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南京理工大学
硕士学位论文
PROTOS70 卷烟机组 SRM90 系统改造与
信息化管理网络实现的研究
姓名：段圣光
申请学位级别：硕士
专业：机械电子工程
指导教师：姜建芳
2002.1.1
目 录 文摘
英文文摘
第一章引言 1
1.1 当前国际市场上卷烟设备的发展状况 1
1.2 烟机设备中电子技术综合水平的提高 1
1.3 SRM90 系统改造的意义和必要性 2
1.4 改造的可行性 5
1.5 本人的主要工作 6
第二章 SRM90 系统改造硬件和软件的设计与实现 7
2.1 SRM90 系统研制情况概述 7
2.2 原 SRM90 系统结构和功能的剖析 7
2.2.1 PROTOS70 卷烟机组介绍 7
2.2.2 核扫描器工作原理 10
2.2.3 烟支的重量识别和定位原理 11
2.3 改造的基本原则和基本方案 12
2.4 硬件系统及硬件配置 13
2.5 元器件的选择 16
2.5.1 研华工控机、板卡及接插件介绍 16
2.5.2 系统硬件结构图 20
2.6 软件设计 21
2.6.1 系统软件框图 21
2.6.2 有关生产报告中参数的定义及相关算法 26
2.6.3 软件设计中的关键点 36
2.7 SRM90 控制系统网络接口的实现 42
第三章 网络规划以及信息化管理的实现 47
3.1 MIS 的发展回顾 47
3.2 计算机网络的发展对经济发展和企业管理的重大影响 48
3.3 将军集团济南卷烟厂的网络规划现状 49
3.3.1 网络系统描述 50
3.3.2 网络结构的特点和优点 53
3.4 改造后 SRM90 系统在信息化管理中发挥的作用 54
第四章 SRM90 系统改造以后的效果分析 56
4.1 现场的使用状况 56
4.2 济南卷烟厂 SRM90 改造前后数据测试结果对比 57
4.3 今后的研究方向 59
致谢 60
参考文献 61
摘 要
该论文主要基于德国Hauni公司生产的PROTOS70卷烟机组SRM90
系统的改造项目。作者对SRM90电气控制系统的功能和接口进行了分析
研究，在此基础上与同事共同对其设计和开发过程中的问题进行了探讨，
应用工业计算机(IPC )，自行设计开发了新的控制系统。
作者参加了该项目调研、可行性分析、方案设计到现场安装调试、
投入运行的全部过程。在此过程中，作者对项目中的技术难点:核扫描
器的稳定性动态校正、烟支重量的算法，提出了独特的设计思路，并得
到了验证。
新的控制系统克服了原系统的不足和弊端，并拓展了新的功能，系
统具有了网络功能，完成了整个卷烟车间的数据采集和生产管理。该系
统对卷烟车间自动化生产及科学管理具有一定的参考价值。
关键词:烟支重量 核扫描器 工业控制计算机 网络
Abstract
This article deals with the reformed project of the SRM90 system of the
PROTOS70 produced by Hauni Company, Germany. The
interface of SRM90 electric system are studied and discussed in the
article. A new control system is designed and developed by the author using
used [PC as the
took part in the whole process of the project from the initial
research, feasibility analysis, project design, installation and debugging, to the
final running. A unique way of design for the technology 一 the
stability of radiation 一was proposed and proved
The new system overcame the of the
and developed some new functions for it. The new system is capable of
network connections, data collection, and production management of the
entire
Keywords: radiation source IPC
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第一章 引 言
1.1当前国际市场上卷烟设备的发展状况
卷烟消费产品是一种高附加值的奢侈品，因此世界上绝大多数国家都把烟草行业
列人专卖管理行业。同时，由于该行业的高利润也促进了卷烟设备的发展。目前，生
产卷烟设备的主要厂家集中在德国、英国和意大利。其中德国Hauni公司生产的
PROTOS系列卷烟机组占据了很大的市场。目前最先进的卷烟机生产能力已经达到
了16,001〕支/分钟，包装机的生产能力也已经达到了14,001)支/分钟。
90年代以后，国外烟机生产厂家在研制新型的高速卷烟机组时，对电气控制系
统进行了彻底的革新，完全抛弃了以前的设计思路。在硬件和软件两个方面均采用最
新的技术，使得电气线路具备了国际规范性、统一性和通用性;在软件设计上集生产
自动控制、运行参数设定、生产管理于一体，具有非常直观的人机界面，使大多数的
机器操作、维护、监控、生产管理等工作都可以通过计算机来完成，大大提高了操作
和管理的工作效率，保证了产品的质量。
1.2烟机设备中电子技术综合水平的提高
自从改革开放以来，国内卷烟行业的技术装备水平有了突飞猛进的巨大变化，在目
前的轻工行业中处于领先地位。各种先进的卷烟设备80年代以后大量引进，设备的自
动化程度不断提高，各种先进的技术率先得到了普及。烟机设备的电气控制系统由过
去的硬件控制发展到了集成电路逻辑控制、单片机控制，目前已经过渡到了PLC可
编程控制，IPC工业计算机控制，网络远程控制。很多烟草企业已经实现了底层设备
的数据采集和厂级MIS管理系统的有机联网。各种高精度的传感器件和气动元器件
得到了广泛使用，世界顶级生产商的配套产品随处可见。
随着设备的长期运行，越来越多的烟厂迫切需要将原有的控制系统实施技术改
造。现场总线技术是在PLC技术的基础上发展起来的，它克服了PLC系统控制器与
现场设备之间的点对点物理连接的繁杂方式，并且使控制系统不再成为孤立的信息单
体，通过可进行简单连接的双绞线、光纤等作为总线，按照公开、规范的通信协议把
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现场设备与控制器连接成网络系统，从而实现了现场设备与控制器之间以及控制系统
与远程监控计算机之间的数据传输与信息交换。现场总线是用于过程自动化和制造自
动化，连接传感器、变送器和执行器等现场设备的一种全数字化、全分散化、智能、
双向、多变童、多站的通信系统。现场总线的特点:可靠性高、稳定性好，抗干扰能
力强，通信速率快，系统安全，符合环境保护要求、价格低、维护成本低。当前现场
总线的标准很多，如Profibus, FF, Lonworks, WorldFIP等，烟草行业应用最广泛
的还是Proibus技术。
Profibus是德国于90年代初制订的国家工业现场总线协议标准，代号OIN192450
现在它成为不依赖于设备生产商、开放的、国际化的现场总线标准之一。广泛应用于
制造自动化、流程工业自动化、楼宇、交通、电力等领域的自动化。Profibus技术从
1999年开始已成功应用于烟草行业中，特别是在济南烟厂的5000KG/H制丝管控系
统中，现场设备的控制全部采用了Profibu、技术，得到了用户的高度评价。尤其是与
传统集中控制比较，从系统设计、安装调试、维护及扩展上，现场总线技术的优势十
分明显。Profibus技术在烟草行业的成功应用具有典型意义，为其他行业的自动化项
目提供了一种理想的解决方案，应得到推广。
熟悉烟草生产工艺的人士都知道，烟支的单支克重是影响产品质量的重要因素。
为了达到有效控制单支克重的目的，卷烟设备中使用了很先进的检测仪器和控制组
件。比如微波探测，远红外传感，放射元素探测等技术在目前先进的卷烟生产设备上
都有使用。SRM90系统采用的是钮90放射元素探测技术。
1.3 SRM90系统改造的意义和必要性
德国Hauni公司生产的PROTOS70卷烟机组目前已成为国内烟草生产厂家的绝
对主力设备。近年Hauni公司已向中国烟机总公司转让了该设备的生产技术和图纸
资料，使得该机组在国内得到进一步的普及。该设备的机械结构紧凑、简洁、性能稳
定可靠，平均有效作业率高于90%，深受用户厂家的好评。
SRM90系统是PROTOS70卷烟机组电控系统的一个组成部分。SRM90系统使得
Hauni公司在卷烟机组的电气技术含量方面超出了MOLINS等厂家的同期产品，保证
了PROTOS70卷烟机组精良的机械性能得以充分的发挥。
SRM90系统的功能主要有两个方面:
1、监测设备的整个生产过程，采集各项数据进行报表显示并能保存最近的三班
数据。
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2、在一定范围内调整烟支重量，辅助调节切刀位置，跟踪并剔除检测到的不合
格烟支，提高产品质量。
另外Hauni公司还可根据客户需求在SRM90系统中提供ORIS光学检测、烟丝
水份检测、网络通讯等选项，但由于价格的昂贵及其实用性的考虑，国内绝大多数厂
家没有选用。
SRM90系统随着设备的长期运转，其自身的性能经历长时间的考验已暴露出许
多自身无法克服的问题。
首先，SRM90系统的故障率之高已成为烟厂生产技术人员的一大难题。SRM90
控制箱内部目前使用了六块电子板卡，其中两块是电源板，除此还有KIK (A805)
组合接口卡，DCP (A807)数据采集处理卡，MRK II (A809)扫描器处理卡，SCBP
(A810)主处理板。这四块线路板均十分复杂，板上的元器件安装密度很高，均使
用多层复合布线板。尽管Hauni公司已向国内有关厂家转让了制做线路板的胶片和图
纸，但是由于技术上的问题，国内仍有MRK II和SCBP这两块板卡不能自行生产，
向Hauni公司订货的报关价格十分昂贵(超出一万马克)而且进货周期很长。DCP,
MRKII和SCBP这三块板卡都是装有微处理器的智能板卡。主处理板SCBP是Hauni
公司向SIEMENS公司专门订做的，其软件版权又隶属于美国SOFTWARE软件公司，
Hauni公司出于商业利润的考虑和设备性能的改进对MRK II和SCBP板的硬跳线和
软件不断改变，软件版本升级频繁，而且彼此之间不能兼容，给国内卷烟厂的备件储
备和生产维修造成了极大困难。IT80是SRM90系统中的显示及输人终端，内部使用
的是CRT单色显象管，在高温和振动的环境下连续使用，已经进人了老化维修期，
故障不断。
近年来，烟草企业的技术改造步伐加快，而且起点高，随着生产信息化管理的深
人和节能降耗工作的进一步细化落实，网络化和设备管理工作都对设备提出了较高要
求，由此可见SRM90系统的弊端已成为制约烟草行业设备发展的瓶颈问题。开发新
型的SRM90系统国产化替代产品，发挥PROTOS70卷烟机组的潜力，这一课题将对
烟草行业产生积极的影响，标志着我国烟机制造行业引进、消化和吸收国外先进技术
的进一步升华。
总之，开发SRM90新型替代产品的意义可以归结为以下几点:
I、降低烟草企业进口备件和设备维修的费用。
2、开发SRM90替代产品的同时，进行汉化显示和数据采集的改造并拓
展计算机网络功能，满足企业设备管理发展的需要。
3、彻底解决PROTOS70不同机台在软件和硬件上互不兼容带来的困扰。
4、解决Hauni公司认可存在的计算机200(〕年问题。
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5、拥有自我的知识产权，便于设备性能的进一步升级。
德国科伯集团属下的Hauni公司出品的PROTOS70卷烟机组在我国烟厂大量使
用，其中的SRM90(即烟支重量控制系统)以及机台显示终端(1T80, MOO等)是
德国西门子公司配套生产的。针对机台显示终端rr80/lT100只能显示英文或德文，
不能显示中文，不符合我国的语言文字环境的问题，国内烟机公司曾成功实现了
PROTOS70卷烟机组显示汉化，并在全国各大烟厂推广应用。
然而，随着形势发展的需要，我们并不能满足于此，经过对SRM90功能及其组
成模块的长期探索，我们提出用一台工控机将SRM90连同机台显示终端IT80/rrIO0
取代，实现烟支重量控制和机台生产状态中文显示。
用工控机取代PROTOS70卷烟机组中的SRM90系统和机台显示终端rF80/IT100,
对我国烟草生产企业有很强的现实意义:
1, SRM9。系统是专用计算机，故障较为频繁，随着时间的推移，其中的电路板
卡的问题会更多，有些甚至会坏掉。事实上，一些早期引进的PROTOS70卷烟机组
已不断有SRM90电路板卡坏掉的情形。但卷烟设备属专用设备，售后服务难以及时
到位，每更换一块电路板卡，往往需历时两个月以上，耗资10多万元人民币。如用
工控机取代SRM90和机台显示终端IT80/ITI00，不仅技术上可行，而且后续运行维
护费用很低。
