卷包生产过程数据采集稳定性探究

郭瑞川+杨剑锋+张维+孔维熙+洪宏+李建平

摘 要：文中以ZJ17卷烟机为例，介绍数据采集过程中出现的问题，展开对数据采集过程稳定性的研究，实现数据稳定可靠地上传至服务器，真实反映生产过程中产生的生产、设备、质量、物耗等数据，并对生产过程快速、准确地进行实时监控，实现企业的精益化生产。

关键词：数据采集；ZJ17；异常信息监控；网络异常；系统点检

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）02-00-02

0 引 言

2012年，曲靖卷烟厂“十一五”就地技改完成，企业全面实现了生产装备的机械化、自动化和部分信息化。信息网络的全覆盖形成了从设备底层自动化控制到生产单元集中监控的车间管控模式。卷包车间有17台ZJ17-GDX1/GDX2机组，且ZJ17作为烟草工业企业中速机主流配置，通过研究ZJ17机型，针对易发生的数采不稳定因素，采用数采数据异常监控、技术保障、系统点检等解决方法，以确保其数采的稳定性与真实性。

1 数采架构

1.1 卷包车间网络拓扑图

卷包车间网络拓扑图如图1所示。

1.2 ZJ17数采网络

曲靖卷烟厂现有的19套PROTOS 70（ZJ17）卷接机组，无论是实施改造过的PROTOS 70卷接机组，还是常德烟机厂生产的新机ZJ17卷接机组，其控制系统都是西门子公司的S7 400 PLC控制系统，两种不同的控制系统无论在硬件组态方面還是控制方式方面都是一致的，因此其数据采集方式完全相同，故硬件设备的安装方式全部统一。

数据采集示意图如图2所示。

1.3 数采机制

实时数据采集就是把底层数据真实有效的采集至数采站，并快速准确的传输到服务器。ZJ17机型采用TCP/IP协议，由从IT80工控机采集，采集频率为2 s，获取VE、SE、MAX等部位的数据，并保存到本地的xml文件中，以SOAP协议的方式将采集的数据实时传至服务器[1]。虽然设备千差万别，但其数采技术实现方式都遵循图3所示的流程。

数据采集模块由一对一数据采集程序和数据处理模块组成，不同型号设备的自动化控制器有所区别，由于其设备控制器不同，其数据采集前置设备运行的数据采集软件也不相同。数采前置设备运行采集程序通过其数据接口模块从现场设备的自动化控制层实时获取各种原始数据，再经过数据处理模块加工处理后形成有效的数据记录。这些有效的数据记录不仅可以通过本地监控模块、数据查询模块实现设备运行状态及现场数据的实时监视，还可以通过数据通信模块将现场数据传送到数采服务器，形成全面准确的实时数据库和历史数据库。

2 数采稳定性维护

2.1 数采数据异常监控

在实际生产过程中，异常数据产生后，应如何判断其是真实的异常数据还是数采本身出现问题，而判断数据异常的类型是正确处理问题的关键，因此可以基于数采数据的关联性模型来实时判断异常原因。数据监控界面如图4所示。

通过以上关联模型，可以先预估出关键指标的合理范围，通过该范围与实时数采数据的比对来判断某项关键数据是否正常，若不正常将会进行异常提示。通过此功能，可以在1分钟内遍历车间所有机台的关键指标数据是否存在异常，大大提高了异常发现的速度，提升了管理效率。

2.2 技术保障

通过异常信息监控可及时发现数采出现的问题，数采出现的问题大致可分为硬件、网络出现问题或人为清空底层数据导致数采异常两种。

2.2.1 网络异常

针对异常监控发现的数据异常，首先判断是人为清空还是网络异常，若出现瞬间数据全部为0，而后短时间内没有恢复，则认为是网络异常。通过异常监控发现网络异常后，开启网络重连工具，并不断在服务器、数采站、IT80工控机三者之间发送命令，执行网络重连[2]。用Ping命令来判断网络本身的状态，即确定物理链路层的状态。同时，用应用程序层的Send和Receive来判断程序/进程是否异常。通过这两种方式的组合，一般能够正确得到网络状态。并能够在网络发生故障时，准确定位其状态。

当网络、应用程序都正常时，对端操作系统的设置可能会影响上述判断。当对端禁止向其发送Ping命令时，那么Ping的结果将始终不通。因此该方法存在一定的缺陷。

2.2.2 数采程序启动监控

在实际工作中，数采程序虽设置了开机启动，且在正常情况下会与数采站启动，但偶有启动失败的情况，从而导致数采数据丢失，因此采用监控程序启动工具保障程序的正常启动。程序启动监视工具是一个监视程序启动和退出的工具，详细记录进程的活动情况，包括程序的运行时间、运行身份、路径和启动参数。程序运行历史记录会存储进数据库，方便之后查看，同时也可以设置为开启自动启动监控，并在后台记录程序运行信息。

2.3 数采系统点检

点检制是按照一定标准、周期对设备规定的部位进行检查，以便早期发现设备的故障隐患，及时加以修理调整，使设备保持其规定功能的设备管理方法。值得注意的是，设备点检制不仅仅是一种检查方式，更是一种制度和管理方法。点检的概念运用在软件系统上可以确保系统的正常稳定。

基于点检的概念，针对数采系统列出完整的点检规程，并运用六位一体的TPM模式，全员参与，系统管理员重点保障的原则，确保系统稳定运行。系统界面如图5所示，系统故障显示界面如图6所示。

（1）利用网络管理工具检查在线设备的联网情况；

（2）利用点检系统，系统管理员可以快速浏览系统的运行情况；

（3）在岗的操作人员及设备维修人员发现系统故障可以及时反馈至系统管理员处，并快速解决。

3 结 语

数据采集是卷烟工业企业的信息化支撑，数据采集的可靠与否直接关系到企业信息化能否走好、走稳。在互联网+、云计算、大数据等背景下，数据的可靠性显得尤为重要。

本文只针对卷包车间ZJ17机型的数采稳定性进行探究，而卷烟工业企业需数采的还包括包装设备、制丝设备、成型设备、发射设备等，这些设备的数据采集支撑着卷烟工业企业的数据统计报表、数据分析等功能，而数据可靠采集、实时传输、正确存储等内容需更复杂的稳定性保障手段才能实现对生产过程、工艺质量、库存追踪等方面的精益管理。

参考文献

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