1 前言

　　許昌卷煙廠“九五”制絲線中控監(jiān)控系統(tǒng)設計于2000年，并于2001年12月投入使用，是當時先進的制絲工藝的代表。然而隨著煙廠的擴大、技術的發(fā)展及新的工藝標準的推廣，原系統(tǒng)已無法滿足實際的生產要求，限制了煙廠的生產發(fā)展。

　　1.1原網(wǎng)絡結構存在的問題

　　由于原系統(tǒng)網(wǎng)絡采用C/S結構，且當時技術上的限制，系統(tǒng)中存在數(shù)據(jù)量集中，系統(tǒng)負荷不均勻等特點。

　　1.2原監(jiān)控系統(tǒng)介紹

　　原設計的監(jiān)控系統(tǒng)是由IFIX 2.6開發(fā)的，其組成部分是：① 4臺集中監(jiān)控機，分別為：葉片線、葉絲線、摻配加香線和梗絲線；② 11臺段控機分別為：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臺I/O服務器IOSVR1和IOSVR2組成。其中，I/O服務器與PLC建立連接，并組成主備份節(jié)點，其他除HXD外的監(jiān)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(shù)據(jù)的客戶端是通過遠程訪問該節(jié)點來顯示和控制HXD數(shù)據(jù)的。其結構如圖1所示。該C/S結構模式使冗余I/O服務器成為整個系統(tǒng)的一個瓶頸。

圖1：改造前中控系統(tǒng)

　　為了解決該系統(tǒng)現(xiàn)存問題，并且能夠將現(xiàn)代企業(yè)生產管理思想、理念引入企業(yè)生產管理，對企業(yè)生產管理流程進行重組和優(yōu)化，促進企業(yè)生產管理水平的提高，實現(xiàn)工廠生產的“數(shù)字化”，提高企業(yè)的市場競爭力。許昌卷煙廠“九五”制絲線中控監(jiān)控系統(tǒng)改造項目對我方提出了具體的要求。

　　2 系統(tǒng)總體設計

　　2.1 總體結構設計思想

　　由于現(xiàn)在是所有的監(jiān)控機和上位管理系統(tǒng)都通過IO服務器進行數(shù)采，這樣不僅增加IO服務器的負擔，同時當服務器出現(xiàn)故障時，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，改進后的系統(tǒng)結構為每個監(jiān)控機單獨與PLC直接通訊，同時準備兩臺個備用機，備用機上有各個監(jiān)控系統(tǒng)的備份，當某臺或者幾臺監(jiān)控機出現(xiàn)故障時，啟用備份機上的監(jiān)控系統(tǒng)來進行組織生產，而IO服務器主要用來為上位機管理系統(tǒng)提供數(shù)采服務。

　　2.2 功能設計

　　中控監(jiān)控系統(tǒng)要具備生產管理、過程監(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)控機需要具備。

圖2：監(jiān)控系統(tǒng)功能要求細則

　　3 項目具體實施

　　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 驅動器由原來的S_7升級到SI7。只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軟件主要是基于三點考慮：

　　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)的大部分設備信息和操作方式并未作出修改，因此圖形界面開發(fā)時可以重用原系統(tǒng)中未作出修改的部分，原系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊也可導出來，直接導入到新的系統(tǒng)中，這樣就大大減少了開發(fā)初期的工作量。

　　3.1.2 結構的靈活性

　　使用IFIX軟件，可以方便的配置冗余節(jié)點，只需要對iFix的SCU作出配置，系統(tǒng)搭建后，也可以通過修改SCU的相應配置來改變系統(tǒng)結構。

