iFIX 在煙廠集中監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

廖 歡

（四川煙草工業(yè)公司什邡分廠，四川 什邡 618400）

引 言

隨著企業(yè)工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，各行業(yè)的廠家都競(jìng)相投入先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備以求在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，其中在煙草企業(yè)中表現(xiàn)尤為突出，煙草企業(yè)制絲線的自動(dòng)化水平從一方面也反映出煙草企業(yè)自動(dòng)化水平的高低。制絲線電氣控制系統(tǒng)已由早期的繼電邏輯系統(tǒng)升級(jí)為以高性能的新型PLC 和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為代表的新型控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)的升級(jí)必然積極地帶動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)代監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)論是在界面質(zhì)量還是在系統(tǒng)功能方面都有了大幅度的提升。長(zhǎng)城雪茄煙廠制絲線集中監(jiān)控系統(tǒng)中采用SIEMENS 公司PLC 作為主控系統(tǒng)，上位集中監(jiān)控系統(tǒng)采用了SIEMSNS 公司W(wǎng)INCC 組態(tài)軟件和GE（Intellution）公司的iFix 組態(tài)軟件作為系統(tǒng)主要開(kāi)發(fā)軟件。本文將以該系統(tǒng)為例主要介紹基于iFix 的集中監(jiān)控系統(tǒng)在雪茄煙制絲線中的應(yīng)用。

1 長(zhǎng)城雪茄煙廠制絲線特點(diǎn)

制絲線工藝布局相對(duì)集中，各處理段既相對(duì)獨(dú)立又互相聯(lián)系，是典型的流程型生產(chǎn)系統(tǒng)。生產(chǎn)系統(tǒng)主要由輸送設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備和加工設(shè)備組成，負(fù)責(zé)對(duì)煙葉、煙梗等物料的加工處理。各處理段的生產(chǎn)過(guò)程又由多個(gè)工序組成，各工序連續(xù)運(yùn)行，對(duì)物料進(jìn)行加工和處理，經(jīng)處理后的物料在物理和化學(xué)特性上滿足該工序的工藝要求。

長(zhǎng)城雪茄煙廠整個(gè)生產(chǎn)流程主要包括打葉處理、煙葉處理和煙梗處理三大部分，其中打葉處理部分包括了打葉風(fēng)分、片煙復(fù)烤、片煙裝箱等處理段，煙葉處理部分包括了葉片處理、葉絲處理、混絲處理等處理段，煙梗處理部分包括了梗處理、梗絲處理等處理段。

2 系統(tǒng)的構(gòu)成

制絲線集中監(jiān)控系統(tǒng)主要由電氣控制層和監(jiān)控層組成，主要完成對(duì)制絲生產(chǎn)線的集中監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、信息集成等功能。長(zhǎng)城雪茄煙廠制絲線設(shè)備種類和獨(dú)立系統(tǒng)種類繁多、控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)類型都較為復(fù)雜，為集中控制和信息集成都帶來(lái)了很大的難度。

電氣控制層主要完成生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制、工藝指標(biāo)控制和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集以及接收監(jiān)控系統(tǒng)指令、按照指令控制設(shè)備完成生產(chǎn)的功能。作為集中監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)的電氣控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的PLC 和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與電控系統(tǒng)相連，通過(guò)與電控系統(tǒng)的通訊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)管理功能。監(jiān)控系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)操作站和中央監(jiān)控系統(tǒng)組成。集中監(jiān)控系統(tǒng)建立在基于iFix 系統(tǒng)Server/Client 技術(shù)和獨(dú)立SCANDA 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，完成對(duì)整個(gè)制絲線生產(chǎn)過(guò)程集中監(jiān)控和集中管理功能的自動(dòng)化系統(tǒng)。

