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第三章生產(chǎn)制造類工業(yè)軟件目錄CONTENTS典型案例分析應(yīng)用場(chǎng)景介紹軟件介紹010302Part第一節(jié)01應(yīng)用場(chǎng)景生產(chǎn)制造類工業(yè)軟件包括生產(chǎn)控制類(DCS、SCADA、PLC等)和制造執(zhí)行類(如MES等),主要是在工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)和制造過(guò)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和決策,負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理、物料管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、能耗管理等。根據(jù)ISA-95(企業(yè)與控制系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)),生產(chǎn)控制過(guò)程分為五個(gè)層級(jí),如右圖所示。一、應(yīng)用場(chǎng)景Part第二節(jié)02軟件介紹DCS(DistributedControlSystem)即分布式控制系統(tǒng),是以微處理器為基礎(chǔ),采用“控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)”的設(shè)計(jì)原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng),是基于計(jì)算機(jī)收集和分析實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備的控制系統(tǒng)。PLC(ProgrammableLogicController)即可編程邏輯控制器,是一種具有微處理器、用于自動(dòng)化控制的數(shù)字邏輯控制器,可以將控制指令隨時(shí)載入內(nèi)存進(jìn)行儲(chǔ)存與執(zhí)行。MES(ManufacturingExecutionSystem)即制造執(zhí)行系統(tǒng),是面向制造業(yè)企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng),它可以實(shí)現(xiàn)不下車間即對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、采集和數(shù)據(jù)分析等。MES主要用來(lái)連接計(jì)劃決策層和生產(chǎn)執(zhí)行層,起著承上啟下的作用,實(shí)現(xiàn)了設(shè)備和工裝工單派發(fā)、人員派工、質(zhì)量管理、在產(chǎn)品管理等功能的集成應(yīng)用,打通制造環(huán)節(jié)的信息流通。一、MES-制造執(zhí)行系統(tǒng)MES可以為企業(yè)提供包括制造數(shù)據(jù)管理、計(jì)劃排程管理、生產(chǎn)調(diào)度管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理、人力資源管理、工作中心/設(shè)備管理、工具工裝管理、采購(gòu)管理、成本管理、項(xiàng)目看板管理、生產(chǎn)過(guò)程控制、底層數(shù)據(jù)集成分析、上層數(shù)據(jù)集成分解等管理模塊。(一)軟件功能介紹底層為基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng),直接與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、控制設(shè)備相連接,并通過(guò)PLC系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備;(二)軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu)一、MES-制造執(zhí)行系統(tǒng)第二層為過(guò)程控制系統(tǒng),即PCS系統(tǒng),利用PLC系統(tǒng)檢測(cè)到的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況,將生產(chǎn)過(guò)程記錄下來(lái);中間層為車間或廠級(jí)MES系統(tǒng),計(jì)劃的執(zhí)行和生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)控制,為操作人員和管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源的當(dāng)前狀態(tài)等信息;最上層為企業(yè)資源計(jì)劃ERP系統(tǒng),主要是對(duì)整個(gè)企業(yè)財(cái)物、產(chǎn)供銷等資源的綜合管理,是企業(yè)上層的計(jì)劃管理層。上個(gè)世紀(jì)90年代美國(guó)率先提出MES的概念,我國(guó)結(jié)合ERP系統(tǒng)及時(shí)跟進(jìn)研究。當(dāng)時(shí)的研究主要集中在院校內(nèi),與實(shí)際生產(chǎn)結(jié)合較差。近些年來(lái),隨著國(guó)際制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),國(guó)內(nèi)外企業(yè)院校的積極推廣,MES系統(tǒng)越來(lái)越受到相關(guān)企業(yè)的重視,一系列MES廠商也如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來(lái),國(guó)外有GE、西門(mén)子、羅克韋爾、霍尼韋爾等,國(guó)內(nèi)有中控技術(shù)、和利時(shí)、寶信軟件、海得控制、易往信息、速威、靈蛙等。(三)國(guó)內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹一、MES-制造執(zhí)行系統(tǒng)DCS(DistributedControlSystem)即分布式控制系統(tǒng),又叫集散控制系統(tǒng)、分散控制系統(tǒng),是以微處理器為基礎(chǔ),采用“控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)”的設(shè)計(jì)原則的儀表控制系統(tǒng)。DCS的特點(diǎn)主要在于分散控制和集中管理。目前DCS被廣泛應(yīng)用于化工、石油、發(fā)電、建材、冶金等重工業(yè)產(chǎn)業(yè)。