　　3.1.3 功能強大

　　IFIX中具有數(shù)據(jù)庫管理器、閥值表、標簽組、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)庫管理器。數(shù)據(jù)庫管理器可以查看本地或遠程節(jié)點內已經(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，方便用戶對標簽進行排序，查詢，添加刪除等操作，而且數(shù)據(jù)塊可以在本地和遠程節(jié)點數(shù)據(jù)庫之間進行復制和粘貼操作。數(shù)據(jù)庫還具有導入導出功能，導出后的數(shù)據(jù)庫存為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應關系。比如可以將INT型數(shù)據(jù)與顏色之間建立對應關系。畫面上的元素，可以在動畫配置里調用閥值表，將數(shù)據(jù)源的值與顏色對應起來。利用閥值表利于維護，當需要修改對應關系時，只要修改閥值表即可。

　　標簽組。標簽組可以建立符號和真實標簽的對應，其功能類似于閥值表。通過建立標簽組，就可以利用過一個畫面來完成多個類似過程的控制。比如貯柜信息的顯示等。利用標簽組可簡化工程項目，增加工程的靈活性，便于后期維護。

　　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)點所需采集的數(shù)據(jù)，也可以定義遠程節(jié)點的數(shù)據(jù)。分組配置歷史數(shù)據(jù)的思想便于用戶對不同的數(shù)據(jù)配置具有針對性的采集模式。

　　VBA后臺編程。iFix內嵌VBA后臺，可充分擴展iFix的功能。開發(fā)人員可以像在VB中編程一樣，在IFIX中添加窗體或調試自定義腳本來完成一些復雜操作。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(jiān)控系統(tǒng)結構搭建

　　為了減輕I/O服務器的負擔，同時實現(xiàn)管理數(shù)據(jù)采集和控制的分開，對監(jiān)控系統(tǒng)的結構做出了這樣的搭建方案：

　　中控室的四臺監(jiān)控機、兩臺備份機和I/O服務器均為SCADA端，可獨立訪問PLC。其中，服務器不具備監(jiān)控功能。服務器與中控室的各個監(jiān)控機分別組成主備節(jié)點，為現(xiàn)場工作站提供數(shù)據(jù)服務。HXD不做出改造。

　　表1-1為服務器及各個監(jiān)控機的信息。

　　表1-1

　　圖3為監(jiān)控系統(tǒng)結構設計圖。

　　圖 3：監(jiān)控系統(tǒng)結構設計圖

　　如圖中所示，I/O服務器和葉片SCADA組成主備節(jié)點，為現(xiàn)場葉片段提供數(shù)據(jù)服務；I/O服務器和葉絲SCADA組成主備節(jié)點，為現(xiàn)場葉絲一線和葉絲二線提供數(shù)據(jù)服務；I/O服務器和混絲SCADA組成主備節(jié)點，為現(xiàn)場摻配加香段、一樓送絲和二樓送絲提供數(shù)據(jù)服務；I/O服務器和梗絲SCADA組成主備節(jié)點，為現(xiàn)場梗預處理段、梗絲一線和梗絲二線提供數(shù)據(jù)服務；香料廚房和除塵只訪問I/O服務器。

　　3.3 主要功能的實現(xiàn)

　　3.3.1 過程監(jiān)視

　　 集中監(jiān)視

　　在集中監(jiān)視畫面上，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(tài)及其相關參數(shù)。為貯柜滑架及布料車配置了動畫顯示效果。對于每一段都有一個全線所有電機信息圖。圖4為葉片線的集中控制畫面。

　　圖 4 葉片線集中監(jiān)控畫面

　　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(fā)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(shù)和工藝參數(shù)等。

　　貯柜信息

　　貯柜信息主要顯示煙牌信息、貯柜進出料量、電機運行狀況，布料車運行方向等。

　　網(wǎng)絡故障診斷

　　將相應生產線上的所有連網(wǎng)設備在畫面上表示出來，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 生產控制

　　讀取生產計劃及下發(fā)參數(shù)

　　為每臺監(jiān)控機安裝Oracle 10.0g的客戶端，且安裝VB組件。配置數(shù)據(jù)庫客戶端，使其與服務端相連。建立生產控制畫面，如圖5所示。

