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  • Wonderware InTouch在二氧化碳膨脹煙絲生產線中的應用
    孫青

    【摘要】
    介紹了美國Wonderware公司的Factory Suite 2000中的核心組件人機接口界面系統InTouch 7.0的特點,借助羅克韋爾的控制網ControlNet和設備網DeviceNet技術實現二氧化碳膨脹煙絲生產線的遠程監視和控制,故障診斷和數據管理。

    【關鍵詞】
    網絡;InTouch;過程監控;煙草產業

    1、背景
      寶雞卷煙廠為積極響應國家煙草專賣局“卷煙降焦減害”的號召,同時滿足企業生產“中式卷煙”要求,在企業九五技改中提出一項重點項目----二氧化碳膨脹煙絲生產線項目。這是一條國產新模式的570Kg/h二氧化碳膨脹煙絲生產線,項目實施后可杜絕生產過程中排放的氟里昂物質對臭氧層的破壞,保護了大氣環境。可年產200多噸優質膨脹煙絲,既滿足了企業生產卷煙對膨脹煙絲的需求,也可外賣部分產品。
      企業考慮到工廠內部局域網和ERP系統的建立,為適應現代企業管理模式,系統解決方案選用羅克韋爾ControlLogix 5550 PLC平臺以及自動化軟件,操作站選用方正臺式機,操作系統選用Windows NT 4.0 Server版,上位機工控組態軟件選用InTouch 7.0。

    2、InTouch的特點
      InTouch是美國Wonderware公司開發的世界上第一個集成的、基于組件的人機接口界面(HMI)系統——Factory Suite 2000中的一個核心組件。它具有世界領先的HMI和面向對象的圖形開發環境,便于高效、快捷地配置用戶的應用程序。目前,有很多工控組態軟件,如InTouch 、iFix、LabView,國產的有“組態王”、“世紀星”等。InTouch和這些軟件相比,主要特點有:

    ⑴、在性能上,InTouch對核心代碼進行了優化,運行效率比較高。經過了完備的測試和運行考驗。目前世界上有12萬套以上的InTouch系統在運行,該軟件的可靠性和穩定性高。

    ⑵、系統的開放性。InTouch的運行環境是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下運行的軟件都可以與InTouch直接通訊。為了與其他設備通訊,InTouch有600種通訊協議轉換軟件(I/O Server),可以與不同的設備通訊,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還提供了一個工具軟件,幫助編寫通訊協議轉換軟件。

    ⑶、網絡功能。InTouch支持微軟的各種網絡,組網非常簡單。它具有強大的網絡功能,通過傳統的DDE和擴展的NetDDE的方式,可與本機和其它計算機中的應用程序實時交換數據。同時,它支持通過ODBC訪問各種類型的數據庫,便于系統的綜合管理。另外,它支持標準的ActiveX技術,使得用戶可以輕松地為自己的應用程序開發各種網絡多媒體功能。

    ⑷、數據庫功能。InTouch除了自身帶有數據庫以外,還支持SQL語言,可以方便地與其他數據庫連接。

    ⑸、容易學習。InTouch的編程方法簡單,多稱為組態,是面向非計算機專業的工程技術人員。一方面縮短了應用開發周期,另一方面方便了終端用戶對應用程序的維護。

    ⑹、InTouch提供了各種強大功能,通過組態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,可以做出非常易于操作和漂亮的畫面。它在報警和歷史趨勢方面的功能,極大地方便了對系統的監控。

    基于以上原因,我們選擇InTouch作為上位機工控組態軟件的開發工具。

    3.控制系統簡介
      控制系統采用羅克韋爾自動化的ControlLogix PLC平臺,控制網ControlNet和設備網DeviceNet兩層網絡技術。在控制系統中選用ControlLogix 5550,配有1756-CNB控制網接口模塊,用于連接現場6個PLC。選用8個觸摸屏PanelView來進行生產操作和參數調整,這些觸摸屏通過控制網與PLC連接。選用1784-KTCX個人計算機接口卡,使上位機通過控制網與PLC連接,上位機在生產過程中具有在線狀態監視和故障診斷等功能。同時,配有1756-DNB設備網接口模塊,用于連接25個分散在現場的1794 FLEX I/O工作站和33個1336 PLUS II變頻器。系統采用最先進的生產者與消費者通訊模式,系統具有良好的擴展性,在各層都可自由擴展,是一個典型的集散控制系統。控制系統自動化與控制層ControlNet[2]網絡結構見圖1,設備層網絡結構見圖2、3、4。


