1 前言
許昌卷煙廠“九五”制絲線中控監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)于2000年,并于2001年12月投入使用,是當(dāng)時(shí)先進(jìn)的制絲工藝的代表。然而隨著煙廠的擴(kuò)大、技術(shù)的發(fā)展及新的工藝標(biāo)準(zhǔn)的推廣,原系統(tǒng)已無(wú)法滿足實(shí)際的生產(chǎn)要求,限制了煙廠的生產(chǎn)發(fā)展。
1.1原網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)存在的問題
由于原系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用C/S結(jié)構(gòu),且當(dāng)時(shí)技術(shù)上的限制,系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)量集中,系統(tǒng)負(fù)荷不均勻等特點(diǎn)。
1.2原監(jiān)控系統(tǒng)介紹
原設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)是由IFIX 2.6開發(fā)的,其組成部分是:① 4臺(tái)集中監(jiān)控機(jī),分別為:葉片線、葉絲線、摻配加香線和梗絲線;② 11臺(tái)段控機(jī)分別為:葉片段、葉絲一線、葉絲二線、摻配加香線、一樓送絲線、二樓送絲線、HXD線、梗預(yù)處理、梗絲一線、梗絲二線和香料廚房;③ 2臺(tái)I/O服務(wù)器IOSVR1和IOSVR2組成。其中,I/O服務(wù)器與PLC建立連接,并組成主備份節(jié)點(diǎn),其他除HXD外的監(jiān)控機(jī)通過(guò)遠(yuǎn)程訪問I/O服務(wù)器建立起與PLC的連接,HXD是葉絲二線的烘絲段,它是作為SCADA,自己連接PLC,葉絲二線或其他需要訪問 HXD數(shù)據(jù)的客戶端是通過(guò)遠(yuǎn)程訪問該節(jié)點(diǎn)來(lái)顯示和控制HXD數(shù)據(jù)的。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該C/S結(jié)構(gòu)模式使冗余I/O服務(wù)器成為整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)瓶頸。
為了解決該系統(tǒng)現(xiàn)存問題,并且能夠?qū)F(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)管理思想、理念引入企業(yè)生產(chǎn)管理,對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管理流程進(jìn)行重組和優(yōu)化,促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)管理水平的提高,實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)的“數(shù)字化”,提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。許昌卷煙廠“九五”制絲線中控監(jiān)控系統(tǒng)改造項(xiàng)目對(duì)我方提出了具體的要求。
2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想
由于現(xiàn)在是所有的監(jiān)控機(jī)和上位管理系統(tǒng)都通過(guò)IO服務(wù)器進(jìn)行數(shù)采,這樣不僅增加IO服務(wù)器的負(fù)擔(dān),同時(shí)當(dāng)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)將不能再正常工作,直接影響車間的正常生產(chǎn),改進(jìn)后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為每個(gè)監(jiān)控機(jī)單獨(dú)與PLC直接通訊,同時(shí)準(zhǔn)備兩臺(tái)個(gè)備用機(jī),備用機(jī)上有各個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的備份,當(dāng)某臺(tái)或者幾臺(tái)監(jiān)控機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),啟用備份機(jī)上的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行組織生產(chǎn),而IO服務(wù)器主要用來(lái)為上位機(jī)管理系統(tǒng)提供數(shù)采服務(wù)。
2.2 功能設(shè)計(jì)
中控監(jiān)控系統(tǒng)要具備生產(chǎn)管理、過(guò)程監(jiān)視、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)管理、監(jiān)控發(fā)布等功能,其具體功能 要求如下圖所示。其中具有黃色背景的功能只有中控室監(jiān)控機(jī)需要具備。
3 項(xiàng)目具體實(shí)施
3.1 監(jiān)控軟件的選擇
監(jiān)控軟件仍使用GE 的Proficy iFix軟件,I/O 驅(qū)動(dòng)器由原來(lái)的S_7升級(jí)到SI7。只是將軟件版本由原來(lái)的iFix 2.6中文版升級(jí)到iFix 4.5中文版。仍采用IFIX軟件主要是基于三點(diǎn)考慮:
3.1.1 信息的可移植性
由于本次電控方面只是小部分改造,原系統(tǒng)的大部分設(shè)備信息和操作方式并未作出修改,因此圖形界面開發(fā)時(shí)可以重用原系統(tǒng)中未作出修改的部分,原系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊也可導(dǎo)出來(lái),直接導(dǎo)入到新的系統(tǒng)中,這樣就大大減少了開發(fā)初期的工作量。
3.1.2 結(jié)構(gòu)的靈活性
使用IFIX軟件,可以方便的配置冗余節(jié)點(diǎn),只需要對(duì)iFix的SCU作出配置,系統(tǒng)搭建后,也可以通過(guò)修改SCU的相應(yīng)配置來(lái)改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
3.1.3 功能強(qiáng)大
