|
1 前言
許昌卷煙廠“九五”製絲線中控監控係統設計於2000年，並於2001年12月投入使用，是當時先進的製絲工藝的代表。然而隨著煙廠的擴大、技術的發展及新的工藝標準的推廣，原係統已無法滿足實際的生產要求，限製了煙廠的生產發展。
1.1原網絡結構存在的問題
由於原係統網絡采用C/S結構，且當時技術上的限製，係統中存在數據量集中，係統負荷不均勻等特點。
1.2原監控係統介紹
原設計的監控係統是由IFIX 2.6開發的，其組成部分是：① 4台集中監控機，分別為：葉片線、葉絲線、摻配加香線和梗絲線；② 11台段控機分別為：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、梗預處理、梗絲一線、梗絲二線和香料廚房；③ 2台I/O服務器IOSVR1和IOSVR2組成。其中，I/O服務器與PLC建立連接，並組成主備份節點，其他除HXD外的監控機通過遠程訪問I/O服務器建立起與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數據的客戶端是通過遠程訪問該節點來顯示和控製HXD數據的。其結構如圖1所示。該C/S結構模式使冗餘I/O服務器成為整個係統的一個瓶頸。
圖1：改造前中控係統
為了解決該係統現存問題，並且能夠將現代企業生產管理思想、理念引入企業生產管理，對企業生產管理流程進行重組和優化，促進企業生產管理水平的提高，實現工廠生產的“數字化”，提高企業的市場競爭力。許昌卷煙廠“九五”製絲線中控監控係統改造項目對我方提出了具體的要求。
2 係統總體設計
2.1 總體結構設計思想
由於現在是所有的監控機和上位管理係統都通過IO服務器進行數采，這樣不僅增加IO服fu務wu器qi的de負fu擔dan，同tong時shi當dang服fu務wu器qi出chu現xian故gu障zhang時shi，監jian控kong係xi統tong將jiang不bu能neng再zai正zheng常chang工gong作zuo，直zhi接jie影ying響xiang車che間jian的de正zheng常chang生sheng產chan，改gai進jin後hou的de係xi統tong結jie構gou為wei每mei個ge監jian控kong機ji單dan獨du與yuPLCzhijietongxun，tongshizhunbeiliangtaigebeiyongji，beiyongjishangyougegejiankongxitongdebeifen，dangmoutaihuozhejitaijiankongjichuxianguzhangshi，qiyongbeifenjishangdejiankongxitonglaijinxingzuzhishengchan，erIO服務器主要用來為上位機管理係統提供數采服務。
2.2 功能設計
中控監控係統要具備生產管理、過程監視、數據管理、係統管理、監控發布等功能，其具體功能 要求如下圖所示。其中具有黃色背景的功能隻有中控室監控機需要具備。
圖2：監控係統功能要求細則
3 項目具體實施
3.1 監控軟件的選擇
監控軟件仍使用GE 的Proficy iFix軟件，I/O 驅動器由原來的S_7升級到SI7。隻是將軟件版本由原來的iFix 2.6中文版升級到iFix 4.5中文版。仍采用IFIX軟件主要是基於三點考慮：
3.1.1 信息的可移植性
由you於yu本ben次ci電dian控kong方fang麵mian隻zhi是shi小xiao部bu分fen改gai造zao，原yuan係xi統tong的de大da部bu分fen設she備bei信xin息xi和he操cao作zuo方fang式shi並bing未wei作zuo出chu修xiu改gai，因yin此ci圖tu形xing界jie麵mian開kai發fa時shi可ke以yi重zhong用yong原yuan係xi統tong中zhong未wei作zuo出chu修xiu改gai的de部bu分fen，原yuan係xi統tong數shu據ju塊kuai也ye可ke導dao出chu來lai，直zhi接jie導dao入ru到dao新xin的de係xi統tong中zhong，這zhe樣yang就jiu大da大da減jian少shao了le開kai發fa初chu期qi的de工gong作zuo量liang。
3.1.2 結構的靈活性
使用IFIX軟件，可以方便的配置冗餘節點，隻需要對iFix的SCU作出配置，係統搭建後，也可以通過修改SCU的相應配置來改變係統結構。
3.1.3 功能強大
IFIX中具有數據庫管理器、閥值表、標簽組、曆史數據配置和VBA編程等工具，為界麵開發提供了很好的幫助。
