制絲電控系統(tǒng)虛擬工程師站應(yīng)用研究

摘要：本文針對(duì)卷煙廠傳統(tǒng)制絲電控系統(tǒng)工程師站存在的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)制絲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)改善優(yōu)化，以中控虛擬化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用虛擬化技術(shù)構(gòu)建虛擬工程師站。

關(guān)鍵詞：制絲電控系統(tǒng)；工程師站；虛擬化

1 緒論

制絲工藝流程主要包括備料配葉、片煙預(yù)處理、制葉絲、煙梗預(yù)處理、制梗絲、混絲加香、貯絲喂絲、香糖料調(diào)配等工段。目前國(guó)內(nèi)制絲電控系統(tǒng)主要以PROFINET技術(shù)為核心的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即設(shè)備控制層，集中監(jiān)控層，生產(chǎn)管理層。工程師站，主要是工業(yè)過(guò)程控制中調(diào)試和診斷工程項(xiàng)目，監(jiān)控和完善項(xiàng)目程序。制絲電控系統(tǒng)的工程師站主要是對(duì)各工段的硬件組態(tài)，對(duì)各主機(jī)設(shè)備及輔聯(lián)設(shè)備的控制進(jìn)行PLC控制程序和HMI（人機(jī)界面）過(guò)程監(jiān)控的項(xiàng)目編寫、調(diào)試、故障診斷，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置、診斷維護(hù)。

2 傳統(tǒng)制絲工程師站存在的問(wèn)題

2.1 系統(tǒng)兼容性不好

傳統(tǒng)制絲工程站為PC機(jī)或移動(dòng)手提電腦，需要在每臺(tái)工程師站上安裝所需的工程軟件程序，如用于西門子PLC編程和監(jiān)控管理的SETP7和WINCC，一些單機(jī)設(shè)備的HMI（配置的INTOUCH監(jiān)控管理軟件）等，不同廠家的工程軟件存在著系統(tǒng)兼容性問(wèn)題，即使相同的工程軟件，不同的版本也存在著兼容性問(wèn)題。特別是對(duì)于一些利舊設(shè)備，由于使用年限已久，配套的工程項(xiàng)目和軟件只能在舊的操作系統(tǒng)上運(yùn)行。這樣車間需配置幾臺(tái)專用的工程站，分別安裝配置不同的工程應(yīng)用軟件。

2.2 項(xiàng)目程序和數(shù)據(jù)難于高效存儲(chǔ)備份

制絲電控系統(tǒng)的各個(gè)工段和單機(jī)設(shè)備都有獨(dú)立的PLC和HMI觸摸屏，相應(yīng)的PLC項(xiàng)目程序和觸摸屏的項(xiàng)目和數(shù)據(jù)也分散保存在各工程師站上，不能很好地進(jìn)行集中存儲(chǔ)及備份。

2.3 工程師站的維護(hù)管理困難

對(duì)于工程師站如果所有的維護(hù)人員都可以隨時(shí)使用和修改，存在項(xiàng)目程序和數(shù)據(jù)的不統(tǒng)一，也容易造成誤操作，甚至造成項(xiàng)目的丟失；如果指定專人管理，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，故障只能被動(dòng)地等待專人來(lái)處理。因此維護(hù)響應(yīng)能力的不足，直接導(dǎo)致了響應(yīng)能力的降低，帶來(lái)工作維護(hù)效率低下。

3 制絲虛擬工程師站的基礎(chǔ)架構(gòu)

3.1 管理信息網(wǎng)絡(luò)與自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)的兩網(wǎng)融合