2、由于 PROTOS7。卷烟机组本体已是成熟定型的产品，SRM90系统和
PROTOS70卷烟机组本体又分属两家公司生产，所以，不管PROTOS70卷接机组如
何改进，SRM9。系统和PROTOS7。卷烟机组本体之间的接口方式会保待不变，以便
前向兼容。因此，只要我们用工控机将现有PROTOS70卷烟机组中的SRM90和机台
显示终端Tf80/IT100替代成功，我们的国产化替代方案就可以原封不动地用到以后
新的PROTOS70卷烟机组上。以后，在引进 PROTOS70卷烟机组时可以只引进
PROTOS70卷烟机本体，不再引进SRM90系统和机台显示终端TT80/m 00,就象现
在有些烟厂在引进新的PROTOS70卷烟机组时不再引进机台显示终端IT80/lT100一
样。
3、为组建卷包车间数采网络提供了更为直接的工控机工作站，避免了现在的
数采网络中工控机工作站与SRM90系统功能的雷同和重复实现，只需插人一块网卡
就可方便地实现联网。
因此，我们认为有必要对该设备进行彻底改造。
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1.4改造的可行性
SRM90系统的开发和研制是基于八十年代初的电子技术水平，不可避免的要受
到环境条件的限制，这也决定SRM90系统的性能不可能超越历史的局限。当今世界
的计算机硬件飞速发展，SRM90系统的主CPU板大都采用相当于8086档次的硬件
结构，集成度低，外围芯片数量多，结构复杂，相应的可靠性也较差。当前由于超大
规模集成电路的飞速发展，计算机在总线结构、CPU及其外围芯片的集成度和处理
速度等方面均已有大幅度提高和改进;并且工业级的计算机在稳定性、可靠性方面也
有了长足的进步，随着应用的逐步普及，价格逐步下落。
用工控机替换SRM90和机台显示终端，在技术上是完全可行的。SRM90并非
PROTOS70卷烟机组本体的控制中心，PROTOS70卷烟机组本体上除烟支重量控制
以外的所有控制都是由PROTOS70卷烟机本体自身完成的，与SRM90系统无关。在
PROTOS70卷烟机组中，SRM90系统的功能仅仅体现在以下四个方面:
1、根据PROTOS70卷烟机组本体上用于检测烟支重量的核扫描传感器的输人脉
冲信号，控制电机实现削丝盘位置微调，从而控制烟支重量;
2、接收来自PROTOS70卷烟机组本体上各点位的生产状态信号，并完成信号的转换、存储和统计;
3、将有关.PROTOS70卷烟机组本体生产状态的统计信息用RS232串行口动态传
送给机台显示终端rr80/M00进行显示;
4、响应来自机台显示终端Pr80/IT100面板上的按键输入。
因此，从SRM90系统与PROTOS70卷烟机组本体之间的信息流向看，只有一路
信号是从SRM90流向PROTOS70卷烟机本体用于控制削丝盘微调电机，其它所有
信号都是从PROTOS70卷烟机本体流向SRM90。并且，PROTOS70卷烟机本体与
SRM90之间的信号交换都是通过标准的25针D形头进行连接的，这就有助于避免用
工控机取代SRM90处理PROTOS70卷烟机本体信号时可能出现的遗漏。
实质上，SRM90和机台显示终端rT80/rrI00，两者合到一起，就是一台专用计算机。SRM90是这台专用计算机的主机，机台显示终端rr80/rrI O0则是它的显示器
和键盘。
随着硬件技术的发展，软件开发平台已从DOS, Windows 3.1发展到Windows95
和纯32位的Windows NT。开发工具由DOS平台的汇编语言、C语言、发展到32
位Windows平台的Borland C++ Builde:和各种高性能的组态软件等。因此结合当前
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先进的工业数控软件技术，选用高精度、高可靠的通用组件和相应的高性能操作系统
平台以及先进的开发工具，彻底改造SRM90电控系统在技术条件方面是完全成熟的。
1.5本人的主要工作:
本人参加了电气控制系统的总体规划和设计，独立完成了改造后SRM90系统和
PROTOS70卷烟机组的电气以及机械接口的设计。针对软件中烟条重量的算法进行
了优化，通过查阅有关资料和现场的大量数据验证，利用软件数学运算补偿电子放大
电路的零点漂移和温度漂移，完成了对惚90核扫描器的动态校正。
本人最后还对烟厂卷接包车向的数据采集和集散控制系统的设计，以及局域网络
的规划进行了讨论和研究。
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第二章 系统改造硬件和软件的设计与实现
2.1 SRM90系统研制情况概述
SRM90系统的整体改造是由济南卷烟厂的技术装备处提出来的，经过论证以后正
式立项。课题组对设备的软硬件进行了认真仔细的分析.其中的难点应该说是SRM90
系统内部的软件工作程序的分析，而软件分析中的难点就是关于高速运动中烟条的重
量的算法，即SCBP双CPU线路板如何处理核扫描器传送过来的信号。通过使用高带
宽的多路示波器对信号进行了现场动态测试，摸清了信号的电平、频率、开关特性.以
及连锁的数据和设置。
通过精心设计及艰苦的研制，2000年的4月，第一台样机进人了现场调试。初步
调试是在济南卷烟厂生产二部一车间的5#机组完成的，经历了约7天的时间，这次
调试基本验证了硬件电路的接口是正确的，但也发现了原来设计中存在的速度响应不
能适应现场需要的问题，因此在随后的改进设计中，我们采用了具有快速响应能力的
B P2202光电藕合元器件，使得信号采集满足了处理的需要。同时在软件设计中改进
了算法，强化了中断的快速响应能力。2001)年S月，样机第二次进人现场调试的过
程是很顺利的，无论是硬件还是软件都基本达到了预期的目的。随后的主要工作集中
在完善外形设计，加强整体稳定性和适应能力这些方面，例如为了增加设备的稳定性，
我们在设计中采用了软硬件结合的看门狗技术，超温度报警自启动双风扇散热，以及
核扫描器动态校正的创新算法，大幅度改进了系统的性能。2001)年11月，项目进人
了实用阶段，到目前为止，已经在济南卷烟厂生产二部的卷接包车间完成了三条生产
线的改造，而且在青岛卷烟厂、徐州卷烟厂、贵阳卷烟厂、常德卷烟厂、蚌埠卷烟厂，
都已广泛采用，获得了技术人员和机台操作人员的一致好评，取得了良好的经济效益
和社会效益。市场推广前景巨大。
2.2原SRM90系统结构和功能的剖析
2.2.1 PROTOS70卷烟机组介绍
图2.2.1所示为 PROTOS70卷烟机组的整机示意图
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姻备光极 条坟
5人M-取样门
图2.2.1 PROTOS70卷烟机组的整机示意图
图2.2.1所示为PROTOS70卷烟机组的整机示意图，共有三个组成部分，分别是
VE70喂丝机 、SE70卷烟机 、MAX70接嘴机。SRM90系统是其中相对独立的控制
系统。图中所标示的外围元器件组成了SRM90控制系统的执行机构和重量控制的输
人输出系统。
PROTOS70卷烟机组的主要技术参数:
设备技术数据(不包含可选件):
电气数据:
输人电压:3x380伏50/60赫
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变压器(电压可变):3x190伏至3 x 575伏
容许变化范围:-10%至++10%
有功功率:32千瓦
生产性能:
烟条速度:最大490米/分
每分钟生产烟支:最多7001)支
气动系统:
压缩空气:
接口:RI/2
压力供应:6巴
工作压力:4巴
负压:
取决于吸尘方式:
负压5毫巴时，最大1100米3/小时
有吸烟梗装置时再增加180米3/}I、时
由机内的风机提供
可与中央或单独除尘系统连接，管道直径二120毫米
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2,2,2核扫描器工作原理
核扫描器起侧量传感器的作用，其构架如图2.2.2所示。
S任 VE
核扫描扮
叫州 r仲竺，
扭t.控触
SRM
侧出不台格烟支 生产数妇显示
扫描名原理
封装的放射探
抉门 朋条 电离室 电子设备
图2.2.2核扫描器及工作原理示意图
根据放刻钱射束穿过烟条后所产生信号的大小可以测定烟条的密度，也即烟条密
度愈大，吸收的放射能也愈大。
两个银90封装核子源作为射束的辐射源，活动快门机构在机器停止运转时阻止
射束射出。当快门机构打开时，射束穿透烟条，使电离室中气体的离子电导率随射束
强度而变。
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电子设备将电离室中的信号室中的信号差转变为脉冲信号。较大的脉冲间隔表示
烟条密度高(烟丝较多=射束弱)，较小的脉冲间隔则表示烟条密度低(烟丝较少二射束
强)。
SRM90根据脉冲间隔完成下列功能:
— 控制重量
— 识别不合格的烟支
— 识别软点和硬点
— 计算烟条重量偏差
— 计算长期的和短期标准偏差
— 计算端头压实的平均增加量和位置
2.23烟支的重量识别和定位原理
增t
轴编码卷
定位脉冲烟条
图2.2.3烟支的重量识别和定位原理示意图
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如图2.2.3所示渤编码器为烟条产生一个电气相位。两个定位脉冲之间有256个
旋转脉冲(增量脉冲)或两支双倍长的烟支。这就是说海一支双倍长的烟支有128个脉
冲。轴编码器是这样校正的，以便它的定位脉冲每次都出现在第二个切口处。一支烟
在 “电气”上分成64等分。
在定位脉冲和旋转脉冲之间的间隔保持恒定的情况下，脉冲密度的间隔根据烟条
中烟丝密度的不同而改变。从上图可以看出，随着烟丝密度的增加，脉冲的间隔也相
应增加，密度减少脉冲间隔也减少。
SRM90内部通过计算两个密度脉冲之间的时间脉冲数量来测量烟丝密度。根据
由密度脉冲标记的那一段烟上的所有时钟脉冲计算出密度。这个密度对应于这段烟条
的重量。j从上图可以明显看出，一支香烟上密度脉冲的多少与烟丝密度有关，即脉冲
密度与烟丝密度成反比例关系。
2.3改造的基本原则和基本方案
PROTOS7。卷烟机组是一种结构比较复杂的烟草机械设备，无论是机械零部件
还是电气控制系统都比较精密。该机组具有运行速度高(达到了每分钟卷制滤嘴香烟
700(〕支)、运行时间长(每天连续24小时运转)的特点。并且其工作条件恶劣:粉
尘多、振动大、环境温度高(工艺需求)。因此系统的设计必须坚持可靠、实用、先
进、开放的原则。
. 可靠性原则
在系统中所采用的控制设备的可靠性、安全耐用是最重要的。必须选用性能优
良、技术可靠、在国际上有一定知名度的各类产品和器件。系统应该具备防尘、
抗干扰、抗振动的能力。在信号输人、开关确认等方面必须加强处理，确保系
统长期稳定可靠的运行。
. 实用性原则
系统的设计以结构简单、满足现场需求、维修保养方便为出发点。因此操作的
监控界面尽量直观清晰，是操作人员一目了然，具有中文菜单。信号的反应灵
敏准确。
. 先进性原则
在系统的设计过程中，应尽量采用最新的控制技术、计算机软件技术和网络通
信技术。使得整个系统在较长时间内具有技术上的先进性，满足企业信息化建
设的需要。
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. 系统在设计时应充分考虑到今后的扩充和升级。这要求在设备选型的时候就要
考虑其接口的通用性和互联性。不能采用封闭的设计方案。
通过近一年来的资料消化和现场调研，基本摸清了SRM90与PROTOS70卷烟机
组之间的电气信号和接口，我们基本掌握了外围信号在SRM90内部的控制流程和处
理方式。同时较系统地探索了SRM90在数据统计与报表生成方面的软件算法。
我们拟采用以下基本的技术改造方案:
1、保留原有的信号接口方式，选用德国原装Harting接插件，直接匹配原有接插
件，方便现场快速施工安装;
2、选用高性能、稳定可靠的奔腾II级工控机;
3、选用4路12位高速A/D转换板1块，来处理现场的模拟量输人信号; 4、选用32路带光电隔离的数字量输人板2块，来处理现场的数字量输人信号;
5,选用8路带光电隔离的数字量输出板1块，外加固态电子开关，来驱动大电
流的电磁阀和核扫描器的快门机构，实现现场数字量输出控制;
6、软件开发工具采用Borland C++;
总之，在技术方案的设计论证中，我们充分考虑了接插件的兼容性、硬件的可靠
性和通用性、并保留了充足的扩展余量，以便系统功能的进一步扩展升级。软件平台
方面充分考虑其先进性、开放性和联网能力，与现有的数采网络完全兼容，无需对上
位机软件做任何修改。
2.4硬件系统及硬件配置:
由于本系统运用于工业现场实时测控，工业现场具有以下特点:
1)温度高、湿度大;
2)振动强;
3)电源电压扰动严重;
4)粉尘污染严重;
5)经常需要修改系统的参数
电气设备要正常工作，首先应正确无误地检测到被测信号，若信号受到严重干扰，
将导致信号难以辨识，尤其对一些比较微弱的信号，在一些干扰严重的工业场合，信
号甚至会被淹没于干扰之中。为了还原信号，针对卷烟厂的生产环境，采取了如下措
施:
1、提高信号幅值 从抑制传输干扰的角度看，提高信号幅值不失为一种简单而
有效的方法。提高信号幅值就提高了“信噪比”，因而增强了信号在传输过程中的抗干
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扰能力，传输到SRM90的外围数字信号电压采用了24V.