數(shu)據(ju)庫(ku)管(guan)理(li)器(qi)。數(shu)據(ju)庫(ku)管(guan)理(li)器(qi)可(ke)以(yi)查(zha)看(kan)本(ben)地(di)或(huo)遠(yuan)程(cheng)節(jie)點(dian)內(nei)已(yi)經(jing)建(jian)立(li)好(hao)的(de)所(suo)有(you)數(shu)據(ju)塊(kuai)信(xin)息(xi)，這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)塊(kuai)以(yi)行(xing)為(wei)單(dan)位(wei)顯(xian)示(shi)出(chu)來(lai)，方(fang)便(bian)用(yong)戶(hu)對(dui)標(biao)簽(qian)進(jin)行(xing)排(pai)序(xu)，查(zha)詢(xun)，添(tian)加(jia)刪(shan)除(chu)等(deng)操(cao)作(zuo)，而(er)且(qie)數(shu)據(ju)塊(kuai)可(ke)以(yi)在(zai)本(ben)地(di)和(he)遠(yuan)程(cheng)節(jie)點(dian)數(shu)據(ju)庫(ku)之(zhi)間(jian)進(jin)行(xing)複(fu)製(zhi)和(he)粘(zhan)貼(tie)操(cao)作(zuo)。數(shu)據(ju)庫(ku)還(hai)具(ju)有(you)導(dao)入(ru)導(dao)出(chu)功(gong)能(neng)，導(dao)出(chu)後(hou)的(de)數(shu)據(ju)庫(ku)存(cun)為(wei)CSV文件，可以以EXCEL的方式打開，便於批量創建、修改或刪除數據塊信息。
閥值表。閥值表可以在不同屬性之間建立起對應關係。比如可以將INT型(xing)數(shu)據(ju)與(yu)顏(yan)色(se)之(zhi)間(jian)建(jian)立(li)對(dui)應(ying)關(guan)係(xi)。畫(hua)麵(mian)上(shang)的(de)元(yuan)素(su)，可(ke)以(yi)在(zai)動(dong)畫(hua)配(pei)置(zhi)裏(li)調(tiao)用(yong)閥(fa)值(zhi)表(biao)，將(jiang)數(shu)據(ju)源(yuan)的(de)值(zhi)與(yu)顏(yan)色(se)對(dui)應(ying)起(qi)來(lai)。利(li)用(yong)閥(fa)值(zhi)表(biao)利(li)於(yu)維(wei)護(hu)，當(dang)需(xu)要(yao)修(xiu)改(gai)對(dui)應(ying)關(guan)係(xi)時(shi)，隻(zhi)要(yao)修(xiu)改(gai)閥(fa)值(zhi)表(biao)即(ji)可(ke)。
biaoqianzu。biaoqianzukeyijianlifuhaohezhenshibiaoqiandeduiying，qigongnengleisiyufazhibiao。tongguojianlibiaoqianzu，jiukeyiliyongguoyigehuamianlaiwanchengduogeleisiguochengdekongzhi。biruzhuguixinxidexianshideng。liyongbiaoqianzukejianhuagongchengxiangmu，zengjiagongchengdelinghuoxing，bianyuhouqiweihu。
曆史數據配置。iFix軟ruan件jian具ju有you專zhuan門men的de曆li史shi數shu據ju配pei置zhi工gong具ju，不bu僅jin可ke以yi定ding義yi本ben地di節jie點dian所suo需xu采cai集ji的de數shu據ju，也ye可ke以yi定ding義yi遠yuan程cheng節jie點dian的de數shu據ju。分fen組zu配pei置zhi曆li史shi數shu據ju的de思si想xiang便bian於yu用yong戶hu對dui不bu同tong的de數shu據ju配pei置zhi具ju有you針zhen對dui性xing的de采cai集ji模mo式shi。
VBA後台編程。iFix內嵌VBA後台，可充分擴展iFix的功能。開發人員可以像在VB中編程一樣，在IFIX中添加窗體或調試自定義腳本來完成一些複雜操作。iFix不僅自帶很多控件，也可通過安裝VB組件來加載VB中的控件。
3.2 監控係統結構搭建
為了減輕I/O服務器的負擔，同時實現管理數據采集和控製的分開，對監控係統的結構做出了這樣的搭建方案：
