一、项目背景

时代发展日新月异,不同领域和行业正在面对前所未有的挑战与机遇。经济格局的变化,企业组织纷纷找寻自身的改革路线,制定新的发展战略。近年来，我国茶产业实现了长足发展，据茶叶流通协会发布的数据显示，2018年我国国内茶叶内销量（不含进口茶）达到191.05万吨，年增长9.35万吨，增幅5.15%，增长迅猛，在增长背后，茶叶企业正面临着生产智能与流程再造的难关。

传统制茶工艺极其依赖人工进行制茶，一条生产线往往配备15名至20名工人，茶叶生产过程中由于工人接触而造成的污染也难以避免，这种方式生产效率低且产茶质量不稳定，生产成本颇高。所以现代化的茶厂，多采用了自动化的生产设备，以减少这种现象，但是只从设备上去改进，其所带来的提升是不够的，缺乏海量数据对工艺、质量的分析挖掘，同样无法保证产出茶叶的高品质、低成本，也不足以实现科学的生产改善。

二 、项目概述

本项目的主要建设内容包括：车间环境监测系统、数据采集网络、数据采集转发功能。

本项目需要新增茶叶生产车间环境温湿度传感器，并将车间生产设备PLC与环境监测设备进行组网通信，通过局域网的方式，实现底层设备与上层系统之间的信息交互，典型生产工艺参数、环境状态参数能够被汇总至上位机系统。通过上位机系统中应用功能的开发，实现诸如：环境状态值展示，对车间的环境加以调节，如降温、除湿、加湿等功能。一些重要数据还需要支持转发到MES系统，通过MES系统的应用，对数据进行分析，形成具体的生产计划，指导生产进行的同时提升生产效率和生产水平，实现对设备状态的远程诊断与维护。

三、方案价值

3.1. 方案亮点

该解决方案采用完全由力控元海主研发的ForceControl系列软件产品作为核心，该产品内置了多种通讯协议，如OPC、ModBus、主流PLC通信协议等等众多标准通信协议，且提供与多种主流关系数据库交互的链接程序，适配SQL语句规则，还支持接口和协议的定制开发。使用该产品的解决方案，能够支持断线重连和续传，且通讯故障后具备自动恢复功能，能够最大程度的保障系统的稳定性和数据的完整性。从项目开发和运维的角度来看，该产品采用组态式的开发方式，无需单独订制，能够有效提升开发效率，缩短开发周期与难度，降低项目建设、运营成本，最终提高整体效益。

3.2. 方案价值

通过本解决方案的应用，管理者能够准确的根据环境实时信息去调整环境状态，将环境控制到最有利于生产的状态下，以此提升茶叶的品质；通过对生产参数的历史数据进行系统且深入的分析，能够实现对不同季度的茶叶制作工艺进行合乎时宜的调整，以此优化不同品类茶叶的质量；通过将数据传至MES系统实现对车间生产数据的分析，企业就能够制定更加具体且贴合商务、市场需求的生产计划，将企业的生产效率和生产水平同步提升，以获得有利的市场地位。

四、解决方案

4.1. 设计概述

本系统以ForceControl软件为核心，将车间生产设备、环境监测设备与本地及云端数据库进行连接，整体划分为三大部分：现场监测、数据网络、采集转发。

现场监测：通过对各工艺生产车间加装环境监测装置，满足对现场环境实现实时监测的基本要求。

数据网络：将全厂各车间的生产设备控制器、环境监测装置接入到生产局域网中，并通过该网络将各设备数据采集至上位机系统。

采集转发：通过力控ForceControl组态软件，将车间的环境监测装置、生产设备的数据进行实时采集、处理，并转储至云端关系数据库，为MES系统数据分析提供数据源。

4.2. 系统框架

本系统框架包括底层设备数据采集、通讯网络、数据转发上云等三级架构，如下图所示：

4.3. 系统功能

采用本解决方案所建设的项目，能够有效的提升茶叶生产效率，优化茶叶的整体品质，并合理降低企业成本。其主要功能如下：

4.3.1. 车间环境监测

通过在车间加装环境温湿度监测设备、传感器等，SCADA平台能够实时获取不同工艺车间不同位置的温度与湿度信息，同时对这些信息进行可视化。管理人员根据系统中获取的温度、湿度值就能够对车间的空调、加除湿器进行实时的精准调控，使得对应车间的温度、湿度能够与正在生产的茶叶所需工艺进行匹配，从而提高产茶效率。

4.3.2. 过程及分析

SCADA平台通过实时获取各车间（萎凋、揉捻、发酵、干燥）各生产工序的设备运行参数，将生产车间的实际生产状况进行直观且系统的呈现，便于管理人员实现集中管控、合理调度。

对于已生产完成的产品批次，系统能够通过结合管理人员主观上的判断（如：茶叶质量、口感的判断），以及生产数据的历史分析，为管理人员提供优化生产工艺，促进产品质量的提升的科学依据。

4.3.3. 数据上云、MES

生产数据和设备状态数据最终会上传至云端数据库，同时系统经过统计分析结果会体现在置于企业门户的生产看板，通过这种方式能够有效的提升企业竞争力，以及企业社会信誉。此外，该系统还支持根据销售的实际订单去制定具体的生产计划，以此确保生产的有序，提高生产的效率及管理上的规范化程度。

五、技术提取

l 拥有可靠的工业通讯设计，支持通过串口、网口、Wi-Fi、ZigBee、移动数据网络等方式与现场设备进行组网通讯；

l 拥有数千种通讯驱动程序，支持与国内外主流的PLC、SCADA、DCS、PAC、IPC等设备的通信与联网；支持断线重连和续传，通讯故障后具备自动恢复功能。

l 强大的编译及运算引擎，采用面向对象设计的脚本编译环境，支持脚本在线调试；

l 类“Basic”语言环境，提供面向对象编程方式，支持条件动作、数据改变动作、窗口动作等。

l 兼容多种关系数据库，支持市面上主流的Microsoft SQL server、Oracle、MySQL等关系型数据库。

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