物理模型（PhysicalModel）过程模型（ProceduralModel）控制行为模型（ControlActivityModel）