摘要：介紹iFix監(jiān)控軟件在煙草行業(yè)中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、系統(tǒng)配置、利用OPC實(shí)現(xiàn)交互式的信息訪問等，并以項目實(shí)例證明了iFix監(jiān)控軟件在自動控制系統(tǒng)的優(yōu)勢。
　　
　　關(guān)鍵詞：iFix，opc，集中監(jiān)控
　　
　　1 引言
　　青島卷煙廠易地技改項目制絲線自動化系統(tǒng)按照“集中管理，綜合監(jiān)控，分段控制”的原則采用代表自動化領(lǐng)域方向的控制-維護(hù)-管理(Control-Maintenance-technical Management,CMM)系統(tǒng)集成的思想方法，將傳感器、PLC、計算機(jī)圖形處理、視頻、網(wǎng)絡(luò)、通訊、狀態(tài)檢測等諸多迅速發(fā)展的技術(shù)結(jié)合在一起，用方便靈活的硬件和軟件模塊進(jìn)行組合設(shè)計，在完善底層設(shè)備控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性、易用性的同時，以車間主要生產(chǎn)信息的管理為核心，建立起比較完善的車間級生產(chǎn)管理系統(tǒng)。一方面，底層設(shè)備控制系統(tǒng)可向上位管理調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送現(xiàn)場生產(chǎn)、工藝、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和視頻信息，接受計劃調(diào)度信息、配方數(shù)據(jù)，另一方面，上位管理調(diào)度系統(tǒng)又可向下發(fā)布生產(chǎn)計劃，采集生產(chǎn)現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行多種綜合處理。
　　昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司是中國船舶重工集團(tuán)公司控股的，集光、機(jī)、電和信息技術(shù)相結(jié)合，科、工、貿(mào)于一體的大型企業(yè)集團(tuán)。昆船集團(tuán)工業(yè)區(qū)位于昆明國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，占地70多公頃，建筑面積55萬平方米。各類專業(yè)人員2400人，其中工程技術(shù)人員1200人。各類設(shè)備三千余臺，其中國際先進(jìn)設(shè)備30余臺。昆船公司擁有*********企業(yè)技術(shù)中心、自動化物流實(shí)驗室、博士后工作站、工程碩士培養(yǎng)基地。是云南省認(rèn)定的高新技術(shù)企業(yè)，具有設(shè)計先進(jìn)、工藝優(yōu)良、柔性化生產(chǎn)能力。是全國40家 企業(yè)專利工作試點(diǎn)單位之一；是云南省政府集中力量支持的主業(yè)突出、核心競爭力強(qiáng)的十戶大型企業(yè)之一。
　　
　　2 項目構(gòu)成
　　青島卷煙廠易地技改項目制絲線自動化系統(tǒng)按其功能分為設(shè)備控制層、集中監(jiān)控層、生產(chǎn)管理層。
　　

　　

　　其中：
　　? 最底層（設(shè)備控制層）：設(shè)備控制層完成設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)行控制和基礎(chǔ)信息采集。其中，采用現(xiàn)場總線連接各動力控制站、I/O站、智能儀表、操作員面板等，通過具備現(xiàn)場總線接口的主控制器實(shí)現(xiàn)對各工藝段設(shè)備的組合和單機(jī)控制；采用高性能、高可靠性的傳感器和視像采集設(shè)備完善設(shè)備現(xiàn)場信息的收集。
　　? 中間層（集中監(jiān)控層）：提供明確直觀的人機(jī)交互接口和操作輔助系統(tǒng)，通過中央監(jiān)控計算機(jī)實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)線的組合操作、狀態(tài)監(jiān)控、工藝參數(shù)與控制參數(shù)顯示和設(shè)定、控制系統(tǒng)故障診斷定位、控制系統(tǒng)和設(shè)備故障報警顯示、記錄等。
　　? 最高層（生產(chǎn)管理層）：負(fù)責(zé)統(tǒng)一協(xié)調(diào)全線的生產(chǎn)，處理全線運(yùn)行過程中的綜合信息，并提供對關(guān)鍵設(shè)備完好狀態(tài)進(jìn)行評價的接口和工具。其中包括生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行、批次控制、質(zhì)量數(shù)據(jù)分析、設(shè)備狀態(tài)判別等，并提供完整的統(tǒng)計數(shù)據(jù)報表和各種分析圖表。
　　
　　3 項目配置
　　該系統(tǒng)中設(shè)備控制層以A-B公司ControlLogix5550處理器為主控制器，并根據(jù)具體設(shè)備情況分別配置DEVICENET、FF-H1、CONTROLNET和EtherNet通訊模塊。整個車間級的工業(yè)以太網(wǎng)采用光纖環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成上位通訊鏈路不但滿足集中監(jiān)控層數(shù)據(jù)通訊要求而且也滿足PLC間通訊要求。整個車間級的工業(yè)以太網(wǎng)采用光纖環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了高速以太網(wǎng)的環(huán)形鏈路傳輸和冗余保護(hù)。當(dāng)兩個環(huán)路都正常時，數(shù)據(jù)幀可以在環(huán)路上選擇任一方向傳輸。當(dāng)環(huán)上的設(shè)備失效或光纜發(fā)生故障時, 失效方向的數(shù)據(jù)會被倒換到另一方向繼續(xù)傳輸。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
　　
　　