2、使用滤波器滤除噪声信号 根据被测信号的频率范围，选用不同频带的滤波
器，使有用信号顺利通过。对于直流和甚低频信号，采用低通滤波器;对于高频信号
采用高通滤波器;对于中频信号则采用带通滤波器。一般来讲，用于信号处理的滤波
器和电源滤波器在选择上是有区别的，电源滤波器一般选用无源滤波器，而信号滤波
器则选用有源滤波器。
3、采用隔离技术抑制共模干扰，前置放大器采用差动放大器，以消除共模干扰。
对数字信号则采用光电祸合器予以隔离。电气系统的基本元件中有些元件对磁场非常
敏感，有些对电场非常敏感，例如微电子器件在一定的静电作用下特别容易被烧毁，
因此在电磁干扰严重的场合就需要把电气设备整体用导电金属屏蔽体屏蔽起来，并可
靠接地。干扰严重的场合，采取双层屏蔽措施，内层用导电性能良好的金属(如铜或
铝)，外层用导磁性能良好的金属(如钢等合金)这种处理可基本把干扰降低到最低
程度。
4、针对环境温度较高的条件，必须强化系统的散热能力，控制糟和机箱都采用了
双风扇设计，同时箱体内设计有温度传感器，实时监控温度。
5、为了减少振动给系统造成的损害，在工控机的底座和机箱之间设计有隔振层，
机箱和卷烟机之间改变传统的刚性连接方式，采用了弹性连接方式。减弱了机身振动
能量的传递，提高了系统的稳定性和可靠性。
在硬件配置上已充分考虑了以上特点。
1)计算机选用 “研华”工控机，该机具有以下特点:
(DCPU为P II 350以上，以保障替换原双CPU系统时有足够的运行速度;
②在工业现场实时测控时工作稳定性好、可靠性高;
③配有 “看门狗”，以防不慎死机时可自动复位。
2)定时器板选用两块 “研华”TMC-10型定时月十数器板，该板具有以下特点:
①输人2输出隔离，可有效防止现场干扰对工控机的影响;
②具有12路定时叶数输人;
③具有1路中断输人。
3) A/D板选用 “研华”PCLD 813型定时?计数器板，该板具有以下特点:
①输人i输出隔离，可有效防止现场干扰对工控机的影响;
(②具有12位转换精度，以保障烟条的重量;
③具有16路拍 接口。
选用以上板卡可以满足现场信号的要求。
根据现场的实际情况，对于进入工控机板卡的数字信号我们采取了双重隔离的措 第 14页
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施，第一级隔离的电路设计如下图2.4.1所示。这一级的隔离是自行制作线路板完成
的，它共有25路信号。为了提高抑制传输千扰的能力，采取了提高信号幅值的方法，
也就是说，光电藕合的输人端信号电平是24V，而输出端的信号电平是5V。这一级
的电路在完成隔离的同时，实现了信号的电平转换。光电藕合芯片的选型为TLP521
型。
图2.4.1光电隔离信号输人电路
但是对于核扫描器的高频信号，TLP521系列的光电祸合芯片就无法满足要求了
经过现场的验证，我们设计了使用HP2202光电藕合芯片。如下图2.4.2所示:
，二，百， u.
21-二 仁于
图2.4.2光电隔离高速信号输人电路
第 15页
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2.5元器件的选择
2.5.1研华工控机、板卡及接插件介绍
研华工控机 AWS-842TPB/SPB如图2.5.1所示:
图2.5.1工控机示意图
第 16页
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说明:
1, TMCIO_l板卡:CHI-CH4, CH7-CH10均跳为IV; CLOCK10M、
CLK2, 1M外部中断源:GATEI-4, GATE7-10均为左，IRQ4 280
均为ON.
2, TMC10-2, CHI--CH4, CH7-CHIO为IV; GATEI-V4为右，GATE7
为右，GATE8-10为左，CLK1 IOM, CLK2 IM, IRQ3 260, 3, 4
为ONp
3, PCLD_813, 210--BASE, 2345为ONo
4、网卡选型为:3COM3c509b
、:撼;补翼澎粼黔势A众，:DB插瘫 r t(5,傲邓攘夔改黔戮冬一_序
号名称 规格型号 数t 备注
习 X803 9芯母 1 一台用半根
口 X804 9芯母 I 一台用半根
口 X810 9芯母 I 一台用半根
口 X811 9芯母 I 一台用半根
5 X812 9芯母 I 一台用半根
曰 X805 巧芯母 I 一台用半根
曰 C2 15芯母 1 一台用半根
8 X808 25芯母 1 一台用半根
国 C1 25芯母 I 一台用半根
园 HI-CI 25芯母 I 一台用半根
同 H2-C2 25芯母 1 一台用半根12 TI(B) 25-37芯 1 一台用一根
同 T2(B) 25-37芯 1 一台用一根
同 PCLD-813 9-37芯 1 一台用一根
第 17页
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一、贫孽篓嚷滩豁熊攀脚(袭仪毒肠爪裁睿渐敢寒鬓耀撒黔黔薪冬一.序号 名称 规格型号 数盆 备注
1 插座 Hr卜7 7 德国进口
2 插座 HTT 11 9 德国进口
3 插头 HPr-4 4 德国进口
4 插销 HPT 7 8 德国进口
6 电源座 HPP-3 1 德国进口
7 电源头 HPT 3 1 德国进口
8 外壳 HPP 12 德国进口
序号 名称 规格型号 数t 备注
1 匾卡 PCA-6653 1
2 障盘 k.3G 1 3. 5寸3 味板 kA-6108 1
4 主板 k A6176 I
5 卜Pu IP II 350一50 1
6 内存 一132M 1
7 比控机类型 应S-824T 10'4 1 研华
-一 东户}稼争苏卜一一表2.4.4‘板-睡丽川一碑沐 丫序号 名称 规格型号 数蚤 备注1 计数卡 4w- 10 2
2 继电器卡 PCLD-786 1电路板位于工控机外部扩展
机箱3 IUD卡 PCLD-813 1
4 继电器 ODCS 8电路板位于工控机外部扩展
机箱
第 18页
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原PROTOS70卷烟机组与SRM90之间的电气信号通过9个Hartin接擂件连接，
其信号定义如下所示:接线插座(表2.5.57:
彗翻黝曝撇救徽馥撇襄2 s.蔑竣藏蹦翻 -撇 -插座 刁 功 用
X803 转轴编码器
X804 位置传感器
X805 来自/发往VE的信号
X808 来自故障显示器信号
X810 来自包装机的信号
X811 来自核扫描器的信号
X812 去MAX电子控制装置的信号
X813 留用
CI 数据I送HI-Cl
C2 数据2送H2-C2
电路板及其它插件:表2.5.6
止球滚蓦嘟 skZ 通夔插件或线路板 功 用
S1 SRM90电源开关
X801 SRM90箱体电源插座，由烟机提供IIOV交流电压
A801 固态继电器板PLCD-786
ZN464 信号转接板(自制)
AS似 SRM90专用电源(可1101220交流选择开为，+24V用于SRM90
输出信号
土巧用于扫描器工作
第 19页
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2.5.2系统硬件结构图
根据信号的性质分类，可以得到:
脉冲信号 19路;
数字输人信号 10路;
数字输出信号8路;
模拟量信号 2路。
因此可以得到系统的硬件组成如下:
本系统硬件主要由工控机和控制箱两部分组成，其结构如下图2.5.2所示:
图2.5.2硬件系统结构图
SRM90电控系统作为PROTOS70卷烟机组的一个组成部分，其功能主要有两个方面:
1)监测设备的整个生产过程，采集各项数据进行报表显示并保存最近三
班数据;
2)制和调整烟支重量，辅助调节切刀位置，跟踪并剔除所检测到的不合格烟支，
提高产品质量。
在硬件定型的基础上，必须选择合适的软件开发平台，编制相应的软件以
完成上述功能。
第 20页
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2.6软件设计
2.6.1系统软件框图
由于本系统的测控精度对实时性要求很高(达700us )，故选用了DOS操作系统。
并用Borland C++作开发工具编制应用程序。
本测控软件具有以下特点:
1)用模块化设计，便于维护、升级;
2)中文提示，便于操作使用;
3)软件采用容错、纠错技术以保系统安全可靠运行。
本系统软件框图如图2.6.1所示:
开始
初始化
显示公共信息
采集数据
命令是否正fA?飞 N犷飞薪霭丽
生产报告 !1 设置报告 其它报告
图2.6.1系统软件框图
第 21页
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本系统上电后自动进行网络设置，并与服务器对时(以保障各台机器时闻一致)
后直接运行本软件。
初始化过程包括:读人各报告存盘文件(为防止系统死机时数据丢失，软件每
1{1分钟将各报告写盘一次);设置板卡参数等;
主菜单即报表100(参见第31页表2.6.2?,显示本软件面向用户的所有功能;
等待命令时，用户可键人报表代码或上下键选择想进人的报告，键人报表代码错
误时提示出错信息。
生产报告程序框图如图2.6.2所示:
图2.6.2生产报告程序框图
在生产报告中，程序首先对各显示标签进行初始化，每秒更新时间及报告内容。
与此同时不断检测是否有命令输人，以便对正确的命令作出及时响应。
标签初始化:根据要显示的生产报告的行列数，确定标签的数量并置人显示内容;
显示公共信息:每秒刷新时间标签，显示机号等;
调用“秒”过程:“秒”过程在软件中的每一个报表中都要调用，该过程主要进 第 22页
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行下列操作:
如果“重量控制”关闭则提示重量控制关停;
根据目前的机器状态增加工作时间或停机时间I秒;
如果分钟发生变化则执行“分钟”过程，现时数据保护，触发网络数据传输等;
如果小时发生变化则执行 “小时”过程，小时报告刷新等;
如果班次发生变化则执行 “班次”过程，刷新本班数据，并将本班数据移人上
一班，上一班数据移人再上班;
数据采集:采集全局数据;
生产报告不同，获取报告数据有异，显示报告内容不一。
设置报告程序框图如下图2.6.3所示:
图2.6.3 设置报告程图
第 23页
在设置报告中，程序首先对各显示标签进行初始化，每秒更新时间及报告内容。
与此同时不断检测是否有命令输入或需要修改参数，以便及时响应。
标签初始化:根据要显示的生产报告的行列数，确定标签的数量并置人显示内容;
显示公共信息:每秒刷新时间标签，显示机号等;
调用“秒”过程:“秒”过程在软件中的每一个报表中都要调用，该过程主要进
行下列操作:
如果 “重量控制，，关闭则提示重量控制关停;
根据目前的机器状态增加工作时间或停机时间1秒;
如果分钟发生变化则执行“分钟”过程，现时数据保护，触发网络数据传输等;
如果小时发生变化则执行 “小时”过程，小时报告刷新等;
如果班次发生变化则执行 “班次”过程，刷新本班数据，并将本班数据移人上
一班，上一班数据移人再上斑;
数据采集:采集全局数据;
设置报告不同，设置数据有异，报告内容不一。
本软件对设置数据作合法性检查，对超出合法范围的数据提示输人出错并将其自
动设为默认值。
报表设计中的基本界面设计:
系统的人机界面采用了传统的表格和文字的形式之所以采用这种方案，主要是考
虑到这个系统要在外部环境比较苛刻的工业现场使用浙以稳定是第一位的。SRM90
系统监控界面的功能设计如下:
1、使用文字界面的信息区域动态显示设备的运行信息。对于停机的故障原因采
用醒目的红色显示滋料需求则采用黄色提示。
2,重要的工艺参数设定。工艺参数是保证生产工艺和产品质量的重要环节，根
据实际需要，技术人员在输人正确的密码以后，即可进行相应的参数修改操作。
3、生产数据和记录的查询。采用报表的形式提供了PROTOS70卷烟机组每日每
班的正常生产记录，包括产量、消耗、质量、设备故障信息。可以为管理人员提供设
备管理、生产管理的基础数据。
4、提供日期、时钟的实时显示。
界面的调出采用键盘操作，只需要在初始报表中输人想要调出的报表的编号然后
确认即可。可以把界面分为三个大的区域，如下图2.6.4所示:
第24页
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标 题
报告区
信息区 警告或停机信息SRM信息
I **trr -一一一二~II m/Hfl7图2.6.4工控机界面示意图
工控机屏幕分成三个区:
一 标题
一 报告区
一 信息区
表2.6.1界面显示内容说明
区名 功用
标题
显示:
一 报告编号
一 报告名称
一机器编号(此编号在报告123中设定)报告区 详列报告内容
信息区
显示:
一 警告或停机信息(此信息也显示于SE故障显示器上)
一 SRM信息
一SRM故障和警告信息，如修正位置最小
一运行方式，如等待状态
一特殊状态，如更新关停、备用、暂停
一命令输入区:此处可输入报告编号进入该报表，有如下提示:
一错误输人!请重新输入
一TAB请输入命令!