2.1 iFIX 在I/O 服務(wù)器的應(yīng)用

在中央控制室設(shè)置了兩臺(tái)采用了iFix 系統(tǒng)Server/Client 技術(shù)和冗余功能的高性能服務(wù)器承擔(dān)了數(shù)據(jù)通訊、采集的所有任務(wù)，為集中監(jiān)控系統(tǒng)中的作為客戶端的監(jiān)控計(jì)算機(jī)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。在I/O 服務(wù)器上安裝了PROFINET 和以太網(wǎng)通訊接口卡。

使用iFIX 的分布式、Server/Client 結(jié)構(gòu)，添加新的節(jié)點(diǎn)十分簡(jiǎn)單，只需將新的服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)上即可。添加或更改數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)只需在數(shù)據(jù)源進(jìn)行更改，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)地更新整個(gè)系統(tǒng)。每一節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的用戶都是可見(jiàn)的。在系統(tǒng)中添加客戶和服務(wù)器簡(jiǎn)單明了、無(wú)需更改系統(tǒng)中其他節(jié)點(diǎn)的設(shè)置。iFIX 提供了強(qiáng)大而靈活的多重冗余功能，保證系統(tǒng)的不間斷監(jiān)控， 包括備份SCADA 服務(wù)器、LAN 冗余以及利用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)服務(wù)器和iFIX 診斷顯示程序監(jiān)視、控制網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)。此外，在主服務(wù)器和備用服務(wù)器同時(shí)啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)，iFIX 實(shí)現(xiàn)報(bào)警同步，避免對(duì)同一報(bào)警的重復(fù)響應(yīng)。在主要的I/O 服務(wù)器停機(jī)時(shí)，備份服務(wù)器將自動(dòng)接替主服務(wù)器的所有工作。

2.2 iFix 數(shù)據(jù)采集流程

iFix 運(yùn)用I/O 驅(qū)動(dòng)程序從設(shè)備中讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，每個(gè)I/O 驅(qū)動(dòng)程序支持相應(yīng)的硬件和通訊協(xié)議。本系統(tǒng)中配置有AB 和SIEMENS 兩個(gè)公司的控制產(chǎn)品，因此主要采用了ControlNet 網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP 工業(yè)以太網(wǎng)兩種網(wǎng)絡(luò)與電控系統(tǒng)進(jìn)行通訊，分別使用ABR 和S7 通訊I/O 驅(qū)動(dòng)程序。iFix 組態(tài)軟件首先通過(guò)ABR 和S7 I/O 驅(qū)動(dòng)程序接口從現(xiàn)場(chǎng)PLC 數(shù)據(jù)區(qū)中獲取數(shù)據(jù)并存入 DIT 驅(qū)動(dòng)程序映像表中 (驅(qū)動(dòng)程序映像表在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)實(shí)際上是一塊內(nèi)存區(qū) )；通過(guò) SAC 程序從DIT 表中獲取數(shù)據(jù)并寫(xiě)入iFix 的過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)(PDB)；應(yīng)用軟件 (如 iFix 的畫(huà)面運(yùn)行程序、報(bào)表生成程序等 )都通過(guò)訪問(wèn)過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取來(lái)生產(chǎn)過(guò)程的信息。這樣就可以實(shí)現(xiàn)在工業(yè)流程畫(huà)面上動(dòng)態(tài)地顯示現(xiàn)場(chǎng)各過(guò)程硬件的運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)據(jù)也可以按相反的順序?qū)懟噩F(xiàn)場(chǎng)過(guò)程硬件，執(zhí)行控制操作。

3 集中監(jiān)控系統(tǒng)與生產(chǎn)管理層系統(tǒng)的接口

iFIX 全面支持ODBC、SQL 和 API 接口，而且還內(nèi)嵌了VBA 作為操作對(duì)象的通用腳本語(yǔ)言，為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)和信息集成的實(shí)現(xiàn)成為可能，也為集中監(jiān)控系統(tǒng)管控一體化的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