二、DCS-分布式控制系統(tǒng)工程師站主要功能:提供對(duì)DCS進(jìn)行組態(tài),配置工作的工具軟件,并在DCS運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控DCS各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行情況,方便系統(tǒng)工程師及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置和系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定,使DCS隨時(shí)處在最佳的工作狀態(tài)之下。操作員站主要功能:提供人機(jī)界面,使操作員可以及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)作情況、各種運(yùn)行參數(shù)的當(dāng)前值、是否有異常情況發(fā)生等,并可通過(guò)輸入設(shè)備對(duì)工業(yè)過(guò)程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié),保證生產(chǎn)過(guò)程的安全、可靠、高效、高質(zhì)?,F(xiàn)場(chǎng)控制站主要功能:系統(tǒng)主要的控制功能由現(xiàn)場(chǎng)控制站來(lái)完成,系統(tǒng)的性能、可靠性等重要指標(biāo)也都要依靠現(xiàn)場(chǎng)控制站保證。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要功能:DCS由各種不同功能的站組成,站與站之間必須實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)傳輸,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。因此,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、可靠性和數(shù)據(jù)通信能力關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的性能,尤其是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的通信規(guī)約,直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)通信的效率和系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。DCS涉及組件0102030405系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)軟件用于完成整個(gè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架的搭建,包括控制域、操作域的劃分及功能分配,以及各工程師組態(tài)權(quán)限分配等;組態(tài)管理軟件作為組態(tài)的平臺(tái)軟件,關(guān)聯(lián)和管理硬件組態(tài)軟件、位號(hào)組態(tài)軟件、控制方案組態(tài)軟件和監(jiān)控組態(tài)軟件,維護(hù)組態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù),支持用戶程序調(diào)度設(shè)置、在線聯(lián)機(jī)調(diào)試、組態(tài)上載以及單點(diǎn)組態(tài)下載等功能;硬件組態(tài)軟件支持控制站硬件參數(shù)設(shè)置、硬件組態(tài)掃描上載以及硬件調(diào)試等功能;位號(hào)組態(tài)軟件支持位號(hào)參數(shù)設(shè)置、EXCEL導(dǎo)入導(dǎo)出、位號(hào)自動(dòng)生成、位號(hào)參數(shù)檢查以及位號(hào)調(diào)試等功能;控制方案組態(tài)軟件用于完成控制系統(tǒng)控制方案的組態(tài),提供功能塊圖、梯形圖、ST語(yǔ)言等編程語(yǔ)言,提供豐富的功能塊庫(kù),支持用戶程序在線調(diào)試、位號(hào)智能輸入、執(zhí)行順序調(diào)整以及圖形縮放等功能;06監(jiān)控組態(tài)軟件用于完成控制系統(tǒng)監(jiān)控管理的組態(tài),包括操作域組態(tài)和操作小組組態(tài)。操作域組態(tài)主要包括操作域內(nèi)的操作員權(quán)限分配、域變量組態(tài)以及整個(gè)操作域的報(bào)警顏色設(shè)置等;其中,操作小組組態(tài)指的是對(duì)各操作小組的監(jiān)控界面進(jìn)行組態(tài)。在線下載控制組態(tài)&監(jiān)控組態(tài)單控制站組態(tài)備份和載入單控制站歷史組態(tài)用戶程序聯(lián)機(jī)與啟停功能離線下載組態(tài)發(fā)布多人組態(tài)相位負(fù)荷查看全局位號(hào)查找功能控制站只讀查看下載記錄頁(yè)腳設(shè)置狀態(tài)查看仿真(三)國(guó)內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹當(dāng)前,國(guó)內(nèi)主流生產(chǎn)DCS的企業(yè)有:和利時(shí)、中控技術(shù)、科遠(yuǎn)、國(guó)電智深、上海新華、新華集團(tuán)、上海自儀等。國(guó)外主流生產(chǎn)DCS的企業(yè)有:霍尼韋爾、ABB、艾默生等(排名不分先后)。本部分內(nèi)容以中控技術(shù)ECS-700系統(tǒng)的軟件VisualField為例進(jìn)行介紹。VisualField(簡(jiǎn)稱VF)系統(tǒng)軟件是用于ECS-700系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)組態(tài)和監(jiān)控的軟件包。該系統(tǒng)軟件在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上支持控制分域和操作分域,支持多系統(tǒng)接入和多人組態(tài),支持單域?qū)雽?dǎo)出、單控制站導(dǎo)入導(dǎo)出、單控制站組態(tài)備份、支持在線調(diào)試和在線下載,支持多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。(一)軟件功能介紹ECS-700系統(tǒng)可以靈活方便地組建大規(guī)模系統(tǒng)以及實(shí)行全廠級(jí)的分域管理。簡(jiǎn)單描述了ECS-700系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流向,控制網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同時(shí)送到了操作站和服務(wù)器。