CN1367443A - 产品制造和包装厂 - Google Patents
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Abstract
以自动制造和包装机器(2)为特征的生产厂,每台机器都包括一个相关的控制器(3);数据收集计算机(9)等待接收由控制器通过第一通信网络(5;8)而独立异步发送来的信息包(P);数据收集计算机(9)把从控制器(3)接收到的信息包(P)进行组织和处理从而生成在第二通信网络(8)上能够访问的总体数据(D),数据收集计算机(9)在第二通信网络上起到了服务器的作用。
Description
发明领域
本发明涉及产品制造和包装厂。
特别地,本发明对于香烟生产和包装厂非常有益,下面仅举例对此进行说明。
背景技术
众所周知,香烟生产和包装厂包括大量的自动机器,各机器密切配合执行彼此相关的特定功能,通常它们的特点在于有一个控制器,控制机器上所有操作和监控装置以从总体上处理并存储与机器操作相关的数据。
一段时间以来,人们就已经意识到需要集中收集和处理每台控制器上的一些必要的数据以监控整个工厂的运行情况。
已知的香烟生产和包装厂当前所使用的数据收集***包括一台或多台计算机,它们周期性地向每台自动机器的控制器发出询问,以从中获取给定的数据。
已知的所述类型的数据收集***有几个缺陷。首先,通过周期性地询问每台自动机器的控制器,收集数据的计算机可能会在该控制器正执行其他功能时与其进行通信,这样会严重损害该控制器的效率。第二,一些数据需要快速更新以对可能严重影响一台或多台机器效率的事件进行即刻评价,因此收集数据的计算机必须对控制器进行频繁询问,这样就会造成通信网络业务繁忙。第三,由于每台控制器必须始终对来自收集数据的计算机的数据询问作出响应,所以它们所使用的通信软件通常都是相当复杂的。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种生产厂数据收集方法,该方法可以消除所述缺陷,同时降低成本,易于实现。
根据本发明,如权利要求1所述,提供了一种用于生产和包装产品的工厂。
附图说明
下面将参照附图利用实例来对本发明的一个非限制性实施例进行描述。
图1示意性地显示了根据本发明实现数据收集方法的生产厂;
图2显示了图1的生产厂中数据收集***所使用的软件的框图。
具体实施方式
图1中的号码1从总体上表示了一个香烟生产和包装厂,该工厂包括大量的自动机器2(图1中只示意性地显示了其中的四个)。每台自动机器都执行与其他机器2的功能密切相关的特定功能。举例来说,自动机器2包括生产机器,过滤嘴安装机,包装机,玻璃纸机,纸箱机,装箱机,仓库和传送机。
每台自动机器2都包括一个控制器3,用于控制自动机器2的所有操作和监控装置(未示出)以从总体上处理并存储与自动机器2操作相关的数据。每台控制器3首先由一条总线(field bus)4直接连接到其他的控制器3上,总线4允许控制器3之间极快的数据交换,然后控制器3再由已知的开关装置6连接到以太网(最好是TCP/IP协议)通信网络5。
还有大量所谓的“HMI”用户接口装置7(图1中只示意性地显示了两个)也由开关装置6连接到通信网络5上。根据相应工业计算机的定义,每台用户接口装置7允许操作人员通过通信网络5与一台或多台控制器3交互,装置7还定义了一台监控装置以监控相应的自动机器,并且装置7还与快以太网(最好是TCP/IP协议)通信网络8相连,该通信网络8上还连接着一台数据收集计算机9和大量的计算机10(图1只示意性地显示了其中1个)。
机器2,通信网络5,控制器3和用户接口装置7被安装在生产区11中,并且必须对其进行相应的保护以防止区域11中存在的外部因素(灰尘、污垢、机械应力、湿气等等)的影响,这样便可以确保其安全可靠地长期运行。
但是,由于通信网络8,收集数据的计算机9和计算机10中大部分都安装在办公区12,因此不需要什么特别的保护以防止外部因素的影响。
在实际应用中,至少有一个用户接口装置7由控制器3通过通信网络8周期性地提供与相应的自动机器2的操作相关的数据,用户接口装置7把从控制器3来的输入数据组织成信息包P。
每个信息包P由用户接口装置7控制独立异步传输给数据收集计算机9。换句话讲,信息包P是根据一个主/从属***在用户接口装置7和数据收集计算机9之间传输的,其中数据收集计算机9为从属***,这样通信网络8上的通信是单向的并独占地由用户接口装置7始发。
每个用户接口装置7分配给各个信息包P一个识别码,以识别提供信息包中信息的自动机器2,并使得数据收集计算机9能够明确确定每个信息包P的来源。
数据收集计算机9接收由接口装置7独立异步传输来的各种信息包P,然后对输入来的信息包P进行处理,组织和存储,从而生成为每台自动机器2及生产复合体重新组织的总体的生产厂数据D。
数据D由数据收集计算机存储在SQL标准的关系数据库13中,并且可由计算机10通过通信网络8加以利用。更明确一些,数据收集计算机9安装有与关系数据库13相连的应用软件,在通信网络8中数据收集计算机9以网络服务器的形式存在并可根据Internet/Intranet标准对其进行询问。