制絲電控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

對(duì)傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善優(yōu)化，設(shè)備控制層與生產(chǎn)管理層設(shè)置不同的網(wǎng)段，通過(guò)物理隔絕，保證各層之間的功能獨(dú)立，同時(shí)減少整個(gè)設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。將底層設(shè)備控制網(wǎng)、集中監(jiān)控網(wǎng)、生產(chǎn)管理網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)層的統(tǒng)一，通過(guò)TCP/IP協(xié)議使最上層網(wǎng)絡(luò)可直接訪問(wèn)和診斷到最低層的I/0設(shè)備，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和配置；對(duì)交換機(jī)設(shè)置IP后，就可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)診斷等功能，無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)配置（如VLAN設(shè)置），使得維修方便快捷。

3.2 車間無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的延伸

在已有的管理控制網(wǎng)的有線終端進(jìn)行無(wú)線WIFI網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，既不用不改動(dòng)現(xiàn)有的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)，而且可為制絲線局部工藝流程和設(shè)備的變動(dòng)提供可擴(kuò)展的技術(shù)平臺(tái)；同時(shí)為虛擬工程師站的維護(hù)提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入口，方便工程師遠(yuǎn)程診斷、調(diào)試和檢修。

3.3 制絲中控系統(tǒng)的虛擬化操作系統(tǒng)

制絲線中控系統(tǒng)硬件平臺(tái)采用4臺(tái)X3850 系列服務(wù)器組成硬件資源池，配置兩臺(tái)互為冗余的光纖交換機(jī)，一套磁盤陣列，每臺(tái)實(shí)體服務(wù)器上安裝配置 VMware vSphere 5.5虛擬化操作系統(tǒng)。VMware ESX Server將服務(wù)器硬件與虛擬機(jī)，以及虛擬機(jī)之間進(jìn)行相互隔離，每個(gè)虛擬機(jī)等同于傳統(tǒng)的單臺(tái)物理服務(wù)器，提高了系統(tǒng)的資源利用率，實(shí)現(xiàn)了中控系統(tǒng)的虛擬架構(gòu)的整合。VMware View 桌面虛擬化方案構(gòu)建于 VMware vSphere 5之上，使得工程師站可通過(guò)采用虛擬化技術(shù)和遠(yuǎn)程桌面技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

4 制絲虛擬工程師站的應(yīng)用

虛擬工程師站基于管理信息網(wǎng)絡(luò)與自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)的兩網(wǎng)融合，無(wú)線WIFI延伸提供了一個(gè)隨時(shí)隨地的網(wǎng)絡(luò)接入，并以為中控虛擬化操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用虛擬化技術(shù)應(yīng)用部署，對(duì)于不兼容的工程軟件分別安裝在不同的虛擬工程師站，對(duì)于利舊設(shè)備可以方便安裝在原操作系統(tǒng)上。操作時(shí)采用云桌面技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一操作，設(shè)立不同等級(jí)的維護(hù)人員使用權(quán)限，很好解決了系統(tǒng)兼容性和工程師站管理問(wèn)題。同時(shí)，將項(xiàng)目程序和數(shù)據(jù)拷貝到虛擬網(wǎng)絡(luò)共享位置，在虛擬存儲(chǔ)上建立多個(gè)文件夾分別存放不同類型的程序，設(shè)立不同的訪問(wèn)和操作權(quán)限。虛擬工程師站可方便地實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的項(xiàng)目修改下載、遠(yuǎn)程或移動(dòng)診斷維護(hù)等，使維護(hù)人員可以更快速、方便地診斷異常狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障苗頭并提前處理，提高故障解決效率。

5 結(jié)語(yǔ)

制絲電控系統(tǒng)的虛擬工程師站應(yīng)用研究是對(duì)智能裝備、智能產(chǎn)線、智能車間的積極探索，充分利用自動(dòng)控制和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、云計(jì)算的虛擬化技術(shù)和工具，是對(duì)車間電控系統(tǒng)工程師站診斷維護(hù)模式的創(chuàng)新應(yīng)用研究。

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作者簡(jiǎn)介：楊海濤（1982），男，漢族，廣東梅州人，碩士，機(jī)電工程師，職位：維修電工，研究方向：自動(dòng)化控制和網(wǎng)絡(luò)。