一 日期/时间险屏的右下方)
第 25页
南京理工大学预士学位论文
报表内容及设计:
报表共有27个，编号从100到143,从功能上区分主要完成了设备生产的数据
采集和烟支生产过程中的重量控制的监视和参数设置。
所有的报表如下图2.6.5所示:
坦 弩小时报告102:生产报告LO 告 }.月:，们H废品报告tX3坦，’‘摊，度m* 告叹烟支数，105:外部j戮苗报告CX}协，;州”废另报告叱烟支数》扣.;包装机报告烟绘分布寸R告
工坦:博萨机时同分析报告}
Li1:$Rn取样选择单1.32:未样寸9告二刁。;‘门”设定u二‘状态设定
L2a:牌子设定L2B:参教设定124:牌子对照LZS:件瑙铡
”。，测试点Laa:维修支拨扫描计算机L33:扫RW 则试Lao:运行状态LBs:j次件版本号:.:己维护保养指南
块“思给护呻保养指南Loa:其它指幸Loa:机台，拜;科
图2.6.5报表100的显示内容
2.6.2有关生产报告中参数的定义及相关算法
2.6.2.1生产报告:报告102(这个报告汇集示出最重要的生产数据)
所有数据均是按运行班编排的。报告示出本班、上一班和再上一班的数据以供比
较之用。
定义:
一 总物1000 支 :所生产烟支的总数。
一 废品率 x%:按SE生产量计算的总废品百分数。这个百分数仅包括
SPM90记录的废品数(报告1 t4)fU外部废品撇报告106).
一 利用率 X %:利用率是对机器使用率的一种量度，其中包括考虑材料
流的中断，和因维修而停机的时间等，以
产薰x 100
想要的产量
来表示想要的产量，按下式计算:
第 26页
目标速率x(总时间一暂停时间一P5)
一 效率%:效率是对有效生产时间内机器产量的一种量度。
表示为:
产量x100
在生产时间内可能的产量
生产时间内可能的产量，按下式计算:
机器速率x(总时间一暂停时间-P5-P4-P3-P2-PI).
以上两式中:
目标速率渗数123-20中):希望的PROTOS生产线生产速率，单位为支/分钟，
此值输人于
总时间: 见下面定义。
暂停时间: 当SRM90处于暂停运行状态，因而不记录数据的时间。
暂停时间设定于报告120中。
运行状态 各种运行状态的时间:
P5:停机，
P4:测试政动，
P3:保养伏修，
P2:检修，
P1:等待状态。一SE用盘纸数: 在SE上进行盘纸转换的次数。
. MAX用完盘纸数:在MAX上进行盘纸转换的次数。
一停机次数: 运行班开始后的停机次数。
停机时间，时:分:运行班开始后在生产运行状态下机器停机的时间，
以小时和分钟表示。
总时间， 时:分:从运行班开始起已经过去的时间。
2.6.2.2重量报告:报告103 在这个报告中汇集了与烟条重量有关的所有数据。所显示的数据可用于评定重量
控制系统的性能，并提供关于烟支重量的信息。
当前测得的数据显示在现时一栏中。
从运行班开始录下的平均值显示在平均一栏中。
一重量偏差(毫克mg): 对目标重量的重量偏差。 第 27页
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数值按100支烟的平均重量计算。
一重量偏移淹克mg): 只有当目标重量偏移(121-02)设定为开时，这里才会显示此数据，此数值表明烟条的实际重量偏移值，也即烟条重量对目标重量的减少量。
一短期标准偏差(毫克mg):每次计算都是根据1000支烟支重量进行。短期
标准偏差表示100()支烟偏离这批烟支平均重量的“离散”情况。这一数值说明机器
的短期性能。这个数值低就表示生产的烟支质量好。即离散小。
一 长期标准偏差(毫克 mg):每次计算都根据10个100支烟平均重量进行。这
一数值说明重量控制系统工作好坏。
数值低表示 “离散”小，即重量控制系统生产的烟支质量好。
一压实端位置(毫米mm):压实端中心与切口的相对位置，以毫米计。
此位置在报告109中用图来表示。测量是以SE机在烟支点燃端所切的切口为基准。
只有在转轴编码器对切Q距离(123-15泌行校准后，才能准确计算压实端位置。
一压实量(%):压实端相对于烟条平均重量的最大重量增加量，以%计。
其数值在报告109中用图来表示。只有在转轴编码器对切口距离123-15进行校
准后，才能准确计算压实量。
一修整器位置('k):传感器的电压值。
每个电压值代表一定的修整器位置。由电动机驱动修整器上升压降。
电压值的含意如下:
大的电压值:修整器位置较高。
小的电压值:修整器位置较低。
2.6.2.3 SRM90废品率报告(%):报告104
本报告列出SE机所记录的因SRM90检测到各种缺陷所造成的废品百分数。报
告有助于用户采取具体措施来改善烟支的质量。
所有数据均是一个运行班内的数据。现时记录的数据记在“现时”栏下。计算是
根据最近10,000支烟进行的，每1000支烟就更新显示一次。
显示在 “平均”栏下的数据是运行班中的平均值。
一 过轻 %:过轻烟支造成的SE废品百分数。
一 过重 %:过重烟支造成的SE废品百分数。
一软点%:至少含有一个过轻段的烟条造成的SE废品百分数。
一 硬点%:至少含有一个过重段的烟条造成的SE废品百分数。
一轻烟端剔出%:点燃端 “端部压实”不够的烟支造成的SE废品百分数。
第 29页
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一 *淡色点%:烟纸上有淡色点(瑕疵)的烟支造成的SE废品百分数。
一 *深色点%:烟纸上有深色点(瑕疵)造成的SE废品百分数。
一 *印刷不良%:没印出商标或印迹不够明显派差低)的烟支造成的SE废品
百分数。
一 取样 %:通过SRM系统在生产SE过程中烟条/烟支取样造成的SE废品百
分数。
一 总废品%:本报告和报告106所示SE机生产中的所有SRM和外部废品总
数。
注:带*项为只有配备烟条光检系统((OBIS)的SRM90才能识别这些缺陷。
2.6.2.4 SRM90废品报告(烟支数):报告105
本报告列出的缺陷与报告104相同，但这里显示的数据是剔出的烟支数。
所有数据均按运行班编排，所显示的数据包括本班，上一班和再上一班数据。
2.6.2.5外部废品率报告(%):报告106
本报告列出SE机所记录的因SRM90以外的外部装置检测到各种缺陷而造成的
废品百分数。例如，由MAX, METIS或OTIS等装置检查出缺陷。
报告有助于用户采取措施来改善烟支的质量。
现时记录的数据输人“现时”栏中。显示在“平均”栏中的数据是运行班中的平
均值。
计算是根据最近10,000支烟进行的，每1,00()支烟就更新显示一次。
定义:
一 漏气 %:因烟纸多孔或开缝造成的废品百分数。伽AX)
一 通风 %:因烟支通风度不够造成的废品百分数。(MAX)
一 松烟端%:因有松烟端即点燃端烟丝不够造成的废品百分数。(MAX)
一 无滤嘴 %:因没有滤嘴造成的废品百分数。(MAX)
一 手动动剔%:因手动剔出烟支造成的废品百分数。
一 *成形缺陷%:因烟支成形缺陷造成的废品百分数。伽AX)
一 *金属颗粒%:因含有金属颗粒造成的废品百分数。(MAX)
一 总废品数(报告104+106) :本报告和报告104所示SE生产中的总废品
百分数。
注:带*项为只有配备烟条光检系统((OBIS)的SRM90才能识别这些缺陷口
第 29页
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此处显示值与报告102中总废品数的值相同。
2.6.2.6外部废品报告107
本报告列出的缺陷与106相同，但这里显示的数据是剔出的烟支数。
2.6.2.7烟丝分布:报告109
这个报告用图来表示烟丝在两支相连的烟支中的分布情况。从显示中一眼就看出
烟支的压实端位置和点燃端烟丝量增加的情况。
“端部压实”:
用具有“端部压实槽”的修整器盘增加烟支切口处的烟丝数量。在点燃端增加烟
丝可以防止在成品中出现松烟端，切口应位于压实区的中心位置上。
报告109显示的图中每条垂线都代表一个切口:
两条边线=滤嘴端的切口。
这些切口是在MAX切割鼓上切割的(在这里把双支长烟支对半切开)。
中间线二点燃端的切口。
这切口是SE刀头切割的(在这里将烟条切成双支长烟条))o 所有的垂直“切口线”都有刻度。这些刻度表示相对于烟支中烟丝平均重量的压
实端烟丝增加碱少量百分数。(其中0%刻度表示烟条中烟丝的平均重量。)
报告还示出:
一 压实端位置(mm):压实端中心与切口相对位置，以毫米计测量是以SE机在
烟支点燃端所切的切口为基准。
只有在转轴编码器对切口距离(123-15)进行校准后，才能准确计算压实端位置。
一 压实量(%): 压实端相对于烟条平均重量的最大重量增加，以%计。只有
在转轴编码器对切口距离((123-15)进行校准后，才能准确计算压实量。
有关校准斜率的设定方法(参数设定界面122— 参数6):