因此每台计算机10很容易访问数据收集计算机9上可用的总体数据D。事实上,网络8上的每台计算机10只需简单地安装一个标准的商业浏览器程序,便可直接请求连接到数据收集计算机9上的网络服务器,以访问数据收集计算机9中存储的总体数据D。
为了确保每台控制器3和每台接口装置7中数据的安全性和完全可用性,即使在没有通信网络5的情况下,每台控制器3也都分别包括一个缓冲存储器14用于存储与各个自动机器2的操作相关的数据。更明确一些,每个存储器14包括两个完全相同且独立的存储体(未显示),通过硬件或软件开关装置(未显示)可以顺序地使用它们以存储与上两个工作轮次相关的数据。除了缓冲存储器14,控制器3还包括一个大容量存储器(未显示,但通常定义为硬盘),用于在用户接口装置7受到阻碍,在较长的时间内不能与控制器3进行通信的情况下周期性地存储相应缓冲存储器14内的数据和防止其丢失。
类似地,每台用户接口装置7都分别包括一个缓冲存储器15用以存储由控制器3周期性接收和处理的所有数据。更明确一些,每个存储器15包括三个完全相同且独立的存储体(未显示),通过硬件或软件开关装置(未显示)可以顺序地使用它们以存储与上三个工作轮次相关的数据。除了缓冲存储器15,用户接口装置7还包括一个大容量存储器(未显示,但通常定义为硬盘),用于在用户接口装置7受到阻碍(例如,由于通信网络8中断),不能与数据收集计算机9交换信息包P的情况下周期性地存储相应缓冲存储器15内的数据和防止其丢失。
每个信息包P都包含与一个自动机器2的操作相关的信息,特别地对于相对应的自动机器2而言包含一系列格式数据FD和一系列统计数据SD。
格式数据FD描述了机器类型和型号以及所生产出的产品的类型和规格。统计数据SD可以分为四类:性能数据,概括了机器的性能(用绝对值和百分值);生产数据或机器计数器(用绝对值和百分值);机器故障时间统计数据,该统计数据根据停机次数和总的停机时间概括了机器的故障时间;机器故障时间的历史记录,它是一个以时间为顺序的机器故障事件的列表,包括事件的开始、延续的时间和原因等信息。
举例来说,性能数据可以包括以下各项如:关机时间;准备时间;外部停机时间(即由不涉及机器的因素所导致的总的停机时间);内部停机时间(由机器因素所导致的总的停机时间);运行时间;生产时间(即机器实际进行生产的时间);空闲时间;峰值运行时间;平均运行时间;材料等待时间(即机器尽管运行但并没有生产的总时间);理论产量;实际产量;废品;产量缺额;额定速度(产品数量/分钟);停机次数;效率;利用率;和品种。
举例来说,生产数据可以包括如下各项:理论产量;实际产量(绝对值和百分值);产量缺额(绝对值和百分值);和废品。
除了上述接收总体的生产厂数据D并使其对计算机10可用的功能外,数据收集计算机9还集中了生产厂1的各种支持服务,为执行这些服务,数据收集计算机9通过主/从通信***把控制包P1发送给用户接口装置7,其中数据收集计算机9为主通信***。控制包P1只是由数据收集计算机9偶尔或在有特殊事件的情况下发送,因此对控制器3或它们所传送到的接口装置7的操作没有实质影响。
特别重要的是通过控制包P1,数据收集计算机可以周期性地使控制器3的日期和时间与各个工作轮次相同步。这种同步性特别重要,它通过允许数据收集计算机9把来自各不相同的实质上独立的控制器3和/或接口装置7的数据进行归类和比较以使各不相同的生产复合体之间能够关联起来。
对于每个控制器3和每个用户接口装置7来说,数据收集计算机9保存了一份管理软件和配置参数的完整拷贝。
无论何时管理软件和/或配置参数发生了变化(通常在自动机器2更新或调节之后),数据收集计算机9上的拷贝都会由控制器3和/或用户接口装置7通过通信网络8进行自动更新。因此在出现了严重故障如涉及到控制器3或用户接口装置7的更换的情况下,只要安装了新的硬件并命令数据收集计算机9把软件和配置参数从旧硬件传输到新硬件便可以立即把工厂恢复为全面的正常运转状态。
类似地,数据收集计算机9为每个用户接口装置7存储一份每个显示元素(文本或图像)的拷贝,操作人员通过该显示元素与各个自动机器发生交互作用。一接收到请求,数据收集计算机9甚至可以仅更新一个显示元素(如果考虑到显示元素已经过时)以确保连续的图形显影和更方便地使用每个用户接口装置。数据收集计算机9还可以通过通信网络8或调制解调器例如利用因特网与自动机器2的制造商的服务器(未显示)相连,从而远程地接收生产厂1中每台控制器3和每台用户接口装置7的管理软件的更新版本,这样,如果存在更新的软件版本,数据收集计算机9就可以自动更新每台控制器3和每台用户接口装置7的管理软件。
数据收集计算机9利用通信网络8通过电子邮件消息的方式把任何重要的事件向给定的一组计算机10的用户报告;这些事件可能包括要对自动机器2执行的定期维护或修理;由于特别严重的故障而导致的机器停机;或备件请求。同样地,数据收集计算机会把机器操作人员的信息发送给接口装置7,该装置7会以适当的图形格式显示出以上信息。
数据收集计算机9所产生的所有电子邮件消息特别是那些与备件或严重故障相关的消息还会被数据收集计算机9自动发送给自动机器2的制造商。