    圖1:自動化與控制層網絡結構圖


    圖2:進料1段設備層網絡結構圖


    圖3:進料2段設備層網絡結構圖


    圖4:出料段設備層網絡結構圖


    4.軟件設計
    4.1畫面組態和系統監控
      畫面組態時先要進行標記名的字典定義。在InTouch中,數據類型主要分為內存型和I/O型。其中,內存型數據為InTouch程序內部定義的變量(如年,月,日),I/O型數據的來源一般為其它計算機節點或本機運行的其它程序(如I/O Server),生產現場的所有數據就是I/O型,若要在操作站的動態畫面上顯示,就必須在標記名的字典中定義,并且要與控制站PLC的內部地址一一對應。

    圖5:二氧化碳膨脹煙絲生產線監控界面

      按照控制方便、易于操作和美觀使用的原則,本監控系統分成九個主畫面和若干個分畫面,其中九個主畫面分別是‘切片回潮’、‘儲葉柜’、‘儲絲柜’、‘浸漬器’、‘冷端’、‘熱端’、‘燃燒爐’、‘回潮出料’和‘成品絲柜’,這九個畫面是根據工藝流程和功能劃分的。每個主畫面所監控的設備都在一個功能相對集中的工藝段內,操作人員可以在同一畫面內監控到該崗位的所有設備,所有的工藝操作可用鼠標在相應的畫面上“點擊”進行,操作方便,界面友好。各設備的開關狀態在畫面上采用不同的顏色進行區分,即“綠色運行、紅色停止”。報警畫面與主畫面一一對應,即每一個報警畫面顯示的都是其對應的主畫面的報警,這樣便于管理,易于操作。在底部主翻屏畫面上設有‘歷史趨勢’和‘報表設置’兩個鍵,分別可進入歷史趨勢和報表設置。在畫面上設置了趨勢圖,通過調用趨勢圖進行參數整定及查看各參數的歷史趨勢圖。

    4.2數據通訊
      在InTouch中,內存型數據為InTouch程序內部定義的變量,不需要通過I/O Server即可進行訪問;I/O型數據的來源一般為其它計算機站點或本機運行的其它程序,這類數據由InTouch通過NetDDE或DDE的方式獲得。
      在本系統的監控上位機采集控制站ControlLogix PLC中來自生產現場的I/O數據,經過處理,將控制命令傳給控制站,以此監控生產過程。但是,一般操作站無法直接從控制站中取得數據,這時需要一個通訊接口——I/O Server,本系統的電氣控制系統使用美國羅克韋爾自動化公司ControlLogix PLC ,InTouch提供了廣泛的通訊協議轉換接口——I/O Server,能方便地連接到羅克韋爾的PLC上。

    4.3數據庫訪問
      數據庫是系統管理的工具,也是工作報表的數據來源。目前,在大、中型集散控制系統中被廣泛采用的數據庫管理軟件有Oracle、SQL Server、Informix或報表制作工具等。本系統采用了Microsoft Excel 2000報表制作工具,如圖6所示。

    圖6:數據管理界面


    4.4系統安全
      系統安全問題是每一個操作站軟件設計人員必須考慮的,本系統操作軟件為Windows NT Server,操作系統本身穩定可靠,具有很高的安全性,InTouch可以通過帳號管理機制,限制不同人員的訪問權限,來實現系統安全。
      在本系統中共設置了2個級別的訪問權限,分為工程師級、操作工級。工程師級的權限最高,可以修改系統參數,畫面組態;實時監控。操作工級的權限較低,只能實時監控。

    5.方案總結
      二氧化碳膨脹煙絲生產線采用該監控系統后,經過3年多時間的運行,維修人員可以直接從上位機的報警信息中迅速進行故障診斷,查找出故障點,指導了維修人員的工作,縮短了設備維修時間,提高了設備的有效作業率。同時,利用InTouch開發的上位機監控程序功能完善,綜合性強,人機界面美觀友好,操作方便。

    作者簡介:孫青,男,1972出生。1994年畢業于西北工業大學計算機應用專業,主要從事工業自動化控制系統的維護工作。
    參考文獻
    ⒈ 控制網系統概貌 V1.5 羅克韋爾自動化
    ⒉ 設備網產品概貌 羅克韋爾自動化
    ⒊ ControlLogix系統用戶手冊 羅克韋爾自動化
    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

     
     
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