一、項目背景

時(shí)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與機遇。經(jīng)濟格局的變化,企業(yè)組織紛紛找尋自身的改革路線(xiàn),制定新的發(fā)展戰略。近年來(lái)，我國茶產(chǎn)業(yè)實(shí)現了長(cháng)足發(fā)展，據茶葉流通協(xié)會(huì )發(fā)布的數據顯示，2018年我國國內茶葉內銷(xiāo)量（不含進(jìn)口茶）達到191.05萬(wàn)噸，年增長(cháng)9.35萬(wàn)噸，增幅5.15%，增長(cháng)迅猛，在增長(cháng)背后，茶葉企業(yè)正面臨著(zhù)生產(chǎn)智能與流程再造的難關(guān)。

傳統制茶工藝極其依賴(lài)人工進(jìn)行制茶，一條生產(chǎn)線(xiàn)往往配備15名至20名工人，茶葉生產(chǎn)過(guò)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)量不穩定，生產(chǎn)成本頗高。所以現代化的茶廠(chǎng)，多采用了自動(dòng)化的生產(chǎn)設備，以減少這種現象，但是只從設備上去改進(jìn)，其所帶來(lái)的提升是不夠的，缺乏海量數據對工藝、質(zhì)量的分析挖掘，同樣無(wú)法保證產(chǎn)出茶葉的高品質(zhì)、低成本，也不足以實(shí)現科學(xué)的生產(chǎn)改善。

二 、項目概述

本項目的主要建設內容包括：車(chē)間環(huán)境監測系統、數據采集網(wǎng)絡(luò )、數據采集轉發(fā)功能。

本項目需要新增茶葉生產(chǎn)車(chē)間環(huán)境溫濕度傳感器，并將車(chē)間生產(chǎn)設備PLC與環(huán)境監測設備進(jìn)行組網(wǎng)通信，通過(guò)局域網(wǎng)的方式，實(shí)現底層設備與上層系統之間的信息交互，典型生產(chǎn)工藝參數、環(huán)境狀態(tài)參數能夠被匯總至上位機系統。通過(guò)上位機系統中應用功能的開(kāi)發(fā)，實(shí)現諸如：環(huán)境狀態(tài)值展示，對車(chē)間的環(huán)境加以調節，如降溫、除濕、加濕等功能。一些重要數據還需要支持轉發(fā)到MES系統，通過(guò)MES系統的應用，對數據進(jìn)行分析，形成具體的生產(chǎn)計劃，指導生產(chǎn)進(jìn)行的同時(shí)提升生產(chǎn)效率和生產(chǎn)水平，實(shí)現對設備狀態(tài)的遠程診斷與維護。

三、方案價(jià)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)議等等眾多標準通信協(xié)議，且提供與多種主流關(guān)系數據庫交互的鏈接程序，適配SQL語(yǔ)句規則，還支持接口和協(xié)議的定制開(kāi)發(fā)。使用該產(chǎn)品的解決方案，能夠支持斷線(xiàn)重連和續傳，且通訊故障后具備自動(dòng)恢復功能，能夠最大程度的保障系統的穩定性和數據的完整性。從項目開(kāi)發(fā)和運維的角度來(lái)看，該產(chǎn)品采用組態(tài)式的開(kāi)發(fā)方式，無(wú)需單獨訂制，能夠有效提升開(kāi)發(fā)效率，縮短開(kāi)發(fā)周期與難度，降低項目建設、運營(yíng)成本，最終提高整體效益。

3.2. 方案價(jià)值

通過(guò)本解決方案的應用，管理者能夠準確的根據環(huán)境實(shí)時(shí)信息去調整環(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(guò)對生產(chǎn)參數的歷史數據進(jìn)行系統且深入的分析，能夠實(shí)現對不同季度的茶葉制作工藝進(jìn)行合乎時(shí)宜的調整，以此優(yōu)化不同品類(lèi)茶葉的質(zhì)量；通過(guò)將數據傳至MES系統實(shí)現對車(chē)間生產(chǎn)數據的分析，企業(yè)就能夠制定更加具體且貼合商務(wù)、市場(chǎng)需求的生產(chǎn)計劃，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(chǎng)地位。