(二)軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu)ECS-700系統(tǒng)由控制節(jié)點(diǎn)(包括控制站及過(guò)程控制網(wǎng)上與異構(gòu)系統(tǒng)連接的通信接口等)、操作節(jié)點(diǎn)(包括工程師站、操作員站、組態(tài)服務(wù)器(主工程師站)、數(shù)據(jù)服務(wù)器等連接在過(guò)程信息網(wǎng)和過(guò)程控制網(wǎng)上的人機(jī)會(huì)話接口站點(diǎn))及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(包括I/O總線、過(guò)程控制網(wǎng)、過(guò)程信息網(wǎng)、企業(yè)管理網(wǎng)等)等構(gòu)成。三、SCADA-數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系統(tǒng),即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng),是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能,并為安全生產(chǎn)、調(diào)度、管理、優(yōu)化和故障診斷提供必要和完整的數(shù)據(jù)及技術(shù)支持。SCADA的應(yīng)用領(lǐng)域很廣,涉及電力、冶金、石油、化工、燃?xì)?、鐵路等行業(yè)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等。(一)軟件功能介紹模塊化設(shè)計(jì)支持二次開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)開(kāi)放性基于C/S模式支持操作分組提供統(tǒng)一接口斷線續(xù)傳功能(二)SCADA平臺(tái)特點(diǎn)SCADA軟件作為SCADA組態(tài)和運(yùn)行平臺(tái)的核心部件集,提供豐富的常用監(jiān)控組態(tài)功能。軟件平臺(tái)包括五個(gè)層次,每個(gè)層次的功能以模塊集、應(yīng)用接口的方式構(gòu)建和集成。根據(jù)行業(yè)解決方案的要求,可對(duì)軟件平臺(tái)進(jìn)行靈活配置和部署。(三)軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器軟件報(bào)警軟件I/O驅(qū)動(dòng)接口軟件報(bào)表軟件集成易用的實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境。完整的HMI監(jiān)控功能。流程圖監(jiān)視、報(bào)警瀏覽、事件記錄、趨勢(shì)瀏覽、操作記錄、安全管理、操作面板、數(shù)據(jù)庫(kù)。查詢列表/打印等。采用數(shù)據(jù)訂閱技術(shù)。不同用戶在線切換。集成的組態(tài)開(kāi)發(fā)環(huán)境。完整的組態(tài)開(kāi)發(fā)功能。支持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)多人同時(shí)組態(tài)。支持組態(tài)導(dǎo)入、導(dǎo)出、移植、合并。數(shù)據(jù)/畫(huà)面在線修改,支持組態(tài)在線增量發(fā)布。支持組態(tài)在線擴(kuò)展。支持組態(tài)遠(yuǎn)程發(fā)布。分布式部署,負(fù)載均衡。數(shù)據(jù)服務(wù)器和客戶端分離。采用訂閱技術(shù)。服務(wù)器熱備份冗余。支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)1秒級(jí)刷新。支持I/O驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。強(qiáng)大的開(kāi)放性和可擴(kuò)展性。基于C/S架構(gòu)報(bào)警服務(wù)。采用訂閱技術(shù)獲取相應(yīng)報(bào)警??膳渲脠?bào)警訂閱方式??膳渲脠?bào)警分級(jí)、分區(qū)、報(bào)警單點(diǎn)/分區(qū)屏蔽、報(bào)警抑制、雪崩報(bào)警處理、報(bào)警確認(rèn)、消音、即時(shí)打印輸出、過(guò)濾查詢。支持多種協(xié)議I/O驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)加載、卸載、組態(tài),支持?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)二次組態(tài),報(bào)警二次組態(tài)。提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口。采用XML技術(shù),可直接導(dǎo)入第三方系統(tǒng)位號(hào)組態(tài)信息,無(wú)需二次組態(tài)。報(bào)表格式靈活多樣。支持統(tǒng)計(jì)功能。支持人工數(shù)據(jù)的錄入。支持從歷史庫(kù)查詢報(bào)表。支持自定義秒級(jí)定時(shí)器、回補(bǔ)、熱備等設(shè)計(jì)保證事件觸發(fā)的穩(wěn)定性。報(bào)表在線查看。分布式歷史數(shù)據(jù)記錄。支持秒級(jí)數(shù)據(jù)記錄,各點(diǎn)可配置采集周期。歷史數(shù)據(jù)專利壓縮技術(shù),更加節(jié)省磁盤(pán)空間。提供ODBC接口,數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器冗余,數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步。數(shù)據(jù)采集器軟件用戶遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集。支持多種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入。支持模塊方式加載驅(qū)動(dòng)。支持通信鏈路冗余。采集數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。支持對(duì)外提供服務(wù)。SCADA市場(chǎng)的主要領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)包括艾默生、施耐德、ABB、羅克韋爾、歐姆龍、西門(mén)子、霍尼韋爾、PartitaIVA、橫河電機(jī)、三菱電機(jī)和東芝。