　　

　　在集中監(jiān)控系統(tǒng)中采用GE FANUC的iFix3.5的監(jiān)控軟件并利用iWebServer通過Web服務(wù)器發(fā)布，客戶端可以使用標(biāo)準(zhǔn)Web瀏覽器看到SCADA Server上的實(shí)時動態(tài)數(shù)據(jù)。監(jiān)控計算機(jī)直接連接PLC以及I/O數(shù)據(jù)服務(wù)器兩種方式，除了可以獨(dú)立的數(shù)據(jù)通道為MES系統(tǒng)提供實(shí)時數(shù)據(jù)，保證MES直接得到實(shí)施數(shù)據(jù)之外，對監(jiān)控計算機(jī)和現(xiàn)場操作終端的數(shù)據(jù)來源的可靠性也提供了雙重保證；同時監(jiān)控計算機(jī)和現(xiàn)場操作站通過和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的連接，具備了全線信息查詢的功能。集中監(jiān)控層系統(tǒng)配置如下所示：
　　

　　

　　
　　生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES，由西門子中國有限公司自動化與驅(qū)動集團(tuán)下屬的西門子工廠自動化工程有限公司主要負(fù)責(zé)實(shí)施，實(shí)施范圍涵蓋了卷煙工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程的方方面面，它提供了靈活的建模工具，將各生產(chǎn)線及設(shè)備建立模型放在系統(tǒng)中，并通過模型驅(qū)動的辦法來管理整個生產(chǎn)過程，設(shè)備或工藝的變化都可以通過調(diào)整模型來實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES可以通過OPC的方式直接訪問集中監(jiān)控層中的I/O服務(wù)器的過程數(shù)據(jù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：
　　

　　

　　4 項目特色
集中監(jiān)控層采用了GE FANUC的iFix3.5的監(jiān)控軟件，使得該項目在實(shí)施過程中能夠精確監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程，優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備和企業(yè)管理資源。并能對事件快速反映，減少原料消耗，提高生產(chǎn)率。由于該系統(tǒng)采用GE FANUC的iFix3.5的監(jiān)控軟件，具有以下特色功能：
　　
　　3D化的圖形界面
　　iFix提供了強(qiáng)大的繪圖功能，繪圖工具可以快速地創(chuàng)建所需的圖形動畫，根據(jù)需要可以調(diào)用豐富的位圖，基于iFix強(qiáng)大的繪圖功能，該系統(tǒng)采用了大量3D的圖形界面。
　　根據(jù)生產(chǎn)線的工藝平面布局和物料流向，通過形象的設(shè)備外形圖符方式模擬顯示系統(tǒng)狀態(tài)、操作模式、各個主機(jī)設(shè)備和連接設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、各工藝段狀態(tài)、作業(yè)任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)、儲柜狀態(tài)和主要工藝參數(shù)(溫度、水分、流量)的當(dāng)前值。
　　

　　

　　
　　
　　
　　
　　
　　通過簡潔、直觀的設(shè)備外形模擬3D外形圖反映主要主機(jī)設(shè)備電機(jī)狀態(tài)、管路狀態(tài)、各檢測元件狀態(tài)、各執(zhí)行器件狀態(tài)和主要設(shè)備參數(shù)、工藝參數(shù)等。
　　

　　