四、解決方案

4.1. 設計概述

本系統以ForceControl軟件為核心，將車(chē)間生產(chǎn)設備、環(huán)境監測設備與本地及云端數據庫進(jìn)行連接，整體劃分為三大部分：現場(chǎng)監測、數據網(wǎng)絡(luò )、采集轉發(fā)。

現場(chǎng)監測：通過(guò)對各工藝生產(chǎn)車(chē)間加裝環(huán)境監測裝置，滿(mǎn)足對現場(chǎng)環(huán)境實(shí)現實(shí)時(shí)監測的基本要求。

數據網(wǎng)絡(luò )：將全廠(chǎng)各車(chē)間的生產(chǎn)設備控制器、環(huán)境監測裝置接入到生產(chǎn)局域網(wǎng)中，并通過(guò)該網(wǎng)絡(luò )將各設備數據采集至上位機系統。

采集轉發(fā)：通過(guò)力控ForceControl組態(tài)軟件，將車(chē)間的環(huán)境監測裝置、生產(chǎn)設備的數據進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理，并轉儲至云端關(guān)系數據庫，為MES系統數據分析提供數據源。

 4.2. 系統框架

本系統框架包括底層設備數據采集、通訊網(wǎng)絡(luò )、數據轉發(fā)上云等三級架構，如下圖所示：

4.3. 系統功能

采用本解決方案所建設的項目，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(chē)間環(huán)境監測

通過(guò)在車(chē)間加裝環(huán)境溫濕度監測設備、傳感器等，SCADA平臺能夠實(shí)時(shí)獲取不同工藝車(chē)間不同位置的溫度與濕度信息，同時(shí)對這些信息進(jìn)行可視化。管理人員根據系統中獲取的溫度、濕度值就能夠對車(chē)間的空調、加除濕器進(jìn)行實(shí)時(shí)的精準調控，使得對應車(chē)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(guò)程及分析

SCADA平臺通過(guò)實(shí)時(shí)獲取各車(chē)間（萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥）各生產(chǎn)工序的設備運行參數，將生產(chǎn)車(chē)間的實(shí)際生產(chǎn)狀況進(jìn)行直觀(guān)且系統的呈現，便于管理人員實(shí)現集中管控、合理調度。

對于已生產(chǎn)完成的產(chǎn)品批次，系統能夠通過(guò)結合管理人員主觀(guān)上的判斷（如：茶葉質(zhì)量、口感的判斷），以及生產(chǎn)數據的歷史分析，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。

4.3.3. 數據上云、MES

生產(chǎn)數據和設備狀態(tài)數據最終會(huì )上傳至云端數據庫，同時(shí)系統經(jīng)過(guò)統計分析結果會(huì )體現在置于企業(yè)門(mén)戶(hù)的生產(chǎn)看板，通過(guò)這種方式能夠有效的提升企業(yè)競爭力，以及企業(yè)社會(huì )信譽(yù)。此外，該系統還支持根據銷(xiāo)售的實(shí)際訂單去制定具體的生產(chǎn)計劃，以此確保生產(chǎn)的有序，提高生產(chǎn)的效率及管理上的規范化程度。

五、技術(shù)提取

• 擁有可靠的工業(yè)通訊設計，支持通過(guò)串口、網(wǎng)口、Wi-Fi、ZigBee、移動(dòng)數據網(wǎng)絡(luò )等方式與現場(chǎng)設備進(jìn)行組網(wǎng)通訊；

• 擁有數千種通訊驅動(dòng)程序，支持與國內外主流的PLC、SCADA、DCS、PAC、IPC等設備的通信與聯(lián)網(wǎng)；支持斷線(xiàn)重連和續傳，通訊故障后具備自動(dòng)恢復功能。

• 強大的編譯及運算引擎，采用面向對象設計的腳本編譯環(huán)境，支持腳本在線(xiàn)調試；

• 類(lèi)“Basic”語(yǔ)言環(huán)境，提供面向對象編程方式，支持條件動(dòng)作、數據改變動(dòng)作、窗口動(dòng)作等。

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