國(guó)內(nèi)SCADA企業(yè)主要有力控、臺(tái)達(dá)電子、研華、安控、昆侖縱橫、紫金橋軟件等。根據(jù)公開(kāi)資料顯示,目前,中國(guó)SCADA的市場(chǎng)格局基本上是國(guó)產(chǎn)品牌行業(yè)應(yīng)用占比60%左右,在在市政、石油、基礎(chǔ)設(shè)施等應(yīng)用領(lǐng)域形成了相對(duì)穩(wěn)定成熟的市場(chǎng);外資品牌市占率40%,在電子半導(dǎo)體、軌道交通、煙草、食品飲料、水處理等行業(yè)應(yīng)用廣泛。(四)國(guó)內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹四、PLC-可編程邏輯控制器PLC(ProgrammableLogicController)即可編程邏輯控制器,是一種具有微處理器、用于自動(dòng)化控制的數(shù)字邏輯控制器,可以將控制指令隨時(shí)載入內(nèi)存進(jìn)行儲(chǔ)存與執(zhí)行。PLC是專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng),由CPU、指令及數(shù)據(jù)內(nèi)存、輸入/輸出接口、電源、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換等功能單元組成。。它采用可編程的存儲(chǔ)器,在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。以GCSContrix軟件為例,介紹PLC軟件的基本功能。GCSContrix是一款可用于中控PLC系列產(chǎn)品平臺(tái)通用組態(tài)軟件。符合IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),基于Windows環(huán)境,以硬件組態(tài)軟件為核心,構(gòu)成一個(gè)全面支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能組態(tài)的軟件平臺(tái)。同時(shí),GCSContrix軟件提供通用的OPCServer,能夠?qū)崿F(xiàn)與支持OPC方式的監(jiān)控軟件進(jìn)行無(wú)縫的連接。(一)軟件功能介紹智能的圖形化及文本編輯器支持分層設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)診斷支持多任務(wù)結(jié)構(gòu)組態(tài)上下載功能在線調(diào)試站間交互異構(gòu)通信支持單站或多站組態(tài)(二)軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu)以GCSContrix系統(tǒng)為例,GCSContrix軟件包是基于Windows操作系統(tǒng)的自動(dòng)控制應(yīng)用軟件平臺(tái),具備系統(tǒng)組態(tài)和數(shù)據(jù)服務(wù)等功能。(三)國(guó)內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹PLC的生產(chǎn)廠商眾多,幾乎涉及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的廠商都會(huì)設(shè)計(jì)PLC產(chǎn)品的研制。國(guó)內(nèi)有中控技術(shù)、和利時(shí)、匯川、信捷、臺(tái)達(dá)等,國(guó)外有西門(mén)子、施耐德、歐姆龍、三菱電機(jī)、羅克韋爾、臺(tái)達(dá)等。CNC(ComputerNumericalControl)即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床,是一種由程序控制的自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床能夠處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序,通過(guò)計(jì)算機(jī)將其譯碼,從而使機(jī)床執(zhí)行規(guī)定的指令,將毛坯料加工成半成品零件。五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、氣、光高度一體化的產(chǎn)品,其系統(tǒng)包括:數(shù)控裝置、可編程控制器、主軸驅(qū)動(dòng)器和進(jìn)給裝置等。數(shù)控系統(tǒng)的功能通常包括基本功能和選擇功能?;竟δ苁菙?shù)控系統(tǒng)必備的功能,選擇功能是供用戶根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和用途進(jìn)行選擇的功能。CNC系統(tǒng)的功能主要反映在準(zhǔn)備功能G指令代碼和輔助功能M指令代碼上。
控制功能:CNC系統(tǒng)能控制的軸數(shù)和能同時(shí)控制(聯(lián)動(dòng))的軸數(shù)是其性能的主要體現(xiàn)之一??刂戚S有移動(dòng)軸和回轉(zhuǎn)軸,有基本軸和附加軸,通過(guò)軸的聯(lián)動(dòng)可以完成輪廓軌跡的加工。
準(zhǔn)備功能:準(zhǔn)備功能也稱G指令代碼,它用來(lái)指定機(jī)床運(yùn)動(dòng)方式的功能,包括基本移動(dòng)、平面選擇、坐標(biāo)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、固定循環(huán)等指令。
插補(bǔ)功能:CNC的插補(bǔ)功能實(shí)際上被分為粗插補(bǔ)和精插補(bǔ),插補(bǔ)軟件每次插補(bǔ)一個(gè)小線段的數(shù)據(jù)為粗插補(bǔ),伺服系統(tǒng)根據(jù)粗插補(bǔ)的結(jié)果,將小線段分成單個(gè)脈沖的輸出稱為精插補(bǔ)。
進(jìn)給功能:根據(jù)加工工藝要求,CNC系統(tǒng)的進(jìn)給功能用F指令代碼直接指定數(shù)控機(jī)床加工的進(jìn)給速度。(一)軟件功能介紹五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件
主軸功能:主軸功能就是指定主軸轉(zhuǎn)速的功能。轉(zhuǎn)速的編碼方式一般用S指令代碼指定。一般用地址符S后加兩位數(shù)字或四位數(shù)字表示,單位分別為r/min和mm/min。