中控室的四台監控機、兩台備份機和I/O服務器均為SCADA端，可獨立訪問PLC。其中，服務器不具備監控功能。服務器與中控室的各個監控機分別組成主備節點，為現場工作站提供數據服務。HXD不做出改造。
表1-1為服務器及各個監控機的信息。
|
監控機 |
計算機名 |
節點名 |
邏輯節點名 |
IP地址（30） |
IP地址（9） |
|
服務器 |
|
服務器 |
XCZS-IOFIXSVR |
DC |
NYP |
192.168.30.240 |
192.168.9.145 |
|
中控室 |
|
葉片段 |
ZK602-NEW |
ZK602_N |
NYP |
192.168.30.130 |
192.168.9.130 |
|
葉絲段 |
ZK603-NEW |
ZK603_N |
NYP |
192.168.30.131 |
192.168.9.131 |
|
混絲段 |
ZK6711-NEW |
ZK6711_N |
NYP |
192.168.30.133 |
192.168.9.133 |
|
梗絲段 |
ZK6056-NEW |
ZK6056_N |
NYP |
192.168.30.132 |
192.168.9.132 |
|
備份機1 |
ZKBC1-NEW |
ZKBC1 |
NYP |
192.168.30.134 |
192.168.9.134 |
|
備份機2 |
ZKBC2-NEW |
ZKBC2 |
NYP |
192.168.30.135 |
192.168.9.135 |
|
現場站 |
|
葉片加料 |
YZ602_N |
YZ602_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.110 |
|
葉絲一線 |
YZ603_N |
YZ603_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.111 |
|
葉絲二線 |
YZ6031_N |
YZ6031_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.112 |
|
梗預處理 |
YZ605_N |
YZ605_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.113 |
|
梗絲一線 |
YZ606_N |
YZ606_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.114 |
|
梗絲二線 |
YZ6061_N |
YZ6061_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.115 |
|
混絲加香 |
YZ607_N |
YZ607_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.118 |
|
一樓送絲 |
YZ611_N |
YZ611_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.117 |
|
二樓送絲 |
YZ611_1 |
YZ611_1 |
NYP |
-------- |
192.168.9.121 |
|
除塵 |
CC |
CC |
NYP |
--------- |
192.168.9.122 |
|
香料房 |
|
香料廚房 |
YZ619_N |
YZ619_N |
---------- |
-------- |
192.168.9.120 |
表1-1
圖3為監控係統結構設計圖。
圖 3：監控係統結構設計圖
如圖中所示，I/O服務器和葉片SCADA組成主備節點，為現場葉片段提供數據服務；I/O服務器和葉絲SCADA組成主備節點，為現場葉絲一線和葉絲二線提供數據服務；I/O服務器和混絲SCADA組成主備節點，為現場摻配加香段、一樓送絲和二樓送絲提供數據服務；I/O服務器和梗絲SCADA組成主備節點，為現場梗預處理段、梗絲一線和梗絲二線提供數據服務；香料廚房和除塵隻訪問I/O服務器。
3.3 主要功能的實現
3.3.1 過程監視
 集中監視
在集中監視畫麵上，按生產流程將主設備、輔連設備和各測控點畫出，顯示主設備像滾筒回潮機、加料機、烘絲機和流冷機等的運行狀態及其相關參數。為貯櫃滑架及布料車配置了動畫顯示效果。對於每一段都有一個全線所有電機信息圖。圖4為葉片線的集中控製畫麵。
圖 4 葉片線集中監控畫麵
單機設備信息
為主要設備，像回潮筒、加料機、烘絲機等設備開發了單機設備圖，在圖中有該設備的詳細信息、動畫效果及管路圖，用來反映主要單機設備的運行狀況、設備參數和工藝參數等。
貯櫃信息
貯櫃信息主要顯示煙牌信息、貯櫃進出料量、電機運行狀況，布料車運行方向等。
網絡故障診斷