这个参数对扫描器引起的测得重量分布曲线进行补偿。这种补偿是随后正确计算
标准偏差所需要的。
校准-11斗率的确定方法如下:
— 对参数122-03所作的重量调整必须已经完成。详见122-030
‘— 将 “1.3'，输人参数122-060
经验证实，此值适用于几乎所有的扫描器和烟丝情况。
— 起动随机取样操作升R3。采用下列设定值:
123-20:2
第 30页
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123-21:50
一一将报告112调到屏幕上，并记下 “本班”一栏中标准偏差一行上的数值。
— 取出取样得到的烟条并称重(用LC天平)，以求得短期标准偏差。
一一进行下列计算:
得到的标准偏差x先前的校准斜率值
屏幕上显示的标准偏差值
— 将上面计得的数值输人参数122-06中。
— 再用随机取样操作弓R3，取100支烟条样品以便检查上述设定的结果。
显示在报告112中的标准偏差值应与取样操作中所得出的短期标准偏差值相等。
如果不等，则应重复上面的计算，将新计得的数值再输人参数122-06中。
可能的设定范围:0.00到5.00mg(毫克))o
缺省值:1.3mg(毫克)。
2.6.2.5停机分析:报告110
此报告可示出11种停机原因。操作人员可由此了解生产过程的弱点并采取相应
的纠正措施。
列出的项目有:
原因 :停机原因，如VE无烟丝。
分钟 :以分计的停机时间。
次数 :停机的次数。
原因按所造成停机时间的长短排列。每一分钟都会重新排列停机原因的次序。
SRM90可存人11种不同名称的停机原因。多于11种时，可以汇集在“其它”这一
项中。停机时间只有当超过一分钟时才会显示于“分钟”栏中。总停机时间，包括不
足一分钟的停机，记在 “总计”区中。
例:停机1=7s秒
停机2=45秒
停机3=20秒
表2.6.3停机时间显示
原 因 分 钟
停机 1 1
停机2 无显示
停机3 无显示
TOTAL(总计) 2
第 31页
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2.6.2.9 SRM90外围设备的状况:报告130:测试点
这个报告列出一些SRM90信号发生器和校正装置显示出来的实际值和状况(反
馈信号)。
烟条监测器逾断:SRM90输人信号。
这个测试点示出烟条监测器是否检测到切成双支长的烟条。
通 = 有双支长烟条
断 = 无双支长烟条
机器在生产。
机器停止。
快门开启庆闭:SRM90输出信号
SRM90每隔5分钟就将快门机构短暂地关闭一次并在此时测量基准信号。数值
就显示于扫描器基准值(130-08)中。
在下列情况下快门应开启:
机器速率>>1200支烟1分钟。
同时，烟条监测器(130-01)显示为通。
同时，重量控制(121-04)设定为开。
指示脉冲通了断:SRM90输人信号。
这个测试点示出转轴编码器运作是否正常。
修整器电动机向上/向下:SRM90输出信号。
这个测试点示出修整器调整电动机正在使修整器向哪个方向调整:
向上=修整器移向烟条二朝向修整器最小位置。
向下二修整器移离烟条=朝向修整器最大位置。
校正脉冲通常小于显示周期，因此在运行方式下屏幕上不会显示出任何方向。
修整器位置漱):SRM90输人信号。
传感器的电压值。每一电压值对应于一定的修整器位置。
有下列关系:
-8.7V=修整器靠近烟条=烟支轻。
+8.7V=修整器远离烟条=烟支重。
阂值(限值)就设定在上述电压值之间。屏幕会在达到阂值时产生警告信号如下:
-7.7V=修整器最小。
十8.1V二修整器最大。
机器速率(烟支汾钟):SRM90输人信号。
显示机器现时的运行速率。
扫描器值(微秒):SRM90输人信号。
第 32页
这个测试点示出扫描器的现时信号卜烟条密度脉冲信号之间的距离)。
扫描器信号必须在900到1500微秒范围内，其中: 900微秒二 轻烟支。
1500微秒= 重烟支。
数值超出这个范围时，屏幕上会显示下面的信息:
错误:SRM90扫描器超出设定范围。
扫描器基准值微秒):SRM90输人信号。
这个测试点示出扫描器的现时基准值。这个信号用子扫描器自动校正系统。
每5分钟就测定和显示一次基准信号。两次相邻信号之间的差别不应超过2微秒。
2.6.2.10重量控制系统一 功能测试
满足下列条件之后，控制系统才能起动:
一主蔡动装置正在运转。
一重量控制{121-04)必须设定为开。
一烟条监测(130-01)必须是通。
一必须达到在参数123-03控制阐值中设定的速率，当设定为1200支烟t分钟，
测试点130-06所示机器速率应大于1204支烟尹分钟。
王‘用手将修整器调整电动机推动到另一位置然后松手，它应立即返回到起动位
置上去。如果它有动或返回得很慢或发生振荡，应检查下列各点:
一 VE140开关柜中半导体继电器的状态(LED)。修整器调整电动机有f个
LED(发光二极管):
V6, V7和V8显示向上运动。
V9, Vlt}和Vll显示向下运动。
若这些LED发光表示正在运动，但修整器不动，这表明发生了机械故障。
一检查保险丝F6, F7和F8a
一检查参数123-02---修整器滞后。
2重量控制系统可能受烟丝组份和烟条直径的影响。
3.在抽吸式烟条输送机中的多余烟丝蟹也会影响重量控制系统。
4.关于会引起重量控制系统功能失灵的其它因素。
2.6.2.11质量控制检查
应不时检查烟支重量是否符合用户自己的质量控制标准。需要时可进行重量校
正:
第 33页
南京理工大学.硕士学位论文
一 进行一次循环取样操作--"x2，取出100支烟条样品，并确定这批样品的烟条
平均重量。
一 若这数值超出了工厂预定的偏差范围，则再作一次。R2来复查。
一 如果第二次取样仍然发现超出偏差范围，则应进行重量调整122-03}
2.6.2.12检查废品功能
可以减小废品重量轻限(122-07)中的数值来检查SRM能否识别出不合格的烟支
以及废品剔出门的工作是否正常。
减小了上述参数设定值后，应有比往常更多的烟支从生产中剔出。
完成这个测试后，切勿忘记重新设定设定参数122-07，使其恢复原设定值。
这仅是一种粗略的侧试，用以观察废品门工作是否常。
2.6.2.13扫描器测试:报告133
可以用SRM90检查扫描器工作是否正常，测试结果应与扫描器规格表中所列出
的数据一致。
在下列情况下应进行:
一 在SRM90首次投人使用时。 一 在进行每周的保养检查时。
一 当显示了出错信息SRM90扫描器超出设定范围时。
一 当质量检查揭示出重盘偏差大于正常情况的肯定倾向时。
在机器停止时，可用报告133起动扫描器测试。
注意:扫描器必须已达到它的正常运行温度才可进行测试。
报告133屏幕上会显示出一系列指示，指导操作人员女0何进行测试。
整个测试过程包含4次测量，其中2次测量用专门的测试烟条进行，另2次测量
不用测试烟条。
专用测试烟条由KORBEER AG供应。它们有两种尺寸:
一具有0.8毫米磨平段。
一具有1.6毫米磨平段。
一测试步骤详述如下。
屏幕第1页:
当报告133调出时，即显示出屏幕第1页。最近三次扫描器测试的数据显示于本
次、上一次及再上一次栏下。此时，提示区中提示:‘f按Talc键进行测试，，。按Taca键
后，屏幕中心出现“是否需要进行扫描器测试?如是，请输人密码!”，输人I确密码
第 34页
南京理工大学顽士学位论文
后，显示下列各项的数据:关闭、开启、开启，o.8测试烟条、开启，1.6测试烟条
这些数据是1024个读数的平均值。
显示的值以微秒为单位。
并调出屏幕第2页
显示的数据已更新，即所有记录的数据均向右移一栏，原来再上一次栏下的数据
则抹掉。
为提醒操作人员清理扫描器侧量管，屏幕会显示;
“测量管是否已清理?如已清理，请按空白键生”
按空白键后，实际测试就开始。
第一个测试是在快门关闭时进行的，然后在快门开启时进行下一个测试。
当已经完成两个测试之后，屏幕第3页即询问操作人员是否要用测试烟条进行测
试。
屏幕第3页
“有测试烟条否?如有，请按空白键 ”
按空白键后屏幕到第5页，按ESC键，屏幕到第4页。
屏幕第4页
屏幕显示出无测试烟条时的测试结果。
“结果:扫描器情况良好”
上面的结果显示即表示扫描器测试已结束。
在屏幕第3页上若在10秒钟内按空白键，则会调出屏幕第5页，以取代上面的
屏幕第4页。
屏幕第5页
指示操作人员使用测试烟条:
“请插入。.8测试烟条，如已擂入请按空白键!”
将测试烟条滑人扫描器中，滑人至尽可能远处。
注意:在测试烟条上已磨出一平面。平面必须向上，且与扫描器的上表面平行。否则
侧试结果将不准确。一 一 一 一 7
测试烟条就位后，则按空白键。
当SRM90使用0.8测试烟条完成了测量之后，屏幕则出现第6页。
屏幕第‘页
第 35页
南京理工大学，硕士学位论文
“请插入1.6测试烟条，如已插人请按空白键!”