　　
　　使用VBA編輯具有向?qū)Чδ茼撁?br /> 　　該系統(tǒng)具有的向?qū)Чδ茼撁嬷傅氖抢肰BA代碼編寫的具有向?qū)Чδ艿捻撁?。由于該系統(tǒng)未配置iHistorian，所以系統(tǒng)設(shè)置兩臺高性能的PC服務(wù)器實(shí)現(xiàn)冗余配置。一方面，集中監(jiān)控計算機(jī)將現(xiàn)場采集的主要數(shù)據(jù)定時匯總存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，提供制絲線控制系統(tǒng)對關(guān)鍵生產(chǎn)、設(shè)備、工藝數(shù)據(jù)的緩存能力，另一方面，I/O服務(wù)器提供的OPC 2.0服務(wù)又作為制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)的來源。由于生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)需要下發(fā)生產(chǎn)計劃，和集中監(jiān)控層存在一定的數(shù)據(jù)信息交互。在系統(tǒng)中利用iFix提供的強(qiáng)大的VBA代碼編寫了具有向?qū)Чδ艿捻撁?。通過該向?qū)В到y(tǒng)可以引導(dǎo)用戶完成一系列復(fù)雜的信息交互。前臺的表現(xiàn)形式都是簡單清晰的圖形界面，后臺由VBA編寫代碼完成大量的數(shù)據(jù)交互，有效提高了系統(tǒng)的執(zhí)行效率。如下所示為一個流程的向?qū)ы撁妫?br /> 　　
　　

　　

　　如圖所示，顯示了該系統(tǒng)申請工單的一個流程，由于采用向?qū)ы撁娴男问?，用戶可以直觀、方便、快捷的完成生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)和集中監(jiān)控系統(tǒng)的信息交互，避免了大量復(fù)雜數(shù)據(jù)的重復(fù)輸入和校驗。
　　
　　
　　標(biāo)簽組編輯器的大量運(yùn)用
　　由于在該系統(tǒng)中具有大量重復(fù)調(diào)用的頁面，所以我們根據(jù)iFix提供的標(biāo)簽組編輯器和VBA代碼開發(fā)了具有組態(tài)功能的圖符，當(dāng)我們打開或切換畫面時，系統(tǒng)可以讀取標(biāo)簽組文件，并使用其中所定義的過程值替代圖中的標(biāo)記。下圖為在該工程中大量調(diào)用的電機(jī)頁面，采用了iFix中VBA代碼、圖符、標(biāo)簽組的功能。
　　

　　

　　監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)WEB發(fā)布功能
　　由于系統(tǒng)采用了iWebServer，通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和Web服務(wù)器提供的Web發(fā)布服務(wù)，集中監(jiān)控系統(tǒng)可以將制絲線生產(chǎn)過程監(jiān)控畫面發(fā)布到相關(guān)的生產(chǎn)部門。用戶只需通過Web瀏覽器即可查看生產(chǎn)線總體狀態(tài)、主機(jī)設(shè)備監(jiān)控畫面、工藝參數(shù)的實(shí)時趨勢等生產(chǎn)過程信息，發(fā)布的信息可以和監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行畫面保持一致。
　　

　　

　　5 結(jié)論
　　2007年5月，青島卷煙廠易地技改項目制絲線自動化系統(tǒng)調(diào)試完成并且順利投入運(yùn)行。iFix標(biāo)簽總量超過2萬，畫面200余幅，經(jīng)過一年多的實(shí)際運(yùn)行，用戶反映良好，沒有因為iFix軟件故障而造成長時間生產(chǎn)線停車。系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠、高效，標(biāo)準(zhǔn)的VBA語言，更體現(xiàn)了本系統(tǒng)的可擴(kuò)展性與可維護(hù)性，對于當(dāng)前越來越龐大和復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)是一種非常好的解決方案。
　　
　　
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　1． OPC Task Force.OPC OverView 1.0 October 27.1998
　　2． MSDN Library Visual Studio 6.0 (CHS) 1998
　　3． 賈宏宇等 工控軟件設(shè)計中的復(fù)用技術(shù)研究 信息控制 1999.4
　　4． 浙江大學(xué)羅克韋爾自動化技術(shù)中心 可編程控制器 浙江大學(xué)出版社 2000.3
　　
　　
　　
　　第一作者簡介：沈超，男，27歲，工程師，現(xiàn)就職于云南昆船技術(shù)中心中控系統(tǒng)所。2003年畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)自動化專業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，研究方向集中監(jiān)控系統(tǒng)。