　　圖 5：葉絲線生產控制

　　畫面中，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控件來顯示。生產中的計劃背景為綠色，準備生產的計劃背景為白色。當點擊某條計劃時，其背景顏色更改為藍紫色，并且在下面的配方參數(shù)和啟動參數(shù)列表中顯示相應的參數(shù)信息。配方參數(shù)和啟動參數(shù)信息顯示在DataGrid控件中。讀取計劃、下發(fā)配方參數(shù)、下發(fā)啟動參數(shù)、生產開始、生產結束這些功能都是通過VBA編程來實現(xiàn)的。

　　控制生產

　　控制生產即，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轉柜信息記錄

　　轉柜信息記錄是專為混絲段增加的一個功能，這是因為只有混絲段可以進行貯柜之間轉柜操作，由于這些操作比較頻繁，且隨各種條件影響比較大，不適合做生產計劃。由于無法調用計劃，使得轉柜后目的柜沒有批次信息，影響操作。

　　為了解決轉柜時的這些缺點，并且記錄下這些轉柜信息，在混絲一線和混絲二線處新增了一個是否是直接轉柜信號和直接轉柜啟動按鈕。當用戶選擇直接轉柜信號時原有組合啟動按鈕不可用，否則直接轉柜按鈕不可用。直接轉柜時，記錄源柜的號碼、批次、煙牌等信息及目的柜號到數(shù)據(jù)庫，并將源柜批次等信息寫入目的柜相應地址。

　　圖6：混絲線組合啟動

　　3.3.4 系統(tǒng)管理

　　安全管理及操作信息記錄

　　啟用安全配置，并在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(jié)點中選擇該iFix的本地節(jié)點，并以GUEST用戶登陸。設置啟動畫面，并以運行模式登陸。

　　圖7：歡迎畫面

　　上圖的用戶登陸窗口是在VBA中創(chuàng)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系統(tǒng)中的用戶管理中設置的），當輸入結束后，程序會去查詢數(shù)據(jù)庫中是否有此用戶，如果沒有，則會報錯。如果此時與數(shù)據(jù)庫連接不上，則會彈出允許本地登錄的窗口，從而避免了因無法與數(shù)據(jù)庫連接而無法進行生產操作。輸入用戶名和密碼，點擊確定，后臺程序會將用戶信息與數(shù)據(jù)庫中的信息進行比對，從而檢驗是否是有效用戶。成功登錄時，程序會將該操作員的信息及登錄時間寫入數(shù)據(jù)庫中。在該用戶系統(tǒng)退出時，程序會將該操作工退出系統(tǒng)的時間更新到數(shù)據(jù)庫中。下圖即為退出系統(tǒng)窗口，也是在VBA中自定義的窗體。

　　圖8：退出系統(tǒng)窗體

　　4 總結

　　改造后的監(jiān)控系統(tǒng)，在結構方面，分散了網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)擁擠現(xiàn)象；消除了由服務器帶來的瓶頸效應；降低了由于某臺機器，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(xiàn)了數(shù)據(jù)采集和控制的分開。

　　在生產監(jiān)控方面，操作工的信息需要在MES系統(tǒng)進行維護，實現(xiàn)了管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)的有機結合；為每個生產單元都設置一套對應的控制界面，其計劃列表里不同生產狀態(tài)的計劃背景顏色不同，便于操作工區(qū)分，點擊生產開始按鈕時彈出的提示框增加了圖片提醒，不僅醒目，也十分美觀，大大增加了下發(fā)批次時的無誤性，提高了生產效率；操作工啟動設備時，會彈出確認窗口，增加了保險機制。

　　關于GE智能平臺

　　GE智能平臺是一個提供高新技術的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制的軟件、硬件和技術服務以及嵌入式計算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€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、國防和防御，以及通訊等產業(yè)領域獲得持續(xù)的優(yōu)勢。GE智能平臺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(yè)，是GE企業(yè)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。