用1.6测试烟条进行测试。
测试方法和前面所讲的使用0.8测试烟条的方法完全一样。
屏幕第7页
在完成最后一个测试后，结果就显示出来。
各种结果的说明如下。
扫描器情况良好 =一切都好。
描器应进行调整=扫描器可以使用，但在下次定期检查时，扫描器应进行调整。
扫描器超出限度=扫描器不能用，应立即更换。(a要调整)
在测试期间各阶段得到的数据会写人本次栏中。
扫描器测试(报告133)到此结束。
2.6.3软件设计中的关键点
按照烟草生产的工艺要求，保持烟支重量的稳定是保证产品质量的重要环
节。PROTOS70卷烟机组的运行速度达到了每分钟7000支，在高速运动中对
每支香烟的重量进行测量和计算是项目中的重点难点问题。烟支重量控制是
SRM90的一个重要功能，整个系统是一个滞后的系统，而且影响稳定的随机
因素很多。原SRM90系统中削丝盘调节存在严重的超调和震荡现象，故单支
烟重量的离散性较大，其100支香烟的短期均值偏差达到t 10-20毫克，1000
支香烟短期标准偏差达到20-30毫克。分析造成这个结果的原因主要以下几个
方面:
1、原系统处理核扫描器的信号响应慢，计算烟支重量的精度不足。
2、原系统没有实现对核扫描器内部电路的动态校正，而实际工作中由于环
境因素的影响及元器件自身的衰减变化不可忽略。
3、原系统的软件对计算结果中的偏差实行的校正不合理，容易出现超调和
震荡现象。
为克服原系统的控制缺陷，我们改进烟支重量控制算法，控制方式采用自
适应阻尼的逼近调节算法，系统初始化时首先测定系统阻尼，测定不同烟支重
量下的削丝盘调节幅度对烟支重量的影响，烟支重量调整时根据测定的重量偏
差采用不同步距对目标进行逼近，从而解决或减小控制过程中削丝盘调节的超
调和震荡现象，系统运行后的测试结果表明:新的重量控制算法明显改善了控
第 36页
南京理工大学.硕士学位论文
制过程中削丝盘调节的超调和震荡现象，大幅度提高了烟支的重量控制精度，
现场成品烟支的大量取样结果表明单支烟重量的离散性较原系统有较大的改
善，其100支香烟的短期均值偏差小于t7毫克，1000支香烟短期标准偏差小
于巧毫克。
我们将烟支的重量的算法列为软件设计中的重点问题。
为了准确描述重量控制之软件算法，特将设备有关部分工作原理简述如下:
图2.6.5所示为设备运行的基本流程。
切烟刀
削丝盘
削丝盘
控制电机
图2.6.5设备运行流程图
如图2.6.5所示(只绘制与重量控制有关的部分)，在主电机的驱动下，烟丝束通
过削丝盘去除余量烟丝后进人烟枪，并在烟枪中被卷烟纸包裹形成烟条，再由切烟刀
切成烟支段。在此过程中，核扫描器检测烟条中烟丝的密度，通过与设定值相比较，
确定烟条重量偏差值，以此为依据调节削丝盘控制电机，使削丝盘向上或向下运动，
去除适量烟丝，从而达到重量控制之目的。
轴角编码器由于与主电机传动机构相连，故可以跟踪每一段烟支的动态位置，通
过它的脉冲信号，软件上很容易实现重量状况的显示及剔除不合格烟支的操作。线形
传感器用来检测削丝盘的位置，是实现削丝盘电机闭环控制的重要环节。
在改造的软件设计中，充分总结分析了原系统稳定性方面的不足之处，决定增加核
扫描器动态调整。首先，分析一下核扫描器有关的电路。图2.6.6所示衡擂们播哭丙 第 37页
南京理工大学硕士学位论文
部第一级放大电路的工作原理图。
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上加
图2.6.(核扫描器内部放大电路
CM1082是一一种高阻抗、高稳定性的运算放大器，它和外围元件组成了从电离室
输出信号的电流一电压转换功能电路 。电离室输出的最大电流约为 its微安滋提
条件是核扫描器快门打开，而且检测管中无烟支。这个数量级的电流可以通过反馈电
阻R10形成5.9伏的压降，最后在CM 1082的输出端产生10伏的无烟条电压信号。
电路中，RV2用于设定CM1082的零参考电平，R6是温度补偿电阻。在动态生产过
程中，通过核扫描器检测管的烟条中的烟丝的密度将会引起CM 1082输出电压的动态
变化，变化范围大约是50%，基本呈正弦曲线。
CM 1082的输出电压信号进入下一级压一频转换电路。最后通过传输电缆送至工
控机的接口电路，再经过光电祸合和电平转换进人工控进行运算处理。采用压频变换
的方式，将数据信号在送出核扫描器之前由模拟信号转换为数字信号，并且电平设定为
24伏，大幅度的提高了系统的抗干扰能力，优势非常明显，如图2.63所示。在前面
的叙述中已经讲到，SRM90系统的Z作环境十分恶劣，这就要求我们必须采取相应
的有效措施，保证系统的正常工作。除此之外，我们还增加了核扫描器电路以及同位
素铭 90的动态校正，减少误差，提高系统的控制精度。
第 38页
图2.6.7核扫描器内部信号流程图
核扫描器内部有两个源，一为检测源，另一个为基准源。通常情况下，工控机接
收检测源的信号，用于完成重量控制运算及操作。由于环境温度及核扫描器本身衰减
等各种因素的影响，测试值将产生一定变化，从而使控制作用失真。为了消除以上因
素的影响，软件设定每五分钟系统采样一次图2.6.7所示信号，通过电子开关切到换
基准源通过。因为基准源和测试源处于同一个物理环境下，受外部条件〔温度、电源等)
的影响基本是一致的，关闭快门时，输出端得到的是基准源的数据，以此为依据，消
除这种偏差，从软件上实现对核扫描器的动态校正。未改造之前，核扫描器内部是处
于静态校正的工作状态，长期连续工作容易引起误差。
扫描器值(微柳:SRM90输人信号。
这个测试点示出扫描器的现时信号件烟条密度脉冲信号之间的距离)。
扫描器信号必须在900到1500微秒范围内，其中:
900微秒二 轻烟支。
1500微秒= 重烟支。
数值超出这个范围时，屏幕上会显示下面的信息:
错误:SRM90扫描器超出设定范围。
扫描器基准值(微枷:SRM9。输人信号。
这个测试点示出扫描器的现时基准值。这个信号用于扫描器自动校正系统。每5
分钟就测定和显示一次基准信号。两次相邻信号之间的差别不应超过2微秒。
测量单支香烟重量的算法与实现:
从键盘上键人烟支重量的目标设定值，在软件中转化为频率值，存人相应存储单
元，供算法程序与实际烟支重量测定值进行比较，决定系统的烟支重量抢剑 }gf#zx 第 3，贯
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轴角编码器取出增量脉冲，通过自制的信号接口板接人工控机PCLD 813外部触发中
断输人口，当第一个脉冲上升沿出现时，产生定时器中断，进人中断程序，打开定时
器，开使计时。当第二个脉冲上升沿出现时，关断定时器，计数器加1，退出中断。
由相应程序从定时器中读出计时值，该值为烟支密度脉冲第一个脉冲周期，把该值进
行保存，然后连续进行64次中断处理，计数器记数为63，得到64个烟支密度脉冲
周期，通过下面的算法对64个烟支密度脉冲周期值进行计算处理，得出当前的烟支
重量，同时对计数器计数清零，再开始下一支香烟重量的测量与计算。
通过序号进行加权，求加权平均数，计算出单支烟测量重量(频率值):
艺 Wo;· i i--0
WO = -一一 --一 一 (2-1) 64
其中:Wo一 单支烟测量重量(用频率值表示)
i— 与W。相关的时间段序号
K— 单支烟对应的时间段数量(中断数量)
W0;— 单支烟一个密度脉冲周期取倒数得到的频率值
上面我们已经提到了关于核扫描器动态校正的方法，现在，我们列写出校正的软件算法:
W 目
W=Ko·In (-~一 一，)+ WO W 基
Ko为比例常数 (2-2)
W— 补偿后的单支烟重量
如果做以下变换:
第 40页
南京理工大学，硕」学位论文
W “
W= Ko。In W 蚕
W。+(W a一Wa))十WO=场，In(— )十W6
W基
·1n (1+八义)+W6
W侧一W‘:八X二
NV基
(2-3)
式展开为幂级数:
翻
期
习
将
W=两 h(1+AX)+W吞
=Ko"(AX +1/2! AX2 +1/3! AX' +1/4!△丫 +⋯ + Wo (2-4) 通过式2-4可以得到单支烟校正以后的实际重量的频率值。在程序中，我们仅取
幂级数前四项进行计算，求出重量值(在程序中为频率值)，与报表122和123中设定值相比较，得出重量偏差，控制削丝盘电机动作、剔除不合格烟支及显示状态等。
第 41页
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2.7 SRM 99控制系统网络接口的实现
在改造 SRM90系统的硬件选型中，就已经考虑了网络接口的预留，工控机的选
型为ADVANTECH AWS-842TPB/SPB,配备了ISA扩展槽。
配合济南卷烟厂的网络规划设计的情况，为此选用支持 TCP/IP协议的以太网卡
3COM Etherlinkl 3a509bo
网卡的软件配置如下:
UO Base address 300h
Interrupt Reguest level 3
Bot Prom nla
Transceiver 7ype RJ45
Net Work Driver Optimization Dos client
Maximum Modem Speed no Modem
Full duplex Disabled
网卡的设置之后，在工控机的程序中也要做相应的改动和添加，首要的前提就是
配合服务器的要求，完成在工控机启动过程中的自动配置:
先修改AUTOEXEC.BAT和CONFICISYS文件。
在AUTOEXEC.BAT文件中添加下列命令:
CANE'PNET INITIALIZE
C:\NET\NWLINK
CANET\NET STAR
在CONFIGSYS文件中添加下列命令:
DEVICE=C:\NETMFSHLP SYS
LASTDRIVE=Z
SRM90系统主要完成了底层数据的采集和传送工作，整个数据的进一步整理则
是由上位机和服务器完成的。服务器的上传路径为:
\\server_34\ekls-iroto匆bAmain_query.pbl;
\\srver_34\e\s_protos\pbl\znmis.pbl;
图2.7.1所示为位于生产车间内部的数采系统数据流程图
其中PROTOS,MK95,FOCKE,SASIB分别代表了99种设备的型号，
第 42页
南京理工大学.硕士学位论文
PROMS查询
信息
MK95 查
询信息FOCKE查
询信息
SASm查
询信息
数采查询程
序
数据库
数据转换程序
PROTOS文本
文件
MK95文本文
件
FOCKE文本文
件
SASIB文本文件
图2.7.1数采系统数据流程图
第 43页
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数据上网要符合规范，为此规定了以下四个规范文件:
机台编号
SRM90.INI文件
SRM90.TXT文件
统一网络工作站的时间设定
下面将对这四个规范文件进行具体说明:
一、机台编号
机台采用统一编号格式，采用4位编号:ABCD。其中:
A:车间;B:机型;CD:序号(两位数)
二、SRM90.INI文件
对每种数采机型，服务器上均有两个文件:SRM90.INI和SRM90.TXT文件。
SRM90.INI文件存放网络上指定类型机台的班次、数采数据编号和中文注释等;
SRM90.TXT文件是文本文件，顺序存放网络上所有指定类型机台的数采记录。
每个机台每完成一次数采即形成一条数采记录，每条数采记录在TXT文件占一行。
SRM90.INI文件由段构成，段名用方括号括起，段名后跟有该段的有关内容.
一般地，每个SRM90.INI文件均包括[common]段、[datadict]段和[chinese]段。具
体如下例所示:
[common] 2.5.2
shiftA=W:30:00-07:30:00
shiftB=07:30:00-16:00:00
shiftC=16:00:00-00:30:00
[datadict]
10201=totalcig
10202=totalwacte
10203=utilization
1101=WamingErrorName
1102=NumbersofWamingError
1103=MinutesofWamingError
[chinese]
10201=总产量(千支)
10202=废品率%
10203=利用率%
第 44页
南京理工大4}.硕士学位论文
1101=错误警告名称
1102=错误警告次数
1103=错误警告分钟
[common]段包括班次起止时间信息，shiftA代表第一班、shiftB代表第二斑、shifts
代表第三班。
[datadict]段包括每种数采数据的编号。对每种类型的数据，其编号必须唯一。编
号可取任意有效自然数。具体编号方案由数采软件开发单位确定。
对于采集到的警告和错误，规定1101为 “警告错误名称或警告错误编号”的编
号，1102为警告错误累计次数的编号，1103为警告错误累计持续分钟数的编号。
[chinesel段是注释说明段。为提高程序运行速度，珍nine祠段一般放在INI文件
的末尾。[chinese]段主要说明[datadict]段内各个编号的中文含义和单位等信息。如果
机台数采软件中采集到的警告错误信息是以编号存放，那么应在本段中列出每个警告
错误编号所代表的警告错误内容。
如:
105=SE跑条
106=SE纸断
107二检修
108=人工停机
机台数采软件不得修改服务器上的INI文件。
机台工控机硬盘上应保留有服务器上相应SRM90.INI文件的最新备份，即当服
务器上SRM90.INI发生改变时，本地SRM90.INI文件也需相应更新。这样，当出现
网络通信中断时，正常运行的机台数采软件仍可依据INI文件将采集下来的数据生成
TXT数采记录暂存在本地硬盘上。
三、SRM90.TXT文件(整个系统共有SRM90.TXT, MK95.TXT, FOCKE.TXT,
SASIB.TXT四个文件)SRM90.TXT文件是文本文件，顺序存放网络上所有指定类型
机台的数采记录。每个机台每完成一次数采即形成一条数采记录，每条数采记录在
TXT文件占一行。如MK95.TXT用于存放网络中所有MK95机的数采记录。
数采记录的构成形式如下:
前导字符+机台号数据项干数采日期时间数据项斗各数采0据项+警告错误数据项
组;
前导字符
采记录。
数据项:
:可取0或1a 0表示本记录是实时数采记录，I表示本记录是班次数
每个数据项由数据项编号和数F,项值构成，编号与值之间以星号"'.,第 45页
南京理工大学‘硕士学位论文
分m;数据项之间以西文逗号 “，”分隔。数采日期时间数据项中用西文空格分隔其
中的日期与时间，日期采用YYYY/MM/DD表示，时间采用HH:MM:SS表示。
警告错误数据项组:每个警告错误数据项组由三个警告错误子数据项构成，即:
错误警告名称或编号子数据项、错误警告次数子数据项、错误警告分钟子数据项。
数采记录行的末尾以回车换行结束，没有西文逗号 “，”.
