基于IFI X的玻璃配料SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

李瑞 劉超

中國(guó)建材國(guó)際工程集團(tuán)有限公司 安徽 蚌埠 233018

引言

SCADA系統(tǒng)就是一種集成化的數(shù)據(jù)監(jiān)控及采集體系，它又叫作計(jì)算機(jī)四遙技術(shù)，在玻璃生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。玻璃的生產(chǎn)過程對(duì)配料的要求比較高，需要精確到原料的配比，還需要監(jiān)控生產(chǎn)的過程，這就是工藝對(duì)配料控制系統(tǒng)最基本的要求，基于此，我們需要運(yùn)用到SCADA系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的創(chuàng)建，可以有效實(shí)現(xiàn)分布式站點(diǎn)管理，對(duì)生產(chǎn)管理工作的質(zhì)量進(jìn)行有效提升，為玻璃行業(yè)的安全生產(chǎn)提供一定的保障。

1 SCADA系統(tǒng)構(gòu)成及原理

1.1 SCADA系統(tǒng)構(gòu)成

1.1.1 SCADA系統(tǒng)上位機(jī)構(gòu)成。服務(wù)器：服務(wù)器主要包括冗余實(shí)時(shí)以及歷時(shí)服務(wù)器、UPS時(shí)鐘服務(wù)器、WEB以及O計(jì)算機(jī)服務(wù)器。①SCADA實(shí)時(shí)/歷時(shí)的服務(wù)器。前者主要運(yùn)用一主一備，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)運(yùn)行的模式。主服務(wù)器通過某種特定數(shù)據(jù)的復(fù)制方式（主要就當(dāng)?shù)豐CADA系統(tǒng)的服務(wù)器），以及通過TCP/IPO計(jì)算機(jī)這一通訊形式（主要針對(duì)每一個(gè)站控控制器），和站控體系進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，應(yīng)該上傳至調(diào)控中心的主服務(wù)器當(dāng)中。所以，它可以有效地整合站控的體系當(dāng)中的全部信息，從而有效概覽和監(jiān)控站場(chǎng)中的全部數(shù)據(jù)。為能夠保證數(shù)據(jù)安全備份，在主服務(wù)器中歷史的一些數(shù)據(jù)，能夠一起被放入一個(gè)鏡像磁盤的陣列中。②UPS時(shí)鐘服務(wù)器。主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器時(shí)間中的計(jì)算機(jī)保持同步。③WEB和O計(jì)算機(jī)的服務(wù)器。主要運(yùn)用到與第三方數(shù)據(jù)展開交換的工作，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信息一體化重要的設(shè)備。

工程師站：①計(jì)算機(jī)S工程站。其主要的功能就是完成對(duì)所有站點(diǎn)計(jì)算機(jī)S體系程序的組態(tài)。②ESD工程師站。其主要功能為對(duì)ESD體系的相關(guān)程序的組態(tài)，通過玻璃生產(chǎn)此因果的設(shè)計(jì)，從而能夠完成四級(jí)關(guān)斷的有效編寫。在應(yīng)急的條件之下，需要通過WORKPLACE的形式，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)單站、單口氣井遠(yuǎn)程的關(guān)斷。

通信網(wǎng)絡(luò)：為了能夠保證工控網(wǎng)絡(luò)的安全性，玻璃行業(yè)需要運(yùn)用自創(chuàng)的千兆光纖環(huán)網(wǎng)（如下圖1所示）。使用A/B雙網(wǎng)備用鏈路。

圖1 SCADA系統(tǒng)工業(yè)環(huán)網(wǎng)

1.1.2 SCADA系統(tǒng)下位機(jī)構(gòu)成?？刂破鳎壕褪怯?jì)算機(jī)S的中心。我們用到的就是AC800M體系的控制器，每一個(gè)控制器的單元物理當(dāng)中，主要包括兩部分:底座以及過程處理單元。在工作過程當(dāng)中，其中一個(gè)作為主控制器，另外一個(gè)作為冗余控制器。主控制器單元控制整個(gè)過程數(shù)據(jù)，在主控制器存在一定的問題時(shí)，備份的控制器隨時(shí)均可以準(zhǔn)備接換主控制器。在切換的過程中輸出被凍結(jié)，保持不變[1]。