將相應生產線上的所有連網設備在畫麵上表示出來，為其配置動畫效果來表示設備是否掉線，方便故障查詢。
3.3.2 生產控製
讀取生產計劃及下發參數
為每台監控機安裝Oracle 10.0g的客戶端，且安裝VB組件。配置數據庫客戶端，使其與服務端相連。建立生產控製畫麵，如圖5所示。
圖 5：葉絲線生產控製
畫麵中，利用分層顯示將三個生產單元的信息集中在一起。生產計劃用MsFlexGrid控(kong)件(jian)來(lai)顯(xian)示(shi)。生(sheng)產(chan)中(zhong)的(de)計(ji)劃(hua)背(bei)景(jing)為(wei)綠(lv)色(se)，準(zhun)備(bei)生(sheng)產(chan)的(de)計(ji)劃(hua)背(bei)景(jing)為(wei)白(bai)色(se)。當(dang)點(dian)擊(ji)某(mou)條(tiao)計(ji)劃(hua)時(shi)，其(qi)背(bei)景(jing)顏(yan)色(se)更(geng)改(gai)為(wei)藍(lan)紫(zi)色(se)，並(bing)且(qie)在(zai)下(xia)麵(mian)的(de)配(pei)方(fang)參(can)數(shu)和(he)啟(qi)動(dong)參(can)數(shu)列(lie)表(biao)中(zhong)顯(xian)示(shi)相(xiang)應(ying)的(de)參(can)數(shu)信(xin)息(xi)。配(pei)方(fang)參(can)數(shu)和(he)啟(qi)動(dong)參(can)數(shu)信(xin)息(xi)顯(xian)示(shi)在(zai)DataGrid控件中。讀取計劃、下發配方參數、下發啟動參數、生產開始、生產結束這些功能都是通過VBA編程來實現的。
控製生產
控製生產即，可以完成設備的啟動和運行。點擊圖5中的組合啟動和停止可以啟動和停止相應生產段的設備。
3.3.3轉櫃信息記錄
轉(zhuan)櫃(gui)信(xin)息(xi)記(ji)錄(lu)是(shi)專(zhuan)為(wei)混(hun)絲(si)段(duan)增(zeng)加(jia)的(de)一(yi)個(ge)功(gong)能(neng)，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)隻(zhi)有(you)混(hun)絲(si)段(duan)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)貯(zhu)櫃(gui)之(zhi)間(jian)轉(zhuan)櫃(gui)操(cao)作(zuo)，由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)操(cao)作(zuo)比(bi)較(jiao)頻(pin)繁(fan)，且(qie)隨(sui)各(ge)種(zhong)條(tiao)件(jian)影(ying)響(xiang)比(bi)較(jiao)大(da)，不(bu)適(shi)合(he)做(zuo)生(sheng)產(chan)計(ji)劃(hua)。由(you)於(yu)無(wu)法(fa)調(tiao)用(yong)計(ji)劃(hua)，使(shi)得(de)轉(zhuan)櫃(gui)後(hou)目(mu)的(de)櫃(gui)沒(mei)有(you)批(pi)次(ci)信(xin)息(xi)，影(ying)響(xiang)操(cao)作(zuo)。
為(wei)了(le)解(jie)決(jue)轉(zhuan)櫃(gui)時(shi)的(de)這(zhe)些(xie)缺(que)點(dian)，並(bing)且(qie)記(ji)錄(lu)下(xia)這(zhe)些(xie)轉(zhuan)櫃(gui)信(xin)息(xi)，在(zai)混(hun)絲(si)一(yi)線(xian)和(he)混(hun)絲(si)二(er)線(xian)處(chu)新(xin)增(zeng)了(le)一(yi)個(ge)是(shi)否(fou)是(shi)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)櫃(gui)信(xin)號(hao)和(he)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)櫃(gui)啟(qi)動(dong)按(an)鈕(niu)。當(dang)用(yong)戶(hu)選(xuan)擇(ze)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)櫃(gui)信(xin)號(hao)時(shi)原(yuan)有(you)組(zu)合(he)啟(qi)動(dong)按(an)鈕(niu)不(bu)可(ke)用(yong)，否(fou)則(ze)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)櫃(gui)按(an)鈕(niu)不(bu)可(ke)用(yong)。直(zhi)接(jie)轉(zhuan)櫃(gui)時(shi)，記(ji)錄(lu)源(yuan)櫃(gui)的(de)號(hao)碼(ma)、批次、煙牌等信息及目的櫃號到數據庫，並將源櫃批次等信息寫入目的櫃相應地址。