每次采集下来的实时数据或班次数据形成一个数采记录行后，追加到TXT文件
的末尾。具体如下例所示:
010000*3101,10001*1998/08/09 13:15:00,1{1201*823,10202*0.2,10203*98,1101*SE跑
条，1102*5,1103*12,1101*检修，1102*2,1103*10,1101*人工停机，1102*4,1103*13,1101*SE纸
断,1102*1众1103*18
010000*3103,10001*1998/08/0913:15:00,10201*823,10202*0.2,10203*98, 1101*SE跑
条，1102*5,1103*12
010000*3102,10001 * 1998/08/09 13:15:00,10201 *823,10202*0.2,10203*98,1101 *S 纸
断,1102*10,1103*18
010000*3105,10001 * 1998/08/09 13:15:00,10201 *823,10202*0.2,10203*98
010000*31呱 10001*1998108/09
010000*3104,10001*1998/08/09 13:15:00,10201*823,10202*0.2,10203*98, 1101*SE跑
条，1101*人工停机，1102*4,1103*13,1101*SE纸貌1102*10,1103*18
服务器上SRM90.TXT的维护由服务器上的转换程序完成，机台应用程序不用理
会，只需将数采记录正确追加到SRM90.TXT文件末尾即可。但当网络通信中断时，
正常运行的机台用程序应在本地硬盘上暂存所有数采记录，本地暂存数采记录的组织
方式同服务器。待网络通信恢复后应依时间先后顺序分批转存到服务器SR-m90.TXT
中，从而保证不丢失数采记录。在机台本地暂存的数采记录文件的维护由机台应用程
序完成。
很显然，这样组织SRM90.IId1和SRM90.TXT文件的好处是:一行记录内的各数
据项可依任意顺序排列;给以后增加数采数据带来方便;当较长时间内服务器上运行
的数据转换程序因各种原因没有开启时，所有历史数据不会丢失等等。
四、统一网络工作站的时间设定
网络上所有机台工作站的系统时间应统一采用服务器时间，并在机台工作站重新
引导后自动设置好。
第 46员
南京理工大学，硕士学位论文
第三章 网络规划以及信息化管理的实现
31 MIS的发展回顾
信息综合管理系统(以下简称MIS )就是企业信息化建设的核心，本身还在不
断的发展变化，涉及的内容越来越多，一般说来管理信息系统是指在管理工作中以数
据库为核心的计算机应用，其应用面很广，是信息技术革命中的重要内容。
美国是MIS建设的发源地。在美国MIS建设大概从五、六十年代就已经起步，
在有了许多成功和失败的经历的基础上，到了七、八十年代，MIS建设已经发展到了
比较成熟的阶段。信息化建设是实现国家现代化的基础，近年来，我国的企业信息化
建设也有了很大的发M.
企业MIS开始从软件设计方法研究开始，后来发展到了软件工程。软件工程方面
比较有代表性的研究成果，是由美国马里兰大学计算机教授、美籍华人朱耀汉提出的
软件蓝图方法论。该方法论强调采用工程的概念、原理、技术、方法和实践来开发软
件，并使用了自然语言与形式化语言相混杂的蓝图语育，提出了与工程设计的概念设
计、初步设计和详细设计三个阶段相对应的A级设计、B级设计和C级设计的设计
过程，并把软件设计与软件实现、软件编码等工作分离开来。
后来，人们逐步认识到，企业MIS建设需要有软件开发，但它绝不仅仅是软件开
发的问题。企业MIS建设除软件开发之外，还有更广、更深、更丰富的内容。这方
面比较有代表性的是美国哈佛大学的理查德诺兰〔Richard Nolan)教授。他提出了企
业MIS建设的阶段划分理论，该理论通称 “诺兰模型”。诺兰模型把企业MIS建设
划分为六个阶段:
?第一阶段是初始阶段。在初始阶段，计算机刚刚引进，大家都觉得很新鲜，以
为计算机就象录像机、复印机等办公自动化设备一样，买来设备就行了，因而应用不
广泛。如果说应用的话，也就是用计算机完成一些报表统计、计算等工作。信息系统
建设停留在一个低水平上。
?第二阶段是扩展阶段。在扩展阶段，大家都对计算机有所了解，都想用计算机
来解决自己应用中的问题二在这个时候，应用种类增加了，但出现比较盲目的购买机
器、开发软件的现象，缺乏规划和计划，因而应用水平仍不高。
第 47页
南京理工大学顽士学位论文
?第三阶段是控制阶段。在控制阶段，高层管理人员用投入产出的法则审视计算
机的应用，发现现实并不像想象的那样美好，甚至是花钱多，效益少。因而开始对计
算机的使用实行控制，做出规划。首先用好现有的设备，然后在计戈组指导下进行发展。
?第四阶段是统一阶段。在统一阶段，系统设计人员努力把尸个机构内部不同的
计算中心和处理中心统一在一个系统当中，比如采用统一的数据技术、统一的处理标
准，使得大家能够做到资源共享。
?第五阶段是数据管理阶段。在数据管理阶段，不仪有了数据库，而且要建立统
一的数据管理体系、数据库管理方法，真正做到对整个机构的数据进行统一的规划和
应用。
?第六阶段是成熟阶段。在这个阶段才真正地把计算机同整个管理过程有机地结
合起来，真正地把整个机构内部和外部的数据资源很好的规划利用，为机构的管理和
决策服务。
3.2计算机网络的发展对经济发展和企业管理的重大影响
网络经济由于信息技术的快速发展和广泛应用而在世界范围内逐步形成，网络
时代改变了以往人们的生存和生活方式，使得人们的思维方式、观念、意识都随着网
络时代的来临而发生了根本性的转变，信息在人们的吕常生活和工作中起到越来越重
要的作用，“信息就是生产力”的观念也被越来越多的人多接受。伴随着网络时代的
诞生，社会和企业管理和应用发生了具大变化，由此产生了许多新的管理思想和管理
系统。
瑞息技术日新月异的发展大大促进了企业信息化的进程。市场竞争也向着国际化
发展。在这种大背景下，企业要生存和发展，就必须适应这种新的客观环境。当今的
企业如果仅仅关注企业机制的转换，只强调制造技术的改造，而忽略了信息技术改造
的进程，企业就无法取得进步和发展。相反，先进的信息技术的应用可以使管理的范
M扩大，控制能力增强，这样才能使得企业新VL新技术变得更加有效。信息机制将
决定一个企业的运行效率，任何一个企业的优势都将受到其信息化程度的深刻影响。
当今时代，信息化管理是深化企业管理的必然趋势。随着设备自动化程度的不断
提高，可编程控制器、工控机、智能传感器的全面使用，现场总线及计算机网络技术
的飞速发展为工业企业信息化系统管理提供了物质基础和技术保证。在当今知识经济和信息化浪潮席卷全球的时刻，企业管理信息化是国民经济信息化的基础。没有一定
9-度的信息化，我国经济要在下一个世纪跟上世界发展潮流，井取得迅速发展是被动
第a8页
南京理工大学硕士学位论文
和困难的。企业管理信息化关系到我国企业管理水平的提高，关系到我国企业在国际
上的竞争力，应该成为信息化的重点。企业管理信息化是指，在企业管理的各个环节
应用现代信息技术，加快企业管理信息的传递、加工和处理速度，使这些信息资源得
到可靠的保存和有效的利用，及时为企业管理工作者提供决策的依据，促进企业管理
水平的提高。随着我国企业管理信息化的发展，企业管理工作会有比较明显的变化:
一是企业管理人员的工作强度会大大减轻。在手工条件下，企业管理人员要进行
大量的分类、登记和计算的工作，特别是会计人员的记账、算账、报账的工作十分繁
重。实现信息化以后，只要将原始记录输人计算机，以后的计算、分类、存储等工作，
都可由计算机自动完成。因此，企业管理人员的工作强度会大大减轻。
二是企业管理工作效率会大大提高。计算机进行数据的处理，其速度是人工的几
百倍、几千倍，将使企业管理信息的提供更加及时。企业管理内部网络的建立，使部
门之间的工作街接更加紧密，大大加快了业务办理的速度，也在一定程度上促进了资
金周转速度的加快，从而为企业提高经济效益莫定了良好的基础。
三是企业管理的规范化程度会大大提高。在信息化工作中，对数据的来源、格式
会提出一系列规范化的要求，在很大程度上促进解决了手工操作中不规范、易出错等
问题。因此，企业管理的基础工作会在信息化中更加规范，从而于v企lip管理工作的质
量进一步得到保证。工作强度的减轻、工作效率的提高、管理工作规范化程度的提高，
将促进现代企业管理方法的广泛应用，企业管理人员会有更多的时间和精力来研究并
运用现代管理方法。
四是为国民经济信息化奠定基础。实现了企业内部管理信息化，就为企业间开展
电子商务工作做好了准备，为企业供销链的有效建立创造必要条件。一个制造性企业
的原材料需求计划，就会迅速成为其合作伙伴的生产和销售计划的一部分。从而在全
社会加快了信息的流动，提高和带动了物流的流动，加快了资金在全社会的周转，将
有力地促进国民经济的发展，也就为国民经济信息化奠定了坚实的基础。
3.3将军集团济南卷烟厂的网络规划现状
将军集团信息化建没的重点是其核心企业济南卷烟厂，由于资金或其他方面的
原因，济南卷烟厂于97年底初步完成厂区的光纤铺设，98年8月搭起济南卷烟厂的
网络、系统平台，从而其应用软件的开发才逐步展开。如下图3.3.1所示
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数采工控机
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图3.3.1济南卷烟厂网络规划图
3.3.1网络系统描述
为把济南将军集团网络建设成为一个高性能、高灵活和扩展性、高可靠性的一流
网络信息系统，适应当前业务和将来应用发展的需求。济南将军集团网络系统网络
采用了如下解决方案。
3.3.1.1网络主干的核心交换机
主机房在济南将军集团的计算中心三层，在计算机中心采用一台CISCCI公司的
Catalyst 6509交换机，作为整个网络的中心交换机。Catalyst 6509交换机，是基于其有256Gbps的交换背板(背板带宽32C,可扩充到256GB,)，可达到150Mpps的三层
路由转发能力，并且各块底板可相互备份。选用Catalyst 6500交换机适应目前用户的
需求，方便今后的扩充。
由于在整个网上有多个部门应用，将划分多个VLAN，为了保证WAN之间高
速可靠通讯，配置有两块交换引擎(WS一X6K一SUPIA一MSFC)和多层交换模块。
WS一X6K一SUPIA一MSFC是新型的三层交换路由模块，将原有的超级引擎和
三层路由模块合成在同一块模块中，并支持访问列表的配置。WS-X6K-SUPT-MSFC上面有两个千兆接口，可用作以后多个主交换机之间的互连，暂时用作备用。
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3.4改造后SRM90系统在信息化管理中发挥的作用
对于济南卷烟厂而言，PROTOS70卷烟机目前承担了全厂全部卷烟产量的85%以
上，两年内将淘汰其它机型，承担全厂350亿支的计划产量。因此做好该机种的设备改
造和数据采集具有非常现实的意义。对于整个企业的信息化建设的顺利实施和完成起
到了举足轻重的作用。
长期以来A内各卷烟厂对烟机的生产数据一直采取人工收集信息并定期制作各
种报表的手工作坊的方式，这种工作方式产生了以下的负面影响:
1不便于管理生产。生产管理人员对生产情况的了解仅仅凭周期较长的记帐报
表，无法对生产情况进行实时的了解。
2‘不便于维修机器。维修入员对烟机生产过程中出现的各种故障只能凭借经验
进行处理，无法对各种故障进行综合分析、诊断。
