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(xiàng)目實(shí)例證明了iFix監(jiān)控軟件在自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：iFix，opc，集中監(jiān)控

1 引言

青島卷煙廠易地技改項(xiàng)目制絲線自動(dòng)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(dòng)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(jì)算機(jī)圖形處理、視頻、網(wǎng)絡(luò)、通訊、狀態(tài)檢測(cè)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(jì)，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(shí)，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(jí)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(jì)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(jì)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(tái)，其中國際先進(jìn)設(shè)備30余臺(tái)。昆船公司擁有國家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心、自動(dòng)化物流實(shí)驗(yàn)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(jì)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(xiàng)目構(gòu)成

青島卷煙廠易地技改項(xiàng)目制絲線自動(dòng)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(dòng)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(duì)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(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(bào)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(duì)關(guān)鍵設(shè)備完好狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)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(jì)數(shù)據(jù)報(bào)表和各種分析圖表。

3 項(xiàng)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(gè)車間級(jí)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(gè)車間級(jí)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(gè)環(huán)路都正常時(shí)，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(shí), 失效方向的數(shù)據(jù)會(huì)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(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。監(jiān)控計(jì)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(shí)數(shù)據(jù)，保證MES直接得到實(shí)施數(shù)據(jù)之外，對(duì)監(jiān)控計(jì)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(shí)監(jiān)控計(jì)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(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)下屬的西門子工廠自動(dòng)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(dòng)的辦法來管理整個(gè)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(xiàng)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(xiàng)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(duì)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(dòng)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(gè)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(chǔ)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(cè)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?

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艿捻撁妗Ｓ捎谠撓到y(tǒng)未配置iHistorian，所以系統(tǒng)設(shè)置兩臺(tái)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(jì)算機(jī)將現(xiàn)場采集的主要數(shù)據(jù)定時(shí)匯總存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，提供制絲線控制系統(tǒng)對(duì)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(shí)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(jì)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艿捻撁妗Ｍㄟ^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(tái)的表現(xiàn)形式都是簡單清晰的圖形界面，后臺(tái)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(gè)流程的向?qū)ы撁妫?