• Wonderware InTouch在二氧化碳膨胀烟丝生产线中的应用
    孙青

    【摘要】
    介绍了美国Wonderware公司的Factory Suite 2000中的核心组件人机接口界面系统InTouch 7.0的特点,借助罗克韦尔的控制网ControlNet和设备网DeviceNet技术实现二氧化碳膨胀烟丝生产线的远程监视和控制,故障诊断和数据管理。

    【关键词】
    网络;InTouch;过程监控;烟草产业

    1、背景
      宝鸡卷烟厂为积极响应国家烟草专卖局“卷烟降焦减害”的号召,同时满足企业生产“中式卷烟”要求,在企业九五技改中提出一项重点项目----二氧化碳膨胀烟丝生产线项目。这是一条国产新模式的570Kg/h二氧化碳膨胀烟丝生产线,项目实施后可杜绝生产过程中排放的氟里昂物质对臭氧层的破坏,保护了大气环境。可年产200多吨优质膨胀烟丝,既满足了企业生产卷烟对膨胀烟丝的需求,也可外卖部分产品。
      企业考虑到工厂内部局域网和ERP系统的建立,为适应现代企业管理模式,系统解决方案选用罗克韦尔ControlLogix 5550 PLC平台以及自动化软件,操作站选用方正台式机,操作系统选用Windows NT 4.0 Server版,上位机工控组态软件选用InTouch 7.0。

    2、InTouch的特点
      InTouch是美国Wonderware公司开发的世界上第一个集成的、基于组件的人机接口界面(HMI)系统——Factory Suite 2000中的一个核心组件。它具有世界领先的HMI和面向对象的图形开发环境,便于高效、快捷地配置用户的应用程序。目前,有很多工控组态软件,如InTouch 、iFix、LabView,国产的有“组态王”、“世纪星”等。InTouch和这些软件相比,主要特点有:

    ⑴、在性能上,InTouch对核心代码进行了优化,运行效率比较高。经过了完备的测试和运行考验。目前世界上有12万套以上的InTouch系统在运行,该软件的可靠性和稳定性高。

    ⑵、系统的开放性。InTouch的运行环境是Win95/98/NT,基本的通讯格式包括“快速DDE”和Suite Link。其中, 快速DDE兼容微软的DDE,许多Win95/98/NT下运行的软件都可以与InTouch直接通讯。为了与其他设备通讯,InTouch有600种通讯协议转换软件(I/O Server),可以与不同的设备通讯,特别是在与PLC的通讯方面。包括:Siemens、Modicon、Opto 22、square D、ABB、GE等。甚至,可以利用第三方Server。InTouch还提供了一个工具软件,帮助编写通讯协议转换软件。

    ⑶、网络功能。InTouch支持微软的各种网络,组网非常简单。它具有强大的网络功能,通过传统的DDE和扩展的NetDDE的方式,可与本机和其它计算机中的应用程序实时交换数据。同时,它支持通过ODBC访问各种类型的数据库,便于系统的综合管理。另外,它支持标准的ActiveX技术,使得用户可以轻松地为自己的应用程序开发各种网络多媒体功能。

    ⑷、数据库功能。InTouch除了自身带有数据库以外,还支持SQL语言,可以方便地与其他数据库连接。

    ⑸、容易学习。InTouch的编程方法简单,多称为组态,是面向非计算机专业的工程技术人员。一方面缩短了应用开发周期,另一方面方便了终端用户对应用程序的维护。

    ⑹、InTouch提供了各种强大功能,通过组态完全可以满足用户在操作、显示、记录上的各种需求。

    ⑺、InTouch有多种绘图工具和丰富的图形库,可以做出非常易于操作和漂亮的画面。它在报警和历史趋势方面的功能,极大地方便了对系统的监控。

    基于以上原因,我们选择InTouch作为上位机工控组态软件的开发工具。

    3.控制系统简介
      控制系统采用罗克韦尔自动化的ControlLogix PLC平台,控制网ControlNet和设备网DeviceNet两层网络技术。在控制系统中选用ControlLogix 5550,配有1756-CNB控制网接口模块,用于连接现场6个PLC。选用8个触摸屏PanelView来进行生产操作和参数调整,这些触摸屏通过控制网与PLC连接。选用1784-KTCX个人计算机接口卡,使上位机通过控制网与PLC连接,上位机在生产过程中具有在线状态监视和故障诊断等功能。同时,配有1756-DNB设备网接口模块,用于连接25个分散在现场的1794 FLEX I/O工作站和33个1336 PLUS II变频器。系统采用最先进的生产者与消费者通讯模式,系统具有良好的扩展性,在各层都可自由扩展,是一个典型的集散控制系统。控制系统自动化与控制层ControlNet[2]网络结构见图1,设备层网络结构见图2、3、4。