輔助功能:輔助功能用來(lái)指定主軸的啟、停和轉(zhuǎn)向;切削液的開(kāi)和關(guān);刀庫(kù)的啟和停等,一般是開(kāi)關(guān)量的控制,它用M指令代碼表示。刀具功能:刀具功能用來(lái)選擇所需的刀具,刀具功能字以地址符T為首,后面跟二位或四位數(shù)字,代表刀具的編號(hào)。補(bǔ)償功能:補(bǔ)償功能是通過(guò)輸入到CNC系統(tǒng)存儲(chǔ)器的補(bǔ)償量,根據(jù)編程軌跡重新計(jì)算刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)尺寸,從而加工出符合要求的工件。(一)軟件功能介紹五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件
字符、圖形顯示功能:CNC控制器可以配置單色或彩色CRT或LCD,通過(guò)軟件和硬件接口實(shí)現(xiàn)字符和圖形的顯示。通??梢燥@示程序、參數(shù)、各種補(bǔ)償量、坐標(biāo)位置、故障信息、人機(jī)對(duì)話編程菜單、零件圖形及刀具實(shí)際移動(dòng)軌跡的坐標(biāo)等。(一)軟件功能介紹五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件
自診斷功能
:為了防止故障的發(fā)生或在發(fā)生故障后可以迅速查明故障的類型和部位,以減少停機(jī)時(shí)間,CNC系統(tǒng)中設(shè)置了各種診斷程序。
通信功能:為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)(FMS)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的需求,CNC裝置通常具有RS232C通信接口,有的還備有DNC接口。
人機(jī)交互圖形編程功能:為了進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的編程效率,對(duì)于NC程序的編制,特別是較為復(fù)雜零件的NC程序都要通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助編程,尤其是利用圖形進(jìn)行自動(dòng)編程,以提高編程效率。1、多任務(wù)并行處理(1)CNC系統(tǒng)的多任務(wù)性。(2)并行處理的概念。(3)資源分時(shí)共享。(4)資源重疊流水處理。2、實(shí)時(shí)中斷處理(1)外部中斷。(2)內(nèi)部定時(shí)中斷。(3)硬件故障中斷。(4)程序性中斷。(一)軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu)五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件(三)國(guó)內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹中國(guó)的加工中心技術(shù)應(yīng)用基本和世界同步,在精度和穩(wěn)定性方面和世界一流水平有比較大的差距。目前CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件的主流供應(yīng)商有瑞士的米克朗、寶美,德國(guó)的哈默、奧美特、巨浪,日本的馬扎克、牧野、森精機(jī),以色列的思美創(chuàng),法國(guó)的達(dá)索,美國(guó)的參數(shù)技術(shù),英國(guó)的路徑,中國(guó)的三維家等。五、CNC-數(shù)控加工系統(tǒng)軟件在工業(yè)檢測(cè)上,機(jī)器視覺(jué)主要是用來(lái)代替人的眼睛,進(jìn)行各種靠人眼和人力很難完成的工作。機(jī)器視覺(jué)的優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)精度高、速度快、一致性好、可靠性高和自動(dòng)化、智能化程度高,尤其是近些年來(lái)我國(guó)人力資本上升,很多企業(yè)在產(chǎn)品檢測(cè)的環(huán)節(jié)很難招到工人,都需要進(jìn)行自動(dòng)化的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)。機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)也是實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié),幾乎所有的智能工廠、智能車間都必須要配備機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備。六、MV-機(jī)器視覺(jué)軟件六、MV-機(jī)器視覺(jué)軟件檢測(cè)識(shí)別定位
尺寸檢測(cè):機(jī)械零件的尺寸檢測(cè)接觸式檢測(cè)方法是用游標(biāo)卡尺、千分尺或者三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),但是都需要人工,速度慢,只能抽檢,而要實(shí)現(xiàn)高速、高精度、連續(xù)在線檢測(cè),最好的方法就是機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)(一)軟件功能介紹六、MV-機(jī)器視覺(jué)軟件
缺陷檢測(cè)
:經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的零件經(jīng)常會(huì)有各類外觀缺陷,例如劃痕、缺口、變形等,有些零件如果有極小的缺陷就有可能導(dǎo)致安全事故。
字符識(shí)別:一些機(jī)械零件、瓶體、家電外殼等產(chǎn)品表面要用各類技術(shù)印上文字或數(shù)字,這些字符印上去的質(zhì)量往往需要進(jìn)行檢測(cè)。
顏色識(shí)別:一些顏色鮮艷的日用產(chǎn)品,需要對(duì)外觀顏色的一致性進(jìn)行識(shí)別和檢測(cè),用機(jī)器視覺(jué)可以在同一個(gè)照明環(huán)境下進(jìn)行定量的顏色灰度計(jì)算,可以精確分辨出普通肉眼分辨不出來(lái)的顏色差異。
