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一、項(xiàng)目背景

時代發(fā)展日新月異,不同領(lǐng)域和行業(yè)正在面對前所未有的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。經(jīng)濟(jì)格局的變化,企業(yè)組織紛紛找尋自身的改革路線,制定新的發(fā)展戰(zhàn)略。近年來，我國茶產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了長足發(fā)展，據(jù)茶葉流通協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018年我國國內(nèi)茶葉內(nèi)銷量（不含進(jìn)口茶）達(dá)到191.05萬噸，年增長9.35萬噸，增幅5.15%，增長迅猛，在增長背后，茶葉企業(yè)正面臨著生產(chǎn)智能與流程再造的難關(guān)。

傳統(tǒng)制茶工藝極其依賴人工進(jìn)行制茶，一條生產(chǎn)線往往配備15名至20名工人，茶葉生產(chǎn)過程中由于工人接觸而造成的污染也難以避免，這種方式生產(chǎn)效率低且產(chǎn)茶質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本頗高。所以現(xiàn)代化的茶廠，多采用了自動化的生產(chǎn)設(shè)備，以減少這種現(xiàn)象，但是只從設(shè)備上去改進(jìn)，其所帶來的提升是不夠的，缺乏海量數(shù)據(jù)對工藝、質(zhì)量的分析挖掘，同樣無法保證產(chǎn)出茶葉的高品質(zhì)、低成本，也不足以實(shí)現(xiàn)科學(xué)的生產(chǎn)改善。

二 、項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目的主要建設(shè)內(nèi)容包括：車間環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)功能。

本項(xiàng)目需要新增茶葉生產(chǎn)車間環(huán)境溫濕度傳感器，并將車間生產(chǎn)設(shè)備PLC與環(huán)境監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)通信，通過局域網(wǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)底層設(shè)備與上層系統(tǒng)之間的信息交互，典型生產(chǎn)工藝參數(shù)、環(huán)境狀態(tài)參數(shù)能夠被匯總至上位機(jī)系統(tǒng)。通過上位機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用功能的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)諸如：環(huán)境狀態(tài)值展示，對車間的環(huán)境加以調(diào)節(jié)，如降溫、除濕、加濕等功能。一些重要數(shù)據(jù)還需要支持轉(zhuǎn)發(fā)到MES系統(tǒng)，通過MES系統(tǒng)的應(yīng)用，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，形成具體的生產(chǎn)計(jì)劃，指導(dǎo)生產(chǎn)進(jìn)行的同時提升生產(chǎn)效率和生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)的遠(yuǎn)程診斷與維護(hù)。

三、方案價值

3.1方案亮點(diǎn)

該解決方案采用完全由力控元海主研發(fā)的ForceControl系列軟件產(chǎn)品作為核心，該產(chǎn)品內(nèi)置了多種通訊協(xié)議，如OPC、ModBus、主流PLC通信協(xié)議等等眾多標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，且提供與多種主流關(guān)系數(shù)據(jù)庫交互的鏈接程序，適配SQL語句規(guī)則，還支持接口和協(xié)議的定制開發(fā)。使用該產(chǎn)品的解決方案，能夠支持?jǐn)嗑€重連和續(xù)傳，且通訊故障后具備自動恢復(fù)功能，能夠最大程度的保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的完整性。從項(xiàng)目開發(fā)和運(yùn)維的角度來看，該產(chǎn)品采用組態(tài)式的開發(fā)方式，無需單獨(dú)訂制，能夠有效提升開發(fā)效率，縮短開發(fā)周期與難度，降低項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)營成本，最終提高整體效益。

3.2. 方案價值

通過本解決方案的應(yīng)用，管理者能夠準(zhǔn)確的根據(jù)環(huán)境實(shí)時信息去調(diào)整環(huán)境狀態(tài)，將環(huán)境控制到最有利于生產(chǎn)的狀態(tài)下，以此提升茶葉的品質(zhì)；通過對生產(chǎn)參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)且深入的分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對不同季度的茶葉制作工藝進(jìn)行合乎時宜的調(diào)整，以此優(yōu)化不同品類茶葉的質(zhì)量；通過將數(shù)據(jù)傳至MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，企業(yè)就能夠制定更加具體且貼合商務(wù)、市場需求的生產(chǎn)計(jì)劃，將企業(yè)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)水平同步提升，以獲得有利的市場地位。

