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【摘要】
介紹了美國(guó)Wonderware公司的Factory Suite 2000中的核心組件人機(jī)接口界面系統(tǒng)InTouch 7.0的特點(diǎn)，借助羅克韋爾的控制網(wǎng)ControlNet和設(shè)備網(wǎng)DeviceNet技術(shù)實(shí)現(xiàn)二氧化碳膨脹煙絲生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，故障診斷和數(shù)據(jù)管理。

【關(guān)鍵詞】
網(wǎng)絡(luò)；InTouch；過程監(jiān)控；煙草產(chǎn)業(yè)

1、背景
　　寶雞卷煙廠為積極響應(yīng)國(guó)家煙草專賣局“卷煙降焦減害”的號(hào)召，同時(shí)滿足企業(yè)生產(chǎn)“中式卷煙”要求，在企業(yè)九五技改中提出一項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目----二氧化碳膨脹煙絲生產(chǎn)線項(xiàng)目。這是一條國(guó)產(chǎn)新模式的570Kg/h二氧化碳膨脹煙絲生產(chǎn)線，項(xiàng)目實(shí)施后可杜絕生產(chǎn)過程中排放的氟里昂物質(zhì)對(duì)臭氧層的破壞，保護(hù)了大氣環(huán)境?？赡戤a(chǎn)200多噸優(yōu)質(zhì)膨脹煙絲，既滿足了企業(yè)生產(chǎn)卷煙對(duì)膨脹煙絲的需求，也可外賣部分產(chǎn)品。
　　企業(yè)考慮到工廠內(nèi)部局域網(wǎng)和ERP系統(tǒng)的建立，為適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)管理模式，系統(tǒng)解決方案選用羅克韋爾ControlLogix 5550 PLC平臺(tái)以及自動(dòng)化軟件，操作站選用方正臺(tái)式機(jī)，操作系統(tǒng)選用Windows NT 4.0 Server版，上位機(jī)工控組態(tài)軟件選用InTouch 7.0。

2、InTouch的特點(diǎn)
　　InTouch是美國(guó)Wonderware公司開發(fā)的世界上第一個(gè)集成的、基于組件的人機(jī)接口界面（HMI）系統(tǒng)——Factory Suite 2000中的一個(gè)核心組件。它具有世界領(lǐng)先的HMI和面向?qū)ο蟮膱D形開發(fā)環(huán)境，便于高效、快捷地配置用戶的應(yīng)用程序。目前，有很多工控組態(tài)軟件，如InTouch 、iFix、LabView，國(guó)產(chǎn)的有“組態(tài)王”、“世紀(jì)星”等。InTouch和這些軟件相比，主要特點(diǎn)有：

⑴、在性能上，InTouch對(duì)核心代碼進(jìn)行了優(yōu)化，運(yùn)行效率比較高。經(jīng)過了完備的測(cè)試和運(yùn)行考驗(yàn)。目前世界上有12萬套以上的InTouch系統(tǒng)在運(yùn)行，該軟件的可靠性和穩(wěn)定性高。

⑵、系統(tǒng)的開放性。InTouch的運(yùn)行環(huán)境是Win95/98/NT，基本的通訊格式包括“快速DDE”和Suite Link。其中, 快速DDE兼容微軟的DDE，許多Win95/98/NT下運(yùn)行的軟件都可以與InTouch直接通訊。為了與其他設(shè)備通訊，InTouch有600種通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件（I/O Server），可以與不同的設(shè)備通訊，特別是在與PLC的通訊方面。包括：Siemens、Modicon、Opto 22、square D、ABB、GE等。甚至，可以利用第三方Server。InTouch還提供了一個(gè)工具軟件，幫助編寫通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件。

⑶、網(wǎng)絡(luò)功能。InTouch支持微軟的各種網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)非常簡(jiǎn)單。它具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，通過傳統(tǒng)的DDE和擴(kuò)展的NetDDE的方式，可與本機(jī)和其它計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)交換數(shù)據(jù)。同時(shí)，它支持通過ODBC訪問各種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，便于系統(tǒng)的綜合管理。另外，它支持標(biāo)準(zhǔn)的ActiveX技術(shù)，使得用戶可以輕松地為自己的應(yīng)用程序開發(fā)各種網(wǎng)絡(luò)多媒體功能。

