基于Factory Talk View Studio堆垛機(jī)在線報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

唐寧

（四川中煙工業(yè)責(zé)任有限公司西昌卷煙廠設(shè)備管理科 四川省涼山彝族自治州西昌市 615000）

堆垛機(jī)自動(dòng)化集成度高，該設(shè)備廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，用于貨物或原料的出入庫(kù)區(qū)輸送任務(wù)，控制精準(zhǔn)，效率高，簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，降低勞動(dòng)力成本。但由于堆垛機(jī)長(zhǎng)時(shí)間高效、滿負(fù)荷運(yùn)行，堆垛機(jī)逐漸發(fā)生設(shè)備故障，諸如檢測(cè)元件損壞、貨物超差、位置過(guò)極限、行走提升不到位、貨物探測(cè)異常、通訊異常等故障。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，作業(yè)人員只能通過(guò)停機(jī)進(jìn)入庫(kù)區(qū)查明故障點(diǎn)和故障原因，對(duì)癥解決問(wèn)題，處理故障后恢復(fù)正常運(yùn)行。此過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，時(shí)常影響設(shè)備正常運(yùn)行。本文提出一種在線報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，基于FactoryTalk View Studio 工控軟件系統(tǒng)，在需要的場(chǎng)合合理設(shè)計(jì)配置監(jiān)測(cè)程序，包括工作現(xiàn)場(chǎng)和辦公區(qū)等，作業(yè)人員能夠全天候監(jiān)測(cè)堆垛機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)和報(bào)警情況，當(dāng)堆垛機(jī)發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警，同時(shí)能夠及時(shí)跟蹤堆垛機(jī)報(bào)警發(fā)生原因和故障點(diǎn)，以致及時(shí)處理故障，減少設(shè)備待機(jī)待產(chǎn)和維護(hù)時(shí)間。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)方案

對(duì)于堆垛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)中實(shí)時(shí)報(bào)警和監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，目前可以采用兩種方式進(jìn)行，其中一種是采用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)人機(jī)界面，采用此方式的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不需要涉及編程語(yǔ)言即可完成，但是界面較簡(jiǎn)單，大多采用按鈕和指示燈顯示等完成；另一種就是采用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)，此方法采用的時(shí)計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)句編程，采集信息，以VB、VC++、v#為編程語(yǔ)言，設(shè)計(jì)可視化界面，設(shè)備動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程都能夠直接反映到界面內(nèi)，但開(kāi)發(fā)較前者復(fù)查，周期較長(zhǎng)。本文提出一種方式，通過(guò)采用與羅克韋爾PLC 控制系統(tǒng)配套的組態(tài)開(kāi)發(fā)環(huán)境FactoryTalk View Studio(簡(jiǎn)稱FTV)設(shè)計(jì)觸摸屏程序或開(kāi)發(fā)上位機(jī)人機(jī)交互應(yīng)用界面，采用Ethernet 網(wǎng)絡(luò)通訊，PLC 可編程控制器與觸摸屏或PC 機(jī)通信，實(shí)時(shí)采集PLC 內(nèi)部繼電器標(biāo)簽TAG 數(shù)據(jù)。用戶使用應(yīng)用程序，對(duì)堆垛機(jī)報(bào)警信息，狀態(tài)信息，位置信息，以及各電氣元件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，詳細(xì)顯示在交互界面上，達(dá)到在線監(jiān)測(cè)的目的。

該設(shè)計(jì)包括兩個(gè)具體的部分：報(bào)警信息反饋和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)。報(bào)警信息主要是對(duì)堆垛機(jī)出現(xiàn)的各類報(bào)警信息的數(shù)據(jù)采集，并在界面能夠具體直觀顯示出來(lái)，主要體現(xiàn)在堆垛機(jī)超速報(bào)警、超差報(bào)警、位置報(bào)警、通訊報(bào)警、超時(shí)報(bào)警、探貨報(bào)警、行走提升不到位報(bào)警、極限報(bào)警等。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)，即設(shè)備運(yùn)行情況的各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)，包括通過(guò)界面能夠了解設(shè)備的運(yùn)行待機(jī)狀態(tài)、設(shè)備升降狀態(tài)、設(shè)備行走狀態(tài)、設(shè)備當(dāng)前列層狀態(tài)、變頻器參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備電氣元件有無(wú)效狀態(tài)等。