四、解決方案

4.1. 設(shè)計(jì)概述

本系統(tǒng)以ForceControl軟件為核心，將車間生產(chǎn)設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備與本地及云端數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，整體劃分為三大部分：現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、采集轉(zhuǎn)發(fā)。

現(xiàn)場監(jiān)測：通過對各工藝生產(chǎn)車間加裝環(huán)境監(jiān)測裝置，滿足對現(xiàn)場環(huán)境實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測的基本要求。

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)：將全廠各車間的生產(chǎn)設(shè)備控制器、環(huán)境監(jiān)測裝置接入到生產(chǎn)局域網(wǎng)中，并通過該網(wǎng)絡(luò)將各設(shè)備數(shù)據(jù)采集至上位機(jī)系統(tǒng)。

采集轉(zhuǎn)發(fā)：通過力控ForceControl組態(tài)軟件，將車間的環(huán)境監(jiān)測裝置、生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集、處理，并轉(zhuǎn)儲至云端關(guān)系數(shù)據(jù)庫，為MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)源。

 4.2. 系統(tǒng)框架

本系統(tǒng)框架包括底層設(shè)備數(shù)據(jù)采集、通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)上云等三級架構(gòu)，如下圖所示：

4.3. 系統(tǒng)功能

采用本解決方案所建設(shè)的項(xiàng)目，能夠有效的提升茶葉生產(chǎn)效率，優(yōu)化茶葉的整體品質(zhì)，并合理降低企業(yè)成本。其主要功能如下：

4.3.1. 車間環(huán)境監(jiān)測

通過在車間加裝環(huán)境溫濕度監(jiān)測設(shè)備、傳感器等，SCADA平臺能夠?qū)崟r獲取不同工藝車間不同位置的溫度與濕度信息，同時對這些信息進(jìn)行可視化。管理人員根據(jù)系統(tǒng)中獲取的溫度、濕度值就能夠?qū)囬g的空調(diào)、加除濕器進(jìn)行實(shí)時的精準(zhǔn)調(diào)控，使得對應(yīng)車間的溫度、濕度能夠與正在生產(chǎn)的茶葉所需工藝進(jìn)行匹配，從而提高產(chǎn)茶效率。

4.3.2. 過程及分析

SCADA平臺通過實(shí)時獲取各車間（萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥）各生產(chǎn)工序的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，將生產(chǎn)車間的實(shí)際生產(chǎn)狀況進(jìn)行直觀且系統(tǒng)的呈現(xiàn)，便于管理人員實(shí)現(xiàn)集中管控、合理調(diào)度。

對于已生產(chǎn)完成的產(chǎn)品批次，系統(tǒng)能夠通過結(jié)合管理人員主觀上的判斷（如：茶葉質(zhì)量、口感的判斷），以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歷史分析，為管理人員提供優(yōu)化生產(chǎn)工藝，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升的科學(xué)依據(jù)。

4.3.3. 數(shù)據(jù)上云、MES

生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)最終會上傳至云端數(shù)據(jù)庫，同時系統(tǒng)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果會體現(xiàn)在置于企業(yè)門戶的生產(chǎn)看板，通過這種方式能夠有效的提升企業(yè)競爭力，以及企業(yè)社會信譽(yù)。此外，該系統(tǒng)還支持根據(jù)銷售的實(shí)際訂單去制定具體的生產(chǎn)計(jì)劃，以此確保生產(chǎn)的有序，提高生產(chǎn)的效率及管理上的規(guī)范化程度。

五、技術(shù)提取

• 擁有可靠的工業(yè)通訊設(shè)計(jì)，支持通過串口、網(wǎng)口、Wi-Fi、ZigBee、移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等方式與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)通訊；

• 擁有數(shù)千種通訊驅(qū)動程序，支持與國內(nèi)外主流的PLC、SCADA、DCS、PAC、IPC等設(shè)備的通信與聯(lián)網(wǎng)；支持?jǐn)嗑€重連和續(xù)傳，通訊故障后具備自動恢復(fù)功能。

• 強(qiáng)大的編譯及運(yùn)算引擎，采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的腳本編譯環(huán)境，支持腳本在線調(diào)試；

• 類“Basic”語言環(huán)境，提供面向?qū)ο缶幊谭绞剑С謼l件動作、數(shù)據(jù)改變動作、窗口動作等。

• 兼容多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫，支持市面上主流的Microsoft SQL server、Oracle、MySQL等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。