圖6：混絲線組合啟動
3.3.4 係統管理
安全管理及操作信息記錄
啟用安全配置，並在SCU用戶管理中添加一個名為user1的用戶，設置其為超級用戶，在自動登錄節點中選擇該iFix的本地節點，並以GUEST用戶登陸。設置啟動畫麵，並以運行模式登陸。
圖7：歡迎畫麵
上圖的用戶登陸窗口是在VBA中創建的。在登陸窗口中，操作工輸入用戶名（其用戶和密碼是在MES係統中的用戶管理中設置的），當dang輸shu入ru結jie束shu後hou，程cheng序xu會hui去qu查zha詢xun數shu據ju庫ku中zhong是shi否fou有you此ci用yong戶hu，如ru果guo沒mei有you，則ze會hui報bao錯cuo。如ru果guo此ci時shi與yu數shu據ju庫ku連lian接jie不bu上shang，則ze會hui彈dan出chu允yun許xu本ben地di登deng錄lu的de窗chuang口kou，從cong而er避bi免mian了le因yin無wu法fa與yu數shu據ju庫ku連lian接jie而er無wu法fa進jin行xing生sheng產chan操cao作zuo。輸shu入ru用yong戶hu名ming和he密mi碼ma，點dian擊ji確que定ding，後hou台tai程cheng序xu會hui將jiang用yong戶hu信xin息xi與yu數shu據ju庫ku中zhong的de信xin息xi進jin行xing比bi對dui，從cong而er檢jian驗yan是shi否fou是shi有you效xiao用yong戶hu。成cheng功gong登deng錄lu時shi，程cheng序xu會hui將jiang該gai操cao作zuo員yuan的de信xin息xi及ji登deng錄lu時shi間jian寫xie入ru數shu據ju庫ku中zhong。在zai該gai用yong戶hu係xi統tong退tui出chu時shi，程cheng序xu會hui將jiang該gai操cao作zuo工gong退tui出chu係xi統tong的de時shi間jian更geng新xin到dao數shu據ju庫ku中zhong。下xia圖tu即ji為wei退tui出chu係xi統tong窗chuang口kou，也ye是shi在zaiVBA中自定義的窗體。
圖8：退出係統窗體
4 總結
改造後的監控係統，在結構方麵，分散了網絡中的數據擁擠現象；消除了由服務器帶來的瓶頸效應；降低了由於某台機器，尤其是服務器的意外故障而帶來的無法正常生產的風險性；實現了數據采集和控製的分開。
在生產監控方麵，操作工的信息需要在MES係統進行維護，實現了管理係統和監控係統的有機結合；weimeigeshengchandanyuandoushezhiyitaoduiyingdekongzhijiemian，qijihualiebiaolibutongshengchanzhuangtaidejihuabeijingyansebutong，bianyucaozuogongqufen，dianjishengchankaishianniushidanchudetishikuangzengjialetupiantixing，bujinxingmu，yeshifenmeiguan，dadazengjialexiafapicishidewuwuxing，tigaoleshengchanxiaolv；操作工啟動設備時，會彈出確認窗口，增加了保險機製。
關於GE智能平台
GE智能平台是一個提供高新技術的企業，它為世界各地的用戶提供用於自動化控製的軟件、硬件和技術服務以及嵌入式計算。我們為用戶提供一個獨特的，靈活的，超可靠的技術基礎，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防和防禦，以及通訊等產業領域獲得持續的優勢。GE智能平台是一家總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業，是GE企業解決方案集團公司的一員。想獲取更多信息，請訪問：www.ge-ip.com。
|