1.2 使用Factory Talk View Studio 建立人機(jī)界面工程

FactoryTalk View Studio(簡(jiǎn)稱 FTV Studio)集成了兩種可編輯的開(kāi)發(fā)環(huán)境FactoryTalk View SE(簡(jiǎn)稱 FTV SE)和FactoryTalk View ME（簡(jiǎn)稱 FTV ME）。一種是在工業(yè)PC 機(jī)上建立人機(jī)界面應(yīng)用的開(kāi)發(fā)環(huán)境在另一種是開(kāi)發(fā)觸摸屏人機(jī)界面應(yīng)用的開(kāi)發(fā)環(huán)境。一共有三種開(kāi)發(fā)方式，網(wǎng)絡(luò)分布式、本地站點(diǎn)一級(jí)觸摸屏版本。這三種開(kāi)發(fā)方式下的工程程序可以根據(jù)需求互相移植，并且不影響使用功能，可以同時(shí)滿足不同操作人的不同要求。FTV SE 和 FTV ME 應(yīng)用程序，其報(bào)警管理更高效、安裝更簡(jiǎn)單，建立OPC 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽數(shù)據(jù)公用，節(jié)約數(shù)據(jù)資源。FTV Studio 軟件可在單一系統(tǒng)中支持更多НMI 客戶端和服務(wù)器，從而擴(kuò)大了支持FactoryTalk View SE 報(bào)警子系統(tǒng)FactoryTalk 報(bào)警和事件的系統(tǒng)規(guī)模。FTV Studio 軟件繼承了FTV SE 和 FTV ME 兩種程序的功能，工程包可以打包移植，從而縮短同時(shí)開(kāi)發(fā)兩種人機(jī)交互界面的開(kāi)發(fā)周期。在設(shè)計(jì)功能方面，F(xiàn)TV Studio 設(shè)計(jì)環(huán)境具有全新查找和替換功能，用戶可針對(duì)НMI 和全局對(duì)象顯示畫(huà)面，在多個(gè)服務(wù)器和畫(huà)面范圍內(nèi)查找和替換標(biāo)簽或字符串。FTV Studio 開(kāi)發(fā)環(huán)境具備全新的網(wǎng)絡(luò)選件，可使單一計(jì)算機(jī)НMI 更好地與FactoryTalk Нistorian SE 和ME 軟件等產(chǎn)品集成。全新的FTV SE Station 軟件聯(lián)網(wǎng)后，用戶可以直接在操作員工作站瀏覽FactoryTalk Нistorian SE 服務(wù)器，選擇標(biāo)簽并查看這些標(biāo)簽的歷史信息。

1.3 通訊建立

該報(bào)警監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)主要是以羅克韋爾組態(tài)通信為基礎(chǔ)，運(yùn)用羅克韋爾RSlinx 通訊管理軟件建立DDE 和OPC 通訊，配置Ethernet 通訊環(huán)網(wǎng)，可識(shí)出網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備層各種設(shè)備，包括可編程控制器plc,變頻器、遠(yuǎn)程模塊、觸摸屏、編碼器等終端設(shè)備。RSLinx包 含 了RsLinx lite, RSLinx single node, RSLinx Professional, RSLinx Gateway。首先是RSLinx lite,應(yīng)用于組態(tài)設(shè)備硬件和plc 編程通訊；RSLinx Professional 是最為廣泛使用的,它的功能是建立OPC 和DDE 服務(wù)器以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的檢查搜索；RSLinx Gateway 是最功能最完全的版本,它支持遠(yuǎn)程 OPC,有時(shí)候可以這樣理解：一臺(tái)裝有RSLinx 通訊管理軟件的的計(jì)算機(jī)當(dāng)做一個(gè)網(wǎng)關(guān)，通過(guò)該網(wǎng)關(guān)訪問(wèn)PLC 內(nèi)部?jī)?chǔ)存和繼電器狀態(tài)，是我們進(jìn)行組態(tài)時(shí)遠(yuǎn)程訪問(wèn)的必備軟件。

本文中使用opc 通訊，建立Ethernet 網(wǎng)絡(luò)將各模塊設(shè)備組入同一個(gè)IP 段中，使用RSLinx 通訊管理軟件可以掃描出各設(shè)備和進(jìn)行查看時(shí)候有效。接下來(lái)使用DeviceNet 通訊，使用1756DNB 模塊將可編程控制器機(jī)架上及其系統(tǒng)中各個(gè)模塊組網(wǎng)，建立一整套通訊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊完全建立。本文中使用FactoryTalk View Studio 進(jìn)行組態(tài)和觸摸屏設(shè)計(jì)時(shí)，既可以使用opc通訊，也可以設(shè)置RSLinx Enterprise 服務(wù)器來(lái)建立通訊。

圖1：堆垛機(jī)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)

圖2：堆垛機(jī)故障恢復(fù)平均時(shí)間

1.4 監(jiān)控程序設(shè)計(jì)