零件分揀:要把雜亂無(wú)章的零件識(shí)別出來(lái)并且一個(gè)一個(gè)分揀整齊,需要用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)與機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合,用機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行零件的位置和姿態(tài)的識(shí)別。機(jī)器視覺(jué)是一項(xiàng)綜合技術(shù),包括圖像處理、機(jī)械工程技術(shù)、控制、電光源照明、光學(xué)成像、傳感器、模擬與數(shù)字視頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)(圖像增強(qiáng)和分析算法、圖像卡、I/O卡等)。一個(gè)典型的機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)包括圖像捕捉、光源系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機(jī)械控制執(zhí)行模塊。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)最基本的特點(diǎn)就是提高生產(chǎn)的靈活性和自動(dòng)化程度。在一些不適于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或者人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合,常用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué)。同時(shí),在大批量重復(fù)性工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)的效率和自動(dòng)化程度。(二)軟件技術(shù)簡(jiǎn)介六、MV-機(jī)器視覺(jué)軟件(三)國(guó)內(nèi)外主要供應(yīng)商介紹近年來(lái),隨著制造業(yè)企業(yè)對(duì)?動(dòng)化、智能化需求的不斷提升,機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的市場(chǎng)需求量?增。目前,主要的機(jī)器視覺(jué)軟件供應(yīng)商有國(guó)外的有基恩?、歐姆龍、康耐視,國(guó)內(nèi)的商湯科技、曠視科技、維視智造等。Part第三節(jié)03基于核心技術(shù)的典型案例分析一、SCADA系統(tǒng)在制劑行業(yè)應(yīng)用
為響應(yīng)國(guó)家產(chǎn)業(yè)升級(jí)戰(zhàn)略,2017年某企業(yè)向國(guó)家工信部申報(bào)的“中藥配方顆粒智能制造新模式應(yīng)用”項(xiàng)目獲得立項(xiàng),項(xiàng)目實(shí)施科學(xué)布局,建立跨區(qū)域分布式中藥配方顆粒智能制造車間,深圳觀瀾制劑車間(顆粒劑二車間)具備較為良好生產(chǎn)管理基礎(chǔ),因此規(guī)劃將該項(xiàng)目打造成中藥配方顆粒智能制造的示范智能生產(chǎn)車間。本方案通過(guò)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施,對(duì)顆粒劑二車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控,形成數(shù)據(jù)池,為信息化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),同時(shí)可以對(duì)質(zhì)量、工藝、設(shè)備運(yùn)行等過(guò)程參數(shù)進(jìn)行分析和展示,為車間精益管理、工藝參數(shù)優(yōu)化、設(shè)備預(yù)防性維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。一、SCADA系統(tǒng)在制劑行業(yè)應(yīng)用SCADA系統(tǒng)在車間主要承擔(dān)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備利用效率分析以及展示參觀功能,采集的數(shù)據(jù)主要分為成套設(shè)備報(bào)警文本、設(shè)備工藝參數(shù)、設(shè)備啟動(dòng)機(jī)信息、成套設(shè)備輸出寄存器數(shù)據(jù)等。設(shè)備工藝參數(shù)可用于SCADA監(jiān)控界面展示,也可傳送至MES系統(tǒng),用于生產(chǎn)工單數(shù)據(jù)等信息。成套設(shè)備報(bào)警文本以及成套設(shè)備輸出寄存器數(shù)據(jù)主要傳送至數(shù)字孿生系統(tǒng),用于控制數(shù)字化工廠設(shè)備動(dòng)作及產(chǎn)生報(bào)警。設(shè)備啟停機(jī)等信息可用于關(guān)聯(lián)SCADA監(jiān)控界面中的設(shè)備,實(shí)現(xiàn)設(shè)備動(dòng)靜態(tài)切換功能,提升展示效果。(一)系統(tǒng)架構(gòu)配置有2臺(tái)SCADA服務(wù)器,2臺(tái)操作員站,1臺(tái)工程師站;SCADA網(wǎng)絡(luò)由4個(gè)管理型交換機(jī)組成環(huán)網(wǎng),分別放置于服務(wù)器柜與2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)壁掛箱內(nèi),用于整個(gè)車間的網(wǎng)絡(luò)連通,底層設(shè)備均通過(guò)6類線連入壁掛箱內(nèi)交換機(jī),操作節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器接入服務(wù)器柜內(nèi)交換機(jī)通過(guò)SCADA軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;非智能設(shè)備及支持MODBUS-RTU協(xié)議設(shè)備通過(guò)GCS系統(tǒng)進(jìn)行采集,然后匯入SCADA系統(tǒng)內(nèi),形成車間的數(shù)據(jù)池。(二)項(xiàng)目實(shí)施方案?OEE分析:提供OEE分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的配置,并根據(jù)已配置基礎(chǔ)信息和生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)完成分析。?工藝參數(shù)分析:提供分析模型與分析參數(shù),進(jìn)行工藝參數(shù)的分析。?設(shè)備趨勢(shì)分析:提供設(shè)備診斷模型的配置,進(jìn)行監(jiān)測(cè),并統(tǒng)計(jì)設(shè)備預(yù)警信息。?設(shè)備報(bào)警配置:提供設(shè)備報(bào)警功能,統(tǒng)計(jì)報(bào)警信息并按報(bào)警類型進(jìn)行郵件發(fā)送或生成維修工單。?設(shè)備位號(hào)配置:提供設(shè)備關(guān)聯(lián)位號(hào)配置,完成設(shè)備關(guān)聯(lián)位號(hào)當(dāng)前生產(chǎn)信息的寫(xiě)值。1.OEE分析配置:(1)開(kāi)工時(shí)間根據(jù)車間實(shí)際生產(chǎn)情況,按照不同生產(chǎn)工序配置每天開(kāi)工開(kāi)始及結(jié)束時(shí)間,計(jì)算OEE時(shí)間開(kāi)動(dòng)率中開(kāi)工時(shí)間參數(shù)值;同步支持批量維護(hù)各個(gè)工序開(kāi)工時(shí)間。