    图1:自动化与控制层网络结构图


    图2:进料1段设备层网络结构图


    图3:进料2段设备层网络结构图


    图4:出料段设备层网络结构图


    4.软件设计
    4.1画面组态和系统监控
      画面组态时先要进行标记名的字典定义。在InTouch中,数据类型主要分为内存型和I/O型。其中,内存型数据为InTouch程序内部定义的变量(如年,月,日),I/O型数据的来源一般为其它计算机节点或本机运行的其它程序(如I/O Server),生产现场的所有数据就是I/O型,若要在操作站的动态画面上显示,就必须在标记名的字典中定义,并且要与控制站PLC的内部地址一一对应。

    图5:二氧化碳膨胀烟丝生产线监控界面

      按照控制方便、易于操作和美观使用的原则,本监控系统分成九个主画面和若干个分画面,其中九个主画面分别是‘切片回潮’、‘储叶柜’、‘储丝柜’、‘浸渍器’、‘冷端’、‘热端’、‘燃烧炉’、‘回潮出料’和‘成品丝柜’,这九个画面是根据工艺流程和功能划分的。每个主画面所监控的设备都在一个功能相对集中的工艺段内,操作人员可以在同一画面内监控到该岗位的所有设备,所有的工艺操作可用鼠标在相应的画面上“点击”进行,操作方便,界面友好。各设备的开关状态在画面上采用不同的颜色进行区分,即“绿色运行、红色停止”。报警画面与主画面一一对应,即每一个报警画面显示的都是其对应的主画面的报警,这样便于管理,易于操作。在底部主翻屏画面上设有‘历史趋势’和‘报表设置’两个键,分别可进入历史趋势和报表设置。在画面上设置了趋势图,通过调用趋势图进行参数整定及查看各参数的历史趋势图。

    4.2数据通讯
      在InTouch中,内存型数据为InTouch程序内部定义的变量,不需要通过I/O Server即可进行访问;I/O型数据的来源一般为其它计算机站点或本机运行的其它程序,这类数据由InTouch通过NetDDE或DDE的方式获得。
      在本系统的监控上位机采集控制站ControlLogix PLC中来自生产现场的I/O数据,经过处理,将控制命令传给控制站,以此监控生产过程。但是,一般操作站无法直接从控制站中取得数据,这时需要一个通讯接口——I/O Server,本系统的电气控制系统使用美国罗克韦尔自动化公司ControlLogix PLC ,InTouch提供了广泛的通讯协议转换接口——I/O Server,能方便地连接到罗克韦尔的PLC上。

    4.3数据库访问
      数据库是系统管理的工具,也是工作报表的数据来源。目前,在大、中型集散控制系统中被广泛采用的数据库管理软件有Oracle、SQL Server、Informix或报表制作工具等。本系统采用了Microsoft Excel 2000报表制作工具,如图6所示。

    图6:数据管理界面


    4.4系统安全
      系统安全问题是每一个操作站软件设计人员必须考虑的,本系统操作软件为Windows NT Server,操作系统本身稳定可靠,具有很高的安全性,InTouch可以通过帐号管理机制,限制不同人员的访问权限,来实现系统安全。
      在本系统中共设置了2个级别的访问权限,分为工程师级、操作工级。工程师级的权限最高,可以修改系统参数,画面组态;实时监控。操作工级的权限较低,只能实时监控。

    5.方案总结
      二氧化碳膨胀烟丝生产线采用该监控系统后,经过3年多时间的运行,维修人员可以直接从上位机的报警信息中迅速进行故障诊断,查找出故障点,指导了维修人员的工作,缩短了设备维修时间,提高了设备的有效作业率。同时,利用InTouch开发的上位机监控程序功能完善,综合性强,人机界面美观友好,操作方便。

    作者简介:孙青,男,1972出生。1994年毕业于西北工业大学计算机应用专业,主要从事工业自动化控制系统的维护工作。
    参考文献
    ⒈ 控制网系统概貌 V1.5 罗克韦尔自动化
    ⒉ 设备网产品概貌 罗克韦尔自动化
    ⒊ ControlLogix系统用户手册 罗克韦尔自动化
    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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