基于iFix 的集中集中監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程如下圖所示：

iFix 的數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)；應(yīng)用模塊對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控；數(shù)據(jù)管理模塊和應(yīng)用模塊可以對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作；iWeb 產(chǎn)品從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)提供生產(chǎn)過(guò)程的WEB 瀏覽服務(wù)。

3.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)接口

集中監(jiān)控系統(tǒng)按照牌號(hào)、批次、班次等條件統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程的投料量、產(chǎn)量、原材料消耗等信息，向上層生產(chǎn)管理系統(tǒng)上報(bào)數(shù)據(jù)。

3.2 工藝數(shù)據(jù)接口

為了便于進(jìn)行具體的工藝分析，幫助煙草企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，集中監(jiān)控系統(tǒng)將自動(dòng)采集生產(chǎn)過(guò)程中各關(guān)鍵點(diǎn)工藝數(shù)據(jù)，存入工藝歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，并為其他系統(tǒng)（包括生產(chǎn)指揮調(diào)度系統(tǒng)和質(zhì)量、工藝分析系統(tǒng)）提供了可靠的數(shù)據(jù)接口，為工藝、質(zhì)量分析系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

iFIX 全面支持ODBC API 接口，可直接把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)寫(xiě)入一個(gè)或多個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。另外，iFIX 還可讀寫(xiě)、刪除關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，并可從關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)寫(xiě)回到iFIX 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。利用iFIX 的SQT 和SQD 數(shù)據(jù)塊以及數(shù)據(jù)庫(kù)和ODBC 接口，iFIX就可以自動(dòng)完成工藝數(shù)據(jù)上傳或存儲(chǔ)任務(wù)。

3.3 設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)

根據(jù)制絲線各工藝段的控制特點(diǎn)和工藝特點(diǎn)，將各工藝段劃分為若干個(gè)區(qū)域，分別統(tǒng)計(jì)各區(qū)域的運(yùn)行時(shí)間、故障時(shí)間、停機(jī)時(shí)間等數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)存入運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。為生產(chǎn)線故障分析、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)提供參考。

3.4 貯料數(shù)據(jù)

在制絲線生產(chǎn)過(guò)程中，配置了多組功能和結(jié)構(gòu)都不盡相同的儲(chǔ)柜，為了使物料充分地均勻水份和對(duì)香糖料的吸收，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求物料需在貯柜中存貯一定的時(shí)間。集中監(jiān)控系統(tǒng)分別對(duì)各貯柜的進(jìn)料、儲(chǔ)料時(shí)間、物料信息、存料量等信息都作了詳細(xì)準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)，為操作人員和上層生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供了詳細(xì)的物料信息，為煙廠更好的安排生產(chǎn)計(jì)劃、進(jìn)行合理的調(diào)度提供了重要參考。

3.5 生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度

根據(jù)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度，集中監(jiān)控系統(tǒng)接收生產(chǎn)管理層系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃指令，集中監(jiān)控系統(tǒng)將按照生產(chǎn)計(jì)劃指令進(jìn)行生產(chǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

長(zhǎng)城雪茄煙廠集中監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)制絲線所有生產(chǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了集中監(jiān)控，極大地提高了制絲線的自動(dòng)化水平。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，提高了制絲線的工作效率、減少了人員需求、降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低了生產(chǎn)成本，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。從片煙大葉到成品煙絲交卷接包車間生產(chǎn)使用，生產(chǎn)信息流貫穿整個(gè)生產(chǎn)車間；從生產(chǎn)任務(wù)下達(dá)到結(jié)束生產(chǎn)后的數(shù)據(jù)上報(bào)和工藝數(shù)據(jù)的統(tǒng)記錄全過(guò)程實(shí)現(xiàn)了無(wú)紙化作業(yè)；通過(guò)集中監(jiān)控系統(tǒng)的橋梁和中樞作用，將上層管理系統(tǒng)和下層控制系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，真正實(shí)現(xiàn)了制絲車間的全線自動(dòng)化，為長(zhǎng)城雪茄煙廠建設(shè)現(xiàn)代化企業(yè)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

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