给出了存储在数据收集计算机9中的总体的生产厂1操作数据D和提供的其他服务,就可以方便地把数据收集计算机9并入生产厂1的信息管理***内。
在图2所示的一个优选实施例中,用户接口装置7通过RSView32软件包(注册商标)从控制器3接收数据,通过RSSq1软件包(注册商标)把信息包P发送给数据收集计算机9;通过微软SQL服务器软件包(注册商标)在数据收集计算机9中实现数据库13;网络服务器由RSBizWare软件包(注册商标)来实现,该软件包允许微软的IE软件包(注册商标)在计算机10中实现的网络客户机程序对数据库13进行Internet/Intranet咨询。
如上所述,每台计算机10和数据收集计算机9都位于生产厂1外;通信网络8包括一个网络;每台计算机10通过数据收集计算机9访问生产厂数据。但是理论上,计算机10不需要通过数据收集计算机9就可以询问接口装置7。在未显示的另一个实施例中,为了确保每台计算机10只是通过数据收集计算机9才被允许访问生产厂1,通信网络8包括两个物理上完全不同的通信网络:第一个网络是把接口装置7连接到数据收集计算机9上,第二个网络是把数据收集计算机9连接到计算机10上。
在未显示的再一个实施例中,数据收集计算机9位于生产区域11中,它一端连接到通信网络5上,另一端连接到通信网络8上。在这种情况下,数据收集计算机9不需要使用用户接口装置7便可以与每台控制器3进行通信,从控制器3中接收信息包P,信息包P中包含了与相对应的自动机器2的操作相关的数据。这种每台控制器3定义一个监测设备的实施例当使用高度简单的低成本的用户接口装置7时特别有益。
在未显示的再一个实施例中,不再需要数据收集计算机9,它的功能由用户接口装置7来执行,每台控制器3为装置7提供包含了与相对应的自动机器2的操作相关的数据的信息包P。在这种情况下,每台控制器3定义了一台监测设备,用户接口装置7把从控制器3接收到的信息包P进行处理和组织以产生总体数据D,在通信网络8中它起到了一个服务器的作用使得可以在通信网络8上访问总体数据D。
因此监测设备实质上是与数据管理和存储相分离的,这样便简化了其处理器中所执行的软件。
而且,信息包P仅仅是在监测设备的控制下被异步发送到数据收集计算机9中的。如果监测设备是由用户接口7所定义的,这就可以独立确定发送信息包P的最佳时间,从而也确定了从控制器3收集数据的最佳时间,从而避免了使控制器3过载。
监测设备可以伴随着一个或多个机器2的操作中的重大变化发送一个信息包P,以便以实质上实时的方式通知数据收集计算机9有关生产厂1的操作中的任何重大变化,同时仍然保持通信网络8相当低的通信量,条件是如果监测设备由用户接口装置7或在通信网络5上由控制器3定义。
数据收集计算机9由于必须要容纳相当大的应用软件如服务器配置和网络服务器中的SQL数据库13,因此必须要功能强大,因此也很昂贵。但是通过把数据收集计算机9安装在办公区域12,就可以使用标准机器,这种标准机器比生产区域11所要求的工业类型的机器要便宜的多。
反过来,在生产区域11安装数据收集计算机9要求使用工业机,但是允许使用相当简单且成本很低的用户接口装置7。
Claims (21)
1、产品制造和包装厂,包括自动制造和包装机器(2),每台机器都有一个相关的控制器(3)用以控制自动机器(2)的所有操作和监控装置来作为一个整体处理和存储与自动机器(2)的操作相关的数据;生产厂(1)进一步包括:一台数据收集计算机(9),第一通信网络(5;8)用于把控制器(3)与数据收集计算机(9)相连,第二通信网络(8)与数据收集计算机(9)相连;生产厂(1)的特征在于数据收集计算机(9)等待接收由控制器(3)通过第一通信网络(5;8)独立和异步发送的信息包(P);数据收集计算机(9)把从控制器(3)接收到的信息包(P)进行处理和组织从而生成总体数据(D),数据收集计算机(9)在第二通信网络(8)中起到服务器的作用使得可以通过第二通信网络(8)使用所述总体数据(D)。
2、如权利要求1所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述信息包(P)是根据主/从***在控制器(3)和数据收集计算机(9)之间发送的,其中数据收集计算机(9)为从属***,这样所述第一通信网络(5;8)上的通信是单向的并由控制器(3)所独占地始发。
3、如权利要求1或2所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述第二通信网络(8)是使用TCP/IP协议的以太网。
4、如权利要求1所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中对所述数据收集计算机(9)进行配置使其在第二通信网络(8)上作为网络服务器,以根据请求和Internet/Intranet标准发送所述总体数据(D)。
5、如权利要求1-4之一所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述第一(5;8)和所述第二(8)通信网络在物理上是一致的。