3.不便于信息交流。其他部门无法分享生产部门的生产数据，各部门、车间之
间在生产环节处于信息 “孤岛”，无法体现网络时代数据信息共享的技术优势。
改造以后的SRM90控制系统增加了网络的接口，可以将工控机上运行的底层的
文本数据上传，将PROTOS70卷烟机组融人了济南卷烟厂的计算机生产管理系统之
中。较好的解决了以上所述的几个间题。
新的SRM90系统可以实时的传送、查看机台生产数据，并且提供了良好定义的
数据库接口，便于整个管理系统的规划。为生产车间的设备主管、统训一员、质检员等
不同层次的管理人员提供了详尽可靠的信息。通过对烟支目标重量、废品原因、停机
原因等的分析统计，为设备主管调整机台设置参数、进行有针对性的设备维护，从而
提高烟机生产质量，提供了可靠的参谋和依据。计算机完成数据处理工作、减轻人的
劳动强度节省人力。系统实施后不仅大量的重复计算由计算机处理，减轻了人的劳动
强度，更重要的是在输入数据以后，所有的处理都由计算机系统来完成，免去人工方
式下许多中间的处理环节，达到减员的效果。在本系统实施之前，在生产二部一、二
车间每个班组均有一个跟班统计员，主要工作就是核对卷烟辅料的领用与发放数量、
统计本Vf的生产产量，每天的生产数据统计.、机台效率的计算，数据处理量较大，而
实施本系统之后，这些统计员基本上全部取消，完全由计算机代替了这些劳动，即减
少了人力同时还减少了很多差错，保证了数据的统一性。
对于企业的生产经营活动进行决策，需要各种生产经营数据作为依据。在原来人
工的数据处理方式下，由于条件所限，只能按条条块块提供定期的报表，难以根据需
要提供各种综合分析的数据，使得整个生产活动常常只能是根据经验作出，带有一定
的盲目性。这种粗放式的经营方式是一种低水平的运作，会造成大量的浪费。而通过
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计算机系统将数据组织起来，尤其是通过各机台的实时数据采集可以随时得到各种所
需的数据，保证决策的准确、及时。
生产过程中的许多数据管理并不象财务管理那样，有一个严格的制度，常常带有
较大的随意性，数据采集的时间、格式、计算方式等往往是根据经验和记在脑子里的
公式完成的，而且又不便于审核，容易引起混乱、错误。通过本系统的实施则为数据
录人、处理提供了明确的尺度，使之标准化、规范化。同时通过生产二部管理系统的
实施也为以后的GEN-MIS的开发与实施奠定了良好的基础。
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第四章 SRM90系统改造以后的效果分析
4.1现场的使用状况
新型的SRM90控制系统在济南卷烟厂生产二部一车间5 # PROTOS70卷烟机
组调试成功，进入了实际运行阶段。运行一年以来，受到了工程技术人员的一致好评。
该系统不仅涵盖了原有系统的全部功能，电气接口完全兼容，性能上有了新的突破。
在整个行业中打破了国外公司的技术封锁和垄断。现场24小时连续运行，稳定性良
好。新型的SRM90控制系统从根本上解决了Hauni公司认可存在的计算机2000年问
题，为烟厂的生产管理和数据统计、设备管理同时提供了有力的保证。通过计算机网
络实现信息的高度共享和信息流通的高度自动化，基本消除各级统计员、材料员、质
检员、设备员、工段长等的各类台帐，管理人员对生产过程中的各种信息，既可实时
查询、又可对历史数据进行统计查询分析，真正做到了如指掌、方便快捷。对子新型
控制系统的实际情况可以总结为以下几点:
1、完全兼容原有设备的电气和机械安装接口，可以直接替换。
2、运行稳定可靠，抗干扰、振动、粉尘的能力符合现场要求。
3、显示的监控画面实现了完全汉化，参数设置操作简易直观，数据报表自动生 成。
4,从根本上解决了Hauni公司认可存在的计算机200()年问题。
5、具有了网络通讯功能，为实现企业信息化管理打下基础。
6、提高了烟支重量的稳定性和精度，保证了大规模工业生产的产品质量，减少
了生产过程中的废品量和消耗。
7,降低了维修人员的工作量，节省了备品备件的费用，提高了整机设备的有效
作业率。
通过现场对成晶烟支的大量取样结果绘制的烟支重量分布曲线来看，改造以后的
机台在重量的精度和离散性指标上一，明显好于未改造的机台。尤其在市场竟争日趋激
烈的今天，如何有效地降低生产成本，提高产品质量，是增强企业核心竞争力的关键方
面，设备的性能也是企业适应市场需求，满足柔性生产的重要保证。该改造项目达到
了预期的H标。
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4.2济南卷烟厂SRM 90改造前后数据测试结果对比
将10支烟称重，该厂规定单支烟合格范围为 910* 60 毫克
1 SRM90未改造的测试数据(PROTOS70 6#)
检测项目:(100支)单支重量(单位:毫克) 日期:2000年2月21日
891 904 956 880 926 923 910 932 913 917
923 894 894 908 928 879 971 884 893 902
890 894 899 913 866 903 889 957 934 902
880 867 947 942 922 921 925 894 924 902
858 924 918 917 892 915 893 913 869 938’
931 932 903 916 915 如3 939 895 941 906
942 904 902 929 873 921 912 954 941 929
930 917 926 921 912 941 947 907 929 898
926 907 938 933 914 892 942 926 935 883
948 906 890 905 887 930 926 920 887 952
表4.2.1改造前的测试数据
*工艺指标:910
*标准偏差:23
*平均值: 914
机器编号:6号PROTOS70卷烟机组
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2 SRM 90改造后的测试数据〔PROTOS70 5#》
检测项目:(100支)单支重量(单位:毫克) 日期:2000年2月21日
871 882 910 914 876 877 895 871 910 895
，n 905 名64 883 9，3 863 973 名97 891 9打
883 912 862 888 蛇0 878 898 卯2 894 894
897 900 901 901 915 902 927 882 899 886
·891 861 891 名，石 907 947 871 900 904 593
898 916 896 924 899 895 892 931 899 862
879 876 888 899 910 916 }870 卯5 892 }905
896 889 卯9 884 889 902 876 909 898 889
898 929 892 名888 882 870 895 886 932 909
886 8，2 884 913 918 888 933 878 562 如7
表4.2.2改造后的测试数据
*工艺指标:，扔
*标准偏差:18
*平均值: 895
改造部门:济南卷烟厂二部一车间
机器编号:5号PROTOS70卷烟机组
麦左: PROTOS70 5#机组改造后的数据，以没有进行 SRM90改造的
POT0570 6#机组测试数据供参考。
从以上的对比tk据中可以明显看出，改造以后的设备运行生产的产品在单只克重
这一数据指标上好于未改造的设备。
以下是关于烟支重量指标的有关说明:
一重量偏差(毫克W=E): 对目标重量的重量偏差。
姿 到̀安 100支烟的平均重量计算。
一 重量偏移(毫克 mg): 只有当目标重烫偏移(121-02)设定为开时，这里才会
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显示此数据，此数值表明烟条的实际重量偏移值，也即烟条重量对目标重量的减少量。
一 短期标准偏差(毫克mg):每次计算都是根据1000支烟支重量进行。短期
标准偏差表示1000支烟偏离这批烟支平均重量的“离散”情况。这一数值说明机器
的短期性能。这个数值低就表示生产的烟支质量好。即离散小。
一长期标准偏差(毫克rng):每次计算都根据10个100支烟平均重量进行。这
一数值说明重量控制系统工作好坏。
数值低表示 “离散”小，即重量控制系统生产的烟支质量好。
4.3今后的研究方向
在以上的论文中，本人主要阐述了目前在国内烟草行业占有主力位置的
PROTOS70卷烟机设备中烟支重量和数据采集的控制系统SRM90的技术改造项目。
由于时间和水平有限，整个系统不可避免的存在着一些不足之处，随着今后控制技术
的进一步发展，还有继续完善和改进的地方。同时，烟草企业也迫切需要在网络建设
和信息化管理等方面提高管理的水平和效率，提升企业形象。本人认为，今后在以下
几点要继续研究:
1、跟随计算机系统硬件发展的新技术，考虑使用更新的总线结构和板卡，提高整
个系统的快速反应能力，以便于整个系统应用在更高速的卷烟设备上，适应大规模企
业生产的需要。
2、软件的操作系统平台可以进一步的升级，可以考虑使用支持网络操作的
Windows NT等操作系统，便于网络化的远程监控和参数管理。同时，本地的操作界
面使用图形界面，配合触摸屏技术使参数设定和数据查询更加直观简便。
3,以此系统为基础和底层平台，完成整个卷烟生产车间的数据采集，今后可以考
虑使用SQL SERVER, INTERBASE等等网络数据库软件，并采用专用数据库服务器来完成。
4、利用放射性同位素做为检测烟支密度(重量)的手段，虽然在检测精度和系
统的稳定性上能够满足需求，但是放射性同位素的使用给现场的防护措施提出了很高
的要求，同时也给操作维修人员造成了一定的心理影响。随着科学技术的进一步发展，
微波探测技术的成熟，今后有必要考虑使用微波探测技术替代放射性同位素。
总结整个改造设计过程，感觉在工作中还存在不足，需要在今后的工作中尽快提
高。如更深一步的理论分析和支持，系统的稳定性分析等由于时间、生产安排等诸多
因素无法及时的完成，本人还需要继续深人学习和研究。
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致 谢
回顾一年多的时间，在论文的撰写过程中，首先要衷心感谢我的导师姜建芳高级工
程师。感谢他对我的学习和科研工作的悉心指导，导师渊博的知识使我受益匪浅，勤
奋、务实、严谨的工作作风和治学态度必将影响我的一生。
借此机会，我要感谢张乐年教授和杨明教授，正是他们的指导和教诲以及无私的
帮助，SRM90系统的改造项目得以顺利实施。特别要感谢李桥梁博士的协作和帮助。
同时，我要感谢所有教过我的老师，是他们在我的人生之路上对我的精心培养才
使得我健康成长，我的每一个进步无不凝结着他们的汗水和心血。
整个项目课题在调研和调试过程中，得到了济南卷烟厂有关领导和技术人员的大
力配合支持，尤其是段玲厂长、蒋海岩副厂长和生产二部一车间的闰鲁主任的关心支
持，在此一并表示感谢。
谨以此文献给我的父母和妻子。没有他们的理解和照顾，论文能够顺利完成是不
可想象的。
论文作者 段圣光
2002-01一10
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22研华系列板卡佼用手r牙,研华自动化系统公司
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