⑷、數(shù)據(jù)庫(kù)功能。InTouch除了自身帶有數(shù)據(jù)庫(kù)以外，還支持SQL語言，可以方便地與其他數(shù)據(jù)庫(kù)連接。

⑸、容易學(xué)習(xí)。InTouch的編程方法簡(jiǎn)單，多稱為組態(tài)，是面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的工程技術(shù)人員。一方面縮短了應(yīng)用開發(fā)周期，另一方面方便了終端用戶對(duì)應(yīng)用程序的維護(hù)。

⑹、InTouch提供了各種強(qiáng)大功能，通過組態(tài)完全可以滿足用戶在操作、顯示、記錄上的各種需求。

⑺、InTouch有多種繪圖工具和豐富的圖形庫(kù)，可以做出非常易于操作和漂亮的畫面。它在報(bào)警和歷史趨勢(shì)方面的功能，極大地方便了對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控。

基于以上原因，我們選擇InTouch作為上位機(jī)工控組態(tài)軟件的開發(fā)工具。

3．控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
　　控制系統(tǒng)采用羅克韋爾自動(dòng)化的ControlLogix PLC平臺(tái)，控制網(wǎng)ControlNet和設(shè)備網(wǎng)DeviceNet兩層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在控制系統(tǒng)中選用ControlLogix 5550，配有1756-CNB控制網(wǎng)接口模塊，用于連接現(xiàn)場(chǎng)6個(gè)PLC。選用8個(gè)觸摸屏PanelView來進(jìn)行生產(chǎn)操作和參數(shù)調(diào)整，這些觸摸屏通過控制網(wǎng)與PLC連接。選用1784-KTCX個(gè)人計(jì)算機(jī)接口卡，使上位機(jī)通過控制網(wǎng)與PLC連接，上位機(jī)在生產(chǎn)過程中具有在線狀態(tài)監(jiān)視和故障診斷等功能。同時(shí)，配有1756-DNB設(shè)備網(wǎng)接口模塊，用于連接25個(gè)分散在現(xiàn)場(chǎng)的1794 FLEX I/O工作站和33個(gè)1336 PLUS II變頻器。系統(tǒng)采用最先進(jìn)的生產(chǎn)者與消費(fèi)者通訊模式，系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，在各層都可自由擴(kuò)展，是一個(gè)典型的集散控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)自動(dòng)化與控制層ControlNet[2]網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖1，設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見圖2、3、4。

圖1：自動(dòng)化與控制層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖2：進(jìn)料1段設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖3：進(jìn)料2段設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

圖4：出料段設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4．軟件設(shè)計(jì)
4．1畫面組態(tài)和系統(tǒng)監(jiān)控
　　畫面組態(tài)時(shí)先要進(jìn)行標(biāo)記名的字典定義。在InTouch中，數(shù)據(jù)類型主要分為內(nèi)存型和I/O型。其中，內(nèi)存型數(shù)據(jù)為InTouch程序內(nèi)部定義的變量（如年，月，日），I/O型數(shù)據(jù)的來源一般為其它計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)或本機(jī)運(yùn)行的其它程序（如I/O Server），生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的所有數(shù)據(jù)就是I/O型，若要在操作站的動(dòng)態(tài)畫面上顯示，就必須在標(biāo)記名的字典中定義，并且要與控制站PLC的內(nèi)部地址一一對(duì)應(yīng)。

圖5：二氧化碳膨脹煙絲生產(chǎn)線監(jiān)控界面
　　按照控制方便、易于操作和美觀使用的原則，本監(jiān)控系統(tǒng)分成九個(gè)主畫面和若干個(gè)分畫面，其中九個(gè)主畫面分別是‘切片回潮’、‘儲(chǔ)葉柜’、‘儲(chǔ)絲柜’、‘浸漬器’、‘冷端’、‘熱端’、‘燃燒爐’、‘回潮出料’和‘成品絲柜’，這九個(gè)畫面是根據(jù)工藝流程和功能劃分的。每個(gè)主畫面所監(jiān)控的設(shè)備都在一個(gè)功能相對(duì)集中的工藝段內(nèi)，操作人員可以在同一畫面內(nèi)監(jiān)控到該崗位的所有設(shè)備，所有的工藝操作可用鼠標(biāo)在相應(yīng)的畫面上“點(diǎn)擊”進(jìn)行，操作方便，界面友好。各設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)在畫面上采用不同的顏色進(jìn)行區(qū)分，即“綠色運(yùn)行、紅色停止”。報(bào)警畫面與主畫面一一對(duì)應(yīng)，即每一個(gè)報(bào)警畫面顯示的都是其對(duì)應(yīng)的主畫面的報(bào)警，這樣便于管理，易于操作。在底部主翻屏畫面上設(shè)有‘歷史趨勢(shì)’和‘報(bào)表設(shè)置’兩個(gè)鍵，分別可進(jìn)入歷史趨勢(shì)和報(bào)表設(shè)置。在畫面上設(shè)置了趨勢(shì)圖，通過調(diào)用趨勢(shì)圖進(jìn)行參數(shù)整定及查看各參數(shù)的歷史趨勢(shì)圖。