(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案1.OEE分析配置:(2)停機(jī)類型該功能主要對(duì)車間一些設(shè)備停機(jī)原因基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù),如因設(shè)備清洗、設(shè)備安裝清掃等。(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案1.OEE分析配置:(3)OEE建模該功能主要對(duì)OEE計(jì)算公式進(jìn)行配置,如時(shí)間開(kāi)動(dòng)率、性能開(kāi)動(dòng)率、收率以及各個(gè)工序停機(jī)位號(hào)配置等。(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案1.OEE分析配置:(4)停機(jī)維護(hù)從SCADA實(shí)時(shí)采集設(shè)備停機(jī)數(shù)據(jù)后,對(duì)采集到的停機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行停機(jī)原因更新和維護(hù);(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案1.OEE分析配置:(5)停機(jī)維護(hù)從SCADA實(shí)時(shí)采集設(shè)備停機(jī)數(shù)據(jù)后,對(duì)采集到的停機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行停機(jī)原因更新和維護(hù);(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案2.OEE分析功能效果圖按照不同生產(chǎn)工序,對(duì)設(shè)備OEE進(jìn)行計(jì)算分析。(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案2.OEE分析功能效果圖時(shí)間開(kāi)動(dòng)率=(開(kāi)工時(shí)間-停機(jī)時(shí)間)/開(kāi)工時(shí)間性能開(kāi)動(dòng)率=(標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)能*投入數(shù)量)/實(shí)際生產(chǎn)時(shí)間收率=產(chǎn)出數(shù)量/投入數(shù)據(jù)(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案2.OEE分析功能效果圖損失分析:按天、周、月不同維護(hù)查詢?cè)O(shè)備運(yùn)行情況,通過(guò)圖標(biāo)分析直觀展示設(shè)備OEE。(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案2.OEE分析功能效果圖停機(jī)數(shù)據(jù)分析:統(tǒng)計(jì)分析各個(gè)工序停機(jī)top;按照天,周、月統(tǒng)計(jì)分析停機(jī)數(shù)據(jù)。(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案3.工藝參數(shù)分析通過(guò)工藝參數(shù)建模對(duì)不同物料生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵工藝位號(hào)值進(jìn)行配置,并從SCADA系統(tǒng)采集工藝位號(hào)數(shù)據(jù)。通過(guò)采集不同批次物料生產(chǎn)中質(zhì)量數(shù)據(jù)(如顆粒度、產(chǎn)能速度、收率指標(biāo)),與SCADA采集工藝位號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析得出最優(yōu)工藝參數(shù),調(diào)整工藝參數(shù)值來(lái)提高產(chǎn)品物料生產(chǎn)質(zhì)量。(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案4.歷史趨勢(shì)分析實(shí)時(shí)趨勢(shì)監(jiān)控:通過(guò)對(duì)設(shè)備關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行建模,配置診斷公式;從SCADA采集位號(hào)數(shù)據(jù)如振動(dòng)頻率、轉(zhuǎn)速等進(jìn)行位號(hào)趨勢(shì)分析,并對(duì)位號(hào)進(jìn)行越限預(yù)警通知,提醒維護(hù)人員對(duì)預(yù)警設(shè)備進(jìn)行及時(shí)處理;(三)顆粒劑項(xiàng)目實(shí)施方案二、MES系統(tǒng)在化工行業(yè)應(yīng)用依托于中控提出的企業(yè)綜合自動(dòng)化、信息化建設(shè)整體解決方案體系架構(gòu),本系統(tǒng)應(yīng)用按照統(tǒng)一規(guī)劃,結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo),構(gòu)建集流程管理、協(xié)同管理為一體的協(xié)同管理平臺(tái)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)采集、CIMS等系統(tǒng)的支撐軟件。在流程行業(yè)中,大量使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制,并為企業(yè)的生產(chǎn)管理和調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、決策支持及遠(yuǎn)程在線瀏覽提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)和多種數(shù)據(jù)管理功能。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)成為企業(yè)信息化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)。