信息化控制系統(tǒng)制絲中控室的應(yīng)用

崔伯樂

【摘要】 隨著計算機(jī)通訊技術(shù)、科學(xué)技術(shù)與各種IT技術(shù)的快速發(fā)展。使得很多先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，例如XML、中間件、OPC協(xié)議、數(shù)據(jù)庫等。它們的出現(xiàn)，極大的優(yōu)化了工業(yè)生產(chǎn)模式，使現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)更加自動化、智能化。所有的現(xiàn)代化大型的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)無不需要建立在這些技術(shù)基礎(chǔ)之上。

【關(guān)鍵詞】 中間件 XML OPC 信息通信

制絲車間中控室，是我廠技術(shù)改造中最重要的一部分。為滿足我廠每年40萬箱以上的產(chǎn)量，現(xiàn)在的中控室要實現(xiàn)煙絲加工過程中的信息化、智能化、自動化。制絲車間中控室的作用已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了之前工作范圍。制絲車間一共有5條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線又分為多個加工中心，所以每天的工單多達(dá)上百條。生產(chǎn)工單中包含煙牌批次、編碼以及各種生產(chǎn)控制中的參數(shù)，工單中的這些信息就需要通過XML文檔傳送給中控室，中控室再對XML文檔進(jìn)行解析，獲得文檔中的信息參數(shù)。這么多工單，我們需要準(zhǔn)確的下發(fā)到每個生產(chǎn)單元。因此我們需要一個制絲管理系統(tǒng)，對這些工單進(jìn)行分派、更新以及與上層的生產(chǎn)管理部通信。我們需要通過各種技術(shù)手段來實現(xiàn)如上所有所有功能。首先由MES制作工單通過中間件（西門子 DIS）以異步方式下發(fā)工單；工單以XML文檔為載體；對XML文檔解析與工單信息控制的程序通過C#.NET.寫在制絲管理系統(tǒng)中；最后工單信息再通過OPC協(xié)議發(fā)送到底層PLC中，參加到生產(chǎn)控制中。

一、制絲車間信息化

1.1 工單生產(chǎn)流程

工單來源自MES系統(tǒng)，以XML文檔為載體通過中間件下發(fā)到制絲管理系統(tǒng)。通過制絲管理系統(tǒng)對XML文檔進(jìn)行解析，在通過OPC協(xié)議發(fā)送到底層PLC，參與到生產(chǎn)控制中。流程如圖1所示。

1.2 XML文檔簡介

1.2.1 XML文檔定義

可擴(kuò)展標(biāo)記語言（Extensible Markup Language，XML），用于標(biāo)記電子文件使其具有結(jié)構(gòu)性的標(biāo)記語言，可以用來標(biāo)記數(shù)據(jù)、定義數(shù)據(jù)類型，是一種允許用戶對自己的標(biāo)記語言進(jìn)行定義的源語言。XML是標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言 （SGML）的子集，非常適合 Web 傳輸。XML 提供統(tǒng)一的方法來描述和交換獨(dú)立于應(yīng)用程序或供應(yīng)商的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

1.2.2 XML文檔結(jié)構(gòu)

XML 文檔必須包含根元素。該元素是所有其他元素的父元素。XML 文檔中的元素形成了一棵文檔樹。這棵樹從根部開始，并擴(kuò)展到樹的最底端。如圖2所示。

1.3 中間件簡介

1.3.1 什么是中間件

中間件是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源。中間件位于客戶機(jī)/ 服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計算機(jī)資源和網(wǎng)絡(luò)通訊。是連接兩個獨(dú)立應(yīng)用程序或獨(dú)立系統(tǒng)的軟件。通過中間件，應(yīng)用程序可以工作于多平臺或 OS 環(huán)境。

1.3.2 中間件的特點

通訊程序可在不同的時間運(yùn)行 程序不在網(wǎng)絡(luò)上直接相互通話，而是間接地將消息放入消息隊列，因為程序間沒有直接的聯(lián)系。所以它們不必同時運(yùn)行。消息放入適當(dāng)?shù)年犃袝r，目標(biāo)程序甚至根本不需要正在運(yùn)行；即使目標(biāo)程序在運(yùn)行，也不意味著要立即處理該消息。對應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)沒有約束 在復(fù)雜的應(yīng)用場合中，通訊程序之間不僅可以是一對一的關(guān)系，還可以進(jìn)行一對多和多對一方式，甚至是上述多種方式的組合。多種通訊方式的構(gòu)造并沒有增加應(yīng)用程序的復(fù)雜性。

1.4 OPC協(xié)議的誕生

OPC全稱是Object Linking and Embedding（OLE） for Process Control，它的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場過程控制應(yīng)用建立了橋梁。在過去，為了存取現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，每一個應(yīng)用軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數(shù)。由于現(xiàn)場設(shè)備的種類繁多，且產(chǎn)品的不斷升級，往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來了巨大的工作負(fù)擔(dān)。通常這樣也不能滿足工作的實際需要，系統(tǒng)集成商和開發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動程序。在這種情況下，OPC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。

二、中控室信息化控制系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 XML文檔定義

首先MES將制作好的工單發(fā)送到中間件中，這些文檔暫存在中間件內(nèi)，供制絲管理系統(tǒng)隨時獲取。工單形式的體現(xiàn)，如圖3所示。

2.2 制絲管理系統(tǒng)對XML文檔的解析

制絲管理系統(tǒng)是基于C#.NET語言編寫的，系統(tǒng)分為：33個項目組成。其中負(fù)責(zé)XML文檔解析的程序?qū)懺诹俗鳂I(yè)服務(wù)項目中， 程序中定義了NetConnector_OnMessageNotificationEvent為接收工單的一個事件的函數(shù)，此段程序中用到了用戶自定義的方法rpxml.PlanExp（），通過此方法對XML進(jìn)行相關(guān)的解析，得到工單的全部信息。

2.3 工單下發(fā)

同上一小節(jié)，工單下發(fā)的功能寫在制絲管理系統(tǒng)的ProductJob項目中。我們再看一下程序代碼，如圖4所示。

獲得所需要的所有信息后，就可以下發(fā)工單，并且返回下發(fā)成功的信號“true”，如圖5所示。

三、總結(jié)

制絲車間中控室信息控制系統(tǒng)通過對XML文檔的解析，獲得生產(chǎn)控制參數(shù)，在經(jīng)過制絲管理系統(tǒng)進(jìn)行分析運(yùn)算，分派到對應(yīng)的PLC中。最終實現(xiàn)整個過程自動化，標(biāo)準(zhǔn)化，準(zhǔn)確化，智能化。

在整個北京卷煙廠信息控制系統(tǒng)中，只是一個分支。本文只簡單的論述了中控室接收來自MES的工單，及解析工單后下發(fā)到底層PLC。這些只是整個系統(tǒng)的冰山一腳。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 范春梅. 《XML基礎(chǔ)教程》. 人民郵電出版社

[2] 胡忠德. 《基于OPC技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)》. 自動化技術(shù)與應(yīng)用

[3] 李純蓮. 《C#.NET實用教程》. 電子工業(yè)出版社