4．2數(shù)據(jù)通訊
　　在InTouch中，內(nèi)存型數(shù)據(jù)為InTouch程序內(nèi)部定義的變量，不需要通過I/O Server即可進(jìn)行訪問；I/O型數(shù)據(jù)的來源一般為其它計(jì)算機(jī)站點(diǎn)或本機(jī)運(yùn)行的其它程序，這類數(shù)據(jù)由InTouch通過NetDDE或DDE的方式獲得。
　　在本系統(tǒng)的監(jiān)控上位機(jī)采集控制站ControlLogix PLC中來自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的I/O數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理，將控制命令傳給控制站，以此監(jiān)控生產(chǎn)過程。但是，一般操作站無法直接從控制站中取得數(shù)據(jù)，這時(shí)需要一個(gè)通訊接口——I/O Server，本系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)使用美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司ControlLogix PLC ,InTouch提供了廣泛的通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換接口——I/O Server，能方便地連接到羅克韋爾的PLC上。

4．3數(shù)據(jù)庫(kù)訪問
　　數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)管理的工具，也是工作報(bào)表的數(shù)據(jù)來源。目前，在大、中型集散控制系統(tǒng)中被廣泛采用的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件有Oracle、SQL Server、Informix或報(bào)表制作工具等。本系統(tǒng)采用了Microsoft Excel 2000報(bào)表制作工具，如圖6所示。

圖6：數(shù)據(jù)管理界面

4．4系統(tǒng)安全
　　系統(tǒng)安全問題是每一個(gè)操作站軟件設(shè)計(jì)人員必須考慮的，本系統(tǒng)操作軟件為Windows NT Server，操作系統(tǒng)本身穩(wěn)定可靠，具有很高的安全性，InTouch可以通過帳號(hào)管理機(jī)制，限制不同人員的訪問權(quán)限，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。
　　在本系統(tǒng)中共設(shè)置了2個(gè)級(jí)別的訪問權(quán)限，分為工程師級(jí)、操作工級(jí)。工程師級(jí)的權(quán)限最高,可以修改系統(tǒng)參數(shù)，畫面組態(tài)；實(shí)時(shí)監(jiān)控。操作工級(jí)的權(quán)限較低，只能實(shí)時(shí)監(jiān)控。

5．方案總結(jié)
　　二氧化碳膨脹煙絲生產(chǎn)線采用該監(jiān)控系統(tǒng)后，經(jīng)過3年多時(shí)間的運(yùn)行，維修人員可以直接從上位機(jī)的報(bào)警信息中迅速進(jìn)行故障診斷，查找出故障點(diǎn)，指導(dǎo)了維修人員的工作，縮短了設(shè)備維修時(shí)間，提高了設(shè)備的有效作業(yè)率。同時(shí)，利用InTouch開發(fā)的上位機(jī)監(jiān)控程序功能完善，綜合性強(qiáng)，人機(jī)界面美觀友好，操作方便。

作者簡(jiǎn)介：孫青，男，1972出生。1994年畢業(yè)于西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)，主要從事工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的維護(hù)工作。
參考文獻(xiàn)
⒈ 控制網(wǎng)系統(tǒng)概貌 V1.5 羅克韋爾自動(dòng)化
⒉ 設(shè)備網(wǎng)產(chǎn)品概貌 羅克韋爾自動(dòng)化
⒊ ControlLogix系統(tǒng)用戶手冊(cè) 羅克韋爾自動(dòng)化
⒋ InTouch 7.0 Basic ,Training Manual,Wonderware Corporation,Revision A,Part Number 05-3004,February,1998
⒌ InTouch 7.0 Advanced ,Training Manual,Wonderware Corporation,Revision C,Part Number 05-3005,September㈦,1998