(一)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)DCS1DCS2DCSn二、MES系統(tǒng)在化工行業(yè)應(yīng)用利用InternetExplorer瀏覽器訪問(wèn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù),使用戶看到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)流程圖、數(shù)據(jù)一覽表、歷史趨勢(shì)圖等,并且保證網(wǎng)頁(yè)上數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)刷新,從而掌握裝置的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù),對(duì)不同DCS、PLC等的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)度。(二)生產(chǎn)工藝監(jiān)視系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度部門(mén)根據(jù)ERP制定的生產(chǎn)計(jì)劃,基于現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)能力和可用資源,建立月度生產(chǎn)計(jì)劃,審核發(fā)布月度生產(chǎn)計(jì)劃,同時(shí)跟蹤生產(chǎn)計(jì)劃的執(zhí)行情況。(三)計(jì)劃管理調(diào)度管理模塊由調(diào)度監(jiān)控、調(diào)度指令管理、調(diào)度匯報(bào)管理以及調(diào)度日?qǐng)?bào)管理等內(nèi)容組成。主要功能包括:(四)生產(chǎn)調(diào)度管理
對(duì)整個(gè)調(diào)度流程的全方位的管理,包括調(diào)度指令的下達(dá)、執(zhí)行、跟蹤、及調(diào)度報(bào)表的管理等。
結(jié)合計(jì)劃數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)園區(qū)級(jí)調(diào)度監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)諸如工廠當(dāng)前計(jì)劃量檢測(cè)、負(fù)荷變動(dòng)監(jiān)測(cè)、各子裝置調(diào)度自動(dòng)協(xié)調(diào)等調(diào)度監(jiān)測(cè);形成基于當(dāng)前計(jì)劃和負(fù)荷統(tǒng)計(jì)的原料需求預(yù)測(cè)、產(chǎn)量預(yù)測(cè)、計(jì)劃完成率預(yù)測(cè)等多方面調(diào)度功能。
對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行匯報(bào)、處理及存檔。
企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù),通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)可進(jìn)行長(zhǎng)周期的保存,車間操作人員關(guān)心的是實(shí)時(shí)信息(如工藝參數(shù)、報(bào)警、開(kāi)關(guān)等),車間管理人員關(guān)心的是本車間的產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量、原材料消耗、能源消耗等統(tǒng)計(jì)信息,廠級(jí)管理人員更多關(guān)注的是原材料采購(gòu)、原料/產(chǎn)品庫(kù)存、產(chǎn)品銷售、工業(yè)產(chǎn)值等統(tǒng)計(jì)信息。(五)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析
因此,必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、統(tǒng)計(jì)、分析,處理成對(duì)各級(jí)管理分別人員進(jìn)行生產(chǎn)操作、生產(chǎn)管理、經(jīng)營(yíng)決策有用的信息,并便于即時(shí)查詢和瀏覽,幫助管理層從宏觀的角度了解整個(gè)企業(yè)的實(shí)際運(yùn)作情況及員工工作統(tǒng)計(jì),真正將企業(yè)的“數(shù)據(jù)”變成有用的“信息”,以提高企業(yè)進(jìn)行精細(xì)化管理的水平。操作管理面向生產(chǎn)操作業(yè)務(wù),分為操作指標(biāo)、操作指令、操作監(jiān)控、操作日志四個(gè)子模塊。(六)操作管理生產(chǎn)工藝方案通常與生產(chǎn)裝置相關(guān)聯(lián)。通常一個(gè)生產(chǎn)裝置會(huì)對(duì)應(yīng)多個(gè)工藝方案,其中有一個(gè)主工藝方案,若干個(gè)副工藝方案。每個(gè)工藝方案對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目有投料配方、投入產(chǎn)出列表與收率、關(guān)鍵工藝點(diǎn)設(shè)定、工藝備注等項(xiàng)目。(七)工藝管理工藝監(jiān)控指對(duì)某工藝下關(guān)鍵工藝參數(shù)監(jiān)控,可實(shí)現(xiàn)工藝臺(tái)賬管理,工藝管理人員可指定數(shù)據(jù)采集頻率,實(shí)現(xiàn)班組工藝數(shù)據(jù)臺(tái)賬等功能。(七)工藝管理物料管理模塊自動(dòng)獲取裝置投入產(chǎn)出、庫(kù)存、進(jìn)出廠、罐區(qū)收付測(cè)量數(shù)據(jù),自動(dòng)進(jìn)行產(chǎn)品收率、原料單耗等指標(biāo)的計(jì)算。生產(chǎn)平衡自動(dòng)計(jì)算生產(chǎn)過(guò)程各環(huán)節(jié)、各裝置、各節(jié)點(diǎn)的物料移動(dòng)數(shù)據(jù)及記錄移動(dòng)關(guān)系。用平衡計(jì)算的結(jié)果數(shù)據(jù),完成全廠各類生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表計(jì)算、分析生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題,提高生產(chǎn)管理精細(xì)化水平。(八)物料管理能源管理的主要功能就是對(duì)廠區(qū)范圍內(nèi)的所有能源數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,分析預(yù)測(cè),利用集中監(jiān)控系統(tǒng)(集中監(jiān)控系統(tǒng)的目的是將分布于全廠各個(gè)車間的監(jiān)控參數(shù)和數(shù)據(jù)采集到SCADA服務(wù)器中)采集到的全廠各部門(mén)、各
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