采用FactoryTalk View Studio 進(jìn)行人機(jī)界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)НMI 項(xiàng)目包的建立，主要是通過(guò)實(shí)時(shí)讀取PLC 程序中標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)的。首先我們要新建立一個(gè)項(xiàng)目，根據(jù)用戶需要選擇項(xiàng)目的類型，本文中設(shè)計(jì)的報(bào)警監(jiān)控程序可以放在網(wǎng)絡(luò)中各環(huán)節(jié)，用戶包括操作層面、維修層面以及管理層面，因此選擇建立SE 網(wǎng)絡(luò)分布式項(xiàng)目，同時(shí)考慮到使用站點(diǎn)本地操作，也建立ME 觸摸屏程序。其次確定項(xiàng)目配置選擇，確定需求，同時(shí)選擇OPC 服務(wù)器和RSLinx Enterprise，建立通訊服務(wù)、區(qū)域服務(wù)。在項(xiàng)目類中建立НMI 標(biāo)簽組，圖形顯示組，在圖形界面中設(shè)計(jì)故障模塊、按鈕實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)顯示、畫(huà)面設(shè)計(jì)、布局規(guī)劃等。本文中，主要采用畫(huà)面動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，將堆垛機(jī)的報(bào)警狀通過(guò)顏色變化反映出來(lái)。建立報(bào)警設(shè)置，通過(guò)邏輯與控制設(shè)置，利用圖形庫(kù)選擇合理可用的模塊，把握全局對(duì)象，可設(shè)置НMI 標(biāo)簽報(bào)警、配方、參數(shù)等，采用合理的邏輯與控制，最終實(shí)現(xiàn)功能。

設(shè)計(jì)圖形文件時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝設(shè)備布局是十分必要的，不僅可以確認(rèn)功能要求，也能夠增加管理使用者對(duì)人家界面可識(shí)別性。本文中我們沒(méi)有采用傳統(tǒng)圖形界面中使用的按鈕、指示燈等顯示，而是采用程序編輯與圖形按鈕結(jié)合的方式。既要求功能設(shè)計(jì)，也進(jìn)行圖形人性化可識(shí)別設(shè)計(jì)，建立3D動(dòng)態(tài)畫(huà)面。既能夠滿足功能需求，又能夠提高可識(shí)別性能，提高了對(duì)堆垛機(jī)報(bào)警和運(yùn)行動(dòng)態(tài)的快速識(shí)別。

設(shè)計(jì)生成的圖形文件，通過(guò)配置，既可以應(yīng)用于FactoryTalk View SE 開(kāi)發(fā)的pc 機(jī)電腦上，使用鼠標(biāo)鍵盤(pán)操作；也可以將圖形文件加載應(yīng)用于FactoryTalk View ME 中，通過(guò)在RSLinx Enterprise服務(wù)器修改參數(shù)名，修改配置即可運(yùn)用。在需求范圍內(nèi)，兼具SE與ME 使用環(huán)境的合理性配置，縮短開(kāi)發(fā)周期。

2 對(duì)策實(shí)施

進(jìn)行組態(tài)聯(lián)網(wǎng)后，將設(shè)計(jì)好的報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用程序以及項(xiàng)目包一起拷貝至需要監(jiān)測(cè)控電腦或者觸摸屏內(nèi)中，然后啟用FactoryTalk View Studio 還原工程功能，還原后生成EXE 文件，然后在PC 機(jī)上打開(kāi)應(yīng)用或者直接啟動(dòng)觸摸屏自動(dòng)加載人機(jī)交互界面，進(jìn)行報(bào)警、狀態(tài)監(jiān)控。見(jiàn)圖1。

3 效果驗(yàn)證

報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入使用后，進(jìn)行6 個(gè)月的跟蹤，對(duì)監(jiān)控程序?qū)崟r(shí)監(jiān)控能力進(jìn)行分析，堆垛機(jī)報(bào)警信息有效性為100%,堆垛機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到100%。設(shè)備故障預(yù)判準(zhǔn)確度達(dá)到85.7%，堆垛機(jī)故障恢復(fù)平均時(shí)間降低9.7min，如圖2。

4 結(jié)語(yǔ)

基于FactoryTalk View Studio 堆垛機(jī)在線報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用Ethernet 環(huán)網(wǎng)式可靠穩(wěn)定，是一種比成熟應(yīng)且較穩(wěn)定的通訊方案，通過(guò)利用RSLinx 通訊配置，將所有設(shè)備層設(shè)備設(shè)置在同一個(gè)網(wǎng)段，便于檢查和系統(tǒng)管理。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)堆垛機(jī)報(bào)警信息和運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行故障預(yù)判，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)堆垛機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而滿足高架庫(kù)穩(wěn)定運(yùn)行的要求?；贔actoryTalk View Studio 堆垛機(jī)在線報(bào)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，改善了設(shè)備運(yùn)行的效率和提高作業(yè)人員對(duì)故障的識(shí)別率，使作業(yè)人員熟練掌握了組態(tài)軟件和編程軟件，同時(shí)提高了創(chuàng)新解決問(wèn)題的能力。