IFIX中具有數(shù)據(jù)庫(kù)管理器、閥值表、標(biāo)簽組、歷史數(shù)據(jù)配置和VBA編程等工具,為界面開發(fā)提供了很好的幫助。
數(shù)據(jù)庫(kù)管理器。數(shù)據(jù)庫(kù)管理器可以查看本地或遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)內(nèi)已經(jīng)建立好的所有數(shù)據(jù)塊信息,這些數(shù)據(jù)塊以行為單位顯示出來(lái),方便用戶對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行排序,查詢,添加刪除等操作,而且數(shù)據(jù)塊可以在本地和遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)之間進(jìn)行復(fù)制和粘貼操作。數(shù)據(jù)庫(kù)還具有導(dǎo)入導(dǎo)出功能,導(dǎo)出后的數(shù)據(jù)庫(kù)存為CSV文件,可以以EXCEL的方式打開,便于批量創(chuàng)建、修改或刪除數(shù)據(jù)塊信息。
閥值表。閥值表可以在不同屬性之間建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系。比如可以將INT型數(shù)據(jù)與顏色之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。畫面上的元素,可以在動(dòng)畫配置里調(diào)用閥值表,將數(shù)據(jù)源的值與顏色對(duì)應(yīng)起來(lái)。利用閥值表利于維護(hù),當(dāng)需要修改對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí),只要修改閥值表即可。
標(biāo)簽組。標(biāo)簽組可以建立符號(hào)和真實(shí)標(biāo)簽的對(duì)應(yīng),其功能類似于閥值表。通過(guò)建立標(biāo)簽組,就可以利用過(guò)一個(gè)畫面來(lái)完成多個(gè)類似過(guò)程的控制。比如貯柜信息的顯示等。利用標(biāo)簽組可簡(jiǎn)化工程項(xiàng)目,增加工程的靈活性,便于后期維護(hù)。
歷史數(shù)據(jù)配置。iFix軟件具有專門的歷史數(shù)據(jù)配置工具,不僅可以定義本地節(jié)點(diǎn)所需采集的數(shù)據(jù),也可以定義遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。分組配置歷史數(shù)據(jù)的思想便于用戶對(duì)不同的數(shù)據(jù)配置具有針對(duì)性的采集模式。
VBA后臺(tái)編程。iFix內(nèi)嵌VBA后臺(tái),可充分?jǐn)U展iFix的功能。開發(fā)人員可以像在VB中編程一樣,在IFIX中添加窗體或調(diào)試自定義腳本來(lái)完成一些復(fù)雜操作。iFix不僅自帶很多控件,也可通過(guò)安裝VB組件來(lái)加載VB中的控件。
3.2 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)搭建
為了減輕I/O服務(wù)器的負(fù)擔(dān),同時(shí)實(shí)現(xiàn)管理數(shù)據(jù)采集和控制的分開,對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)做出了這樣的搭建方案:
中控室的四臺(tái)監(jiān)控機(jī)、兩臺(tái)備份機(jī)和I/O服務(wù)器均為SCADA端,可獨(dú)立訪問PLC。其中,服務(wù)器不具備監(jiān)控功能。服務(wù)器與中控室的各個(gè)監(jiān)控機(jī)分別組成主備節(jié)點(diǎn),為現(xiàn)場(chǎng)工作站提供數(shù)據(jù)服務(wù)。HXD不做出改造。
表1-1為服務(wù)器及各個(gè)監(jiān)控機(jī)的信息。
圖3為監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。
如圖中所示,I/O服務(wù)器和葉片SCADA組成主備節(jié)點(diǎn),為現(xiàn)場(chǎng)葉片段提供數(shù)據(jù)服務(wù);I/O服務(wù)器和葉絲SCADA組成主備節(jié)點(diǎn),為現(xiàn)場(chǎng)葉絲一線和葉絲二線提供數(shù)據(jù)服務(wù);I/O服務(wù)器和混絲SCADA組成主備節(jié)點(diǎn),為現(xiàn)場(chǎng)摻配加香段、一樓送絲和二樓送絲提供數(shù)據(jù)服務(wù);I/O服務(wù)器和梗絲SCADA組成主備節(jié)點(diǎn),為現(xiàn)場(chǎng)梗預(yù)處理段、梗絲一線和梗絲二線提供數(shù)據(jù)服務(wù);香料廚房和除塵只訪問I/O服務(wù)器。
3.3 主要功能的實(shí)現(xiàn)
3.3.1 過(guò)程監(jiān)視
——集中監(jiān)視
在集中監(jiān)視畫面上,按生產(chǎn)流程將主設(shè)備、輔連設(shè)備和各測(cè)控點(diǎn)畫出,顯示主設(shè)備像滾筒回潮機(jī)、加料機(jī)、烘絲機(jī)和流冷機(jī)等的運(yùn)行狀態(tài)及其相關(guān)參數(shù)。為貯柜滑架及布料車配置了動(dòng)畫顯示效果。對(duì)于每一段都有一個(gè)全線所有電機(jī)信息圖。圖4為葉片線的集中控制畫面。
——單機(jī)設(shè)備信息
為主要設(shè)備,像回潮筒、加料機(jī)、烘絲機(jī)等設(shè)備開發(fā)了單機(jī)設(shè)備圖,在圖中有該設(shè)備的詳細(xì)信息、動(dòng)畫效果及管路圖,用來(lái)反映主要單機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀況、設(shè)備參數(shù)和工藝參數(shù)等。
——貯柜信息
貯柜信息主要顯示煙牌信息、貯柜進(jìn)出料量、電機(jī)運(yùn)行狀況,布料車運(yùn)行方向等。
——網(wǎng)絡(luò)故障診斷
將相應(yīng)生產(chǎn)線上的所有連網(wǎng)設(shè)備在畫面上表示出來(lái),為其配置動(dòng)畫效果來(lái)表示設(shè)備是否掉線,方便故障查詢。
3.3.2 生產(chǎn)控制
——讀取生產(chǎn)計(jì)劃及下發(fā)參數(shù)
為每臺(tái)監(jiān)控機(jī)安裝Oracle 10.0g的客戶端,且安裝VB組件。配置數(shù)據(jù)庫(kù)客戶端,使其與服務(wù)端相連。建立生產(chǎn)控制畫面,如圖5所示。