关键词： PCS　现场总线　MES

　　在某化纤性质的企业中，控制点约万点控制工程网版权所有，其中开关量占大多数；模拟量控制回路约百个；电气控制和阀门控制以继电器为主，分散并相对集中在多个机柜间。在对老的装置进行现代化技术改造时，引进了西门子的PCS系统。针对控制分散、机柜分散的情况，大规模的使用了现场总线技术，并且投运了管控一体化系统。

　　为了提高系统的控制效率和可靠性，主系统采用了4对冗余结构的西门子S7-417H，模块化程序设计，位于中心机柜间。每对冗余结构的S7-417H中，互为热备冗余、容错的两个PLC站通过两条光纤实现同步，从站CPU的所有数据和工作状态均与主站CPU完全相同，从站监视着主站的CPU状态并且不运行应用程序，即运行时只有主站的CPU起着控制作用。当主站不能正常工作时，系统无条件地将从站自动切换为主站，切换时间≤30ms。在此切换时间内，采用事件同步的机理，实现主从站的完全无扰动切换。

　　在现场比较相对集中的地方设立了8个分机柜间，用来安装I/O卡件和I/O底板。由于相隔比较远并且工厂干扰比较严重，因此没有采用普通的DP双绞线连接，而采用冗余的光纤连接(双路环网)

，其光电转换设备使用西门子的OLM(光纤链路模块)来完成位于两个CPU上的DP接口分别与一条Profibus现场总线相连，实现CPU与现场I/O的冗余通信。两条Profibus-DP网线同时与ET-200M I/O站上冗余配置的IM153-2模块相连，这样输入输出信号通过冗余的IM153-2模块以及Profibus-DP网线同时与两个互为热备的CPU通信；当与主CPU通信的IM153-2模块出现故障时，系统并不实行CPU或Profibus-DP网之间的切换，而是自动通过另一条DP网将数据送到相应的CPU上，并通过光纤热备线将数据由从CPU传送给主CPU。从而最大程度减少了CPU的切换(CPU切换时可能会产生CPU同步时间差)，提高了CPU的运行效率。IM153-2模板可在线更换，Profibus-DP网也可以在线更换，易于修复系统。

　　一 企业系统结构

　　整个工厂的控制系统建立之后，需要管理层与之相联系和管理。这就产生了建立在控制系统之上的管控系统或者称为MES系统。

　　整个工厂自动化系统(见图1)分为三层结构，见图2：

 

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　　(1)企业层(ERP系统)：IBM DB2；

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　　(2)车间层(MES系统)：丝束管控一体化系统，与PCS7系统协同工作;SIMATIC IT平台与桥梁；

　　(3)控制层(控制系统)：西门子 PCS7 v6.0；I/O点数约1万点。

　　二 管控系统

　　将产品从生产到销售的每一个环节的信息均进入管控系统，并受到管控系统的监控，对于任何产生的质量问题，可以由管控系统进行对过程的分析，查找问题的根源。

　　1. 管控流程

　　a. 源头预防

　　在原料采购，辅助生产设施(公用工程)中，这些子系统具有对特定环节的质量检验功能，可判别每个环节本身的质量是否符合要求，对可能影响产品质量的因素进行源头预防。贯彻预防原则是现代质量管理的核心与精髓。

　　与此同时，这些子系统负责将检测、采集的质量数据及关键工艺参数等信息保存到服务器www.cechina.cn，以便进行各种相关的质量分析。为确保原始数据的完整、准确，数据采集和输入具有"手动/自动"两种模式www.cechina.cn，可相互切换，一旦"自动"方式出现故障CONTROL ENGINEERING China版权所有，可由操作员采用"手动"方式人工输入数据。

　　b. 过程监控

　　车间作业各系统除了完成本身的控制操作任务外，还负责提供管控系统所需要的实时现场数据，这些数据一方面在本地岗位实时地反映，另一方面，将被综合在一起，进入到管控系统之中，实时反映在中央控制室或其他指定的地点，使生产过程的质量得到全面的监控。

　　c. 结果分析

　　系统将提供多种质量统计分析报表及专业的质量分析方法，并提供相关多因素分析功能，使不同时间段的参数能在一起进行分析。

　　2. 过程数据采集和归档

　　生产过程数据的采集是MES系统和厂级生产管理信息化系统(ERP/MIS)的信息来源和基础。在本项目中CONTROL ENGINEERING China版权所有，实现了对生产过程中的制浆、纺丝、卷曲、烘干、摆丝、打包、输送等完整的生产流程进行生产过程和工艺数据的采集(约3000点)，对于无法从控制系统中直接获得的设备维修、质量抽检采样等信息，则通过人工录入方式，保证MES系统可以获得完整的生产管理信息。

　　a. 实时性

　　系统需要实时地与过程控制系统进行交互，例如：通过过程信号触发生成产品的流水包号(PackageID)；某些实验室数据需直接写入过程控制系统作为控制的参考值；需要根据生产情况对输送系统进行调度。

　　b. 海量数据存储和查询

　　(1)大量的过程数据需要