6、如权利要求1-5之一所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述每个控制器(3)分配给各个信息包(P)一个识别码,以识别提供信息包中信息的自动机器(2),并使得数据收集计算机(9)能够明确确定每个信息包(P)的来源。
7、如权利要求1-6之一所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述数据收集计算机(9)重新组织每台自动机器(2)及生产复合体的信息包(P)以生成所述总体数据(D)。
8、如权利要求1-7之一所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述自动机器(2)包括由第三通信网络(5)连接到相关的控制器(3)上的相应接口装置(7)。
9、如权利要求1所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述第一(5;8)和所述第二(8)通信网络与所述第三通信网络(5)之间在物理上是分离开的。
10、如权利要求8或9所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述第三通信网络(5)是使用TCP/IP协议的以太网。
11、如权利要求1-10之一所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述控制器(3)的日期和时间是由所述数据收集计算机(9)进行中心同步化的。
12、产品制造和包装厂,包括多个自动机器(2),每台机器都有一个相应的控制器(3)用以控制自动机器(2)的所有操作和监控装置并且根据它自己的管理软件和它自己的一组配置参数来运行;控制器(3)由第一通信网络(5;8)连接到中心的数据收集计算机(9)上;生产厂(1)的特征在于所述数据收集计算机(9)能够为每个所述控制器(3)保持相应管理软件和相应组配置参数的一份更新的拷贝;所述数据收集计算机(9)能够把它自己的相关的管理软件和相关的那组配置参数的拷贝传输给每个控制器(3)。
13、如权利要求12所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中每台控制器(3)能够独立地向所述数据收集计算机(9)传送其管理软件和/或配置参数组中的任何变化。
14、如权利要求12或13所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述生产厂(1)包括至少一个通过所述第一通信网络(5;8)连接到所述数据收集计算机(9)上的用户接口装置(7),接口装置(7)根据它自己的管理软件,它自己的一组配置参数和它自己的一组显示元素来运行;所述数据收集计算机(9)能够为所述用户接口装置(7)保持相应的管理软件,相应的一组配置参数和相应的一组显示元素的一份更新的拷贝;所述数据收集计算机(9)能够把它自己的相关的管理软件,相关的那组配置参数和相关的那组显示元素的拷贝传输给所述用户接口装置(7)。
15、如权利要求12、13或14所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述数据收集计算机(9)可以通过第二通信网络(8)连接到自动机器(2)的制造商的计算机上以远程地接收所述管理软件的更新版本。
16、如权利要求15所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述第二通信网络(8)包括一个因特网。
17、如权利要求15或16所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述数据收集计算机(9)自动更新每台控制器(3)和每台用户接口装置(7)的管理软件。
18、产品制造和包装厂,包括自动制造和包装机器(2),每台机器都有一个相关的控制器(3)用以控制自动机器(2)的所有操作和监控装置来作为一个整体处理和存储与自动机器(2)的操作相关的数据;生产厂(1)进一步包括:一台数据收集计算机(9),第一通信网络(5;8)用于把控制器(3)与数据收集计算机(9)相连以向数据收集计算机(9)发送与控制器(3)自身操作相关的数据;生产厂(1)的特征在于它包括至少一个由数据收集计算机(9)所使用的第二通信网络(8),以通过电子邮件消息向给定的一组用户报告重要事件。
19、如权利要求18所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述重要事件包括要对所述自动机器(2)执行的定期维护和修理。
20、如权利要求18或19所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述重要事件包括由严重故障所导致的机器停机。
21、如权利要求18、19或20所述的产品制造和包装厂,其特征在于:其中所述重要事件包括对备件的需求;用于请求备件的电子邮件消息也被发送到自动机器(2)的制造商处。
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