繼電器：作為一種電子控制的器件，繼電器有著被控制以及控制的體系，時(shí)常能夠使用自動(dòng)控制電路，但是實(shí)際上，較大的電流能夠被其所運(yùn)用的較小電流控制。

I/O卡件：主要使用到開關(guān)量的輸入及輸出、模擬量的輸入。其中，開關(guān)量輸入卡件主要用于傳送一些變送器當(dāng)中的數(shù)據(jù)。開關(guān)量輸出的卡件主要使用在井口截?cái)嚅y開關(guān)的狀態(tài)。模擬量輸入能夠控制繼電器，從而對(duì)控制的電動(dòng)球閥等設(shè)備，發(fā)出來一些開關(guān)的命令。I/O卡件的特點(diǎn)就是：支持各個(gè)模塊和通道配有LED實(shí)現(xiàn)快速差錯(cuò)的功能、支持實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能等。

1.2 SCADA系統(tǒng)原理

系統(tǒng)的運(yùn)行原理本質(zhì)上可以分成兩種：一種是形成了“類反饋控制系統(tǒng)”的控制機(jī)制；另一種是直接構(gòu)成了反饋控制系統(tǒng)的工作機(jī)制，此時(shí)可以根據(jù)SCADA系統(tǒng)的工作原理，取得所有的管理性的信息。對(duì)反饋控制系統(tǒng)的構(gòu)造過程采用的工作方法為：直接按照當(dāng)前的分布式信息取得裝置，取得所有的系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，之后借助反饋系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行方案。對(duì)于所謂的“類反饋控制系統(tǒng)”，在系統(tǒng)的運(yùn)行中要根據(jù)取得的視頻信息，使所有的人員都可以完全按照目前的工作方案得到信息。

2 基于iFIX玻璃配料SCADA系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 網(wǎng)絡(luò)與通信

網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用到Ethemet以太網(wǎng)。由RJ45和雙鉸線等構(gòu)成。CP443-l需要有效使用到S7-400的處理器，在工業(yè)的以太網(wǎng)中，有效處理數(shù)據(jù)通信，通過RJ端口與ELS—TP80充分結(jié)合的形式，PLC能夠和上位機(jī)、編程器以及S7 PLC展開通訊工作，PLC和控制器通訊均能夠通過CPU模塊當(dāng)中DP的端口，運(yùn)用到PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線來完成的[2]。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)就是由iFIX高速以及高性能驅(qū)動(dòng)的程序，通過各種各樣的形式，對(duì)過程數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)需要通過l00M以太網(wǎng)，快速地傳至主控室iFIX這一服務(wù)器當(dāng)中，對(duì)于iFIX I/O驅(qū)動(dòng)程序軟件來說，其能夠把PLC從設(shè)備當(dāng)中讀出，之后將讀出的相關(guān)數(shù)據(jù)傳到映射表地址當(dāng)中，控制程序可以把處理之后的相關(guān)數(shù)據(jù)主動(dòng)地傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。再通過其訪問的功能，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇M態(tài)應(yīng)用過程當(dāng)中。

2.2 報(bào)警實(shí)現(xiàn)

對(duì)于某些敏感的數(shù)據(jù)。譬如在配方當(dāng)中存在的各種原料重量，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過嚴(yán)格控制，將它們?nèi)靠刂频揭欢ǖ姆秶?，從而保證玻璃的質(zhì)量，與此同時(shí)，需要通過相關(guān)的數(shù)據(jù)塊，進(jìn)一步設(shè)置出來報(bào)警的上/下限，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警。如果采集出的相關(guān)數(shù)據(jù)超了范圍，就需要通過報(bào)警的顏色，進(jìn)一步提醒相關(guān)的監(jiān)控人員，用戶還能夠運(yùn)用到iFIX報(bào)警的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)之前報(bào)警的數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱[3]。

2.3 人機(jī)畫面

在過程的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，采集到現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)之后，就需要使用iFIX的形式，進(jìn)一步地創(chuàng)建出來動(dòng)態(tài)的畫面，為相關(guān)人員提供更直觀的生產(chǎn)玻璃的流程，還會(huì)提供生產(chǎn)的一些數(shù)據(jù)。有效提供一些較為豐富的圖符集，通過人機(jī)的界面，更加直觀地把每種需要以及生產(chǎn)狀態(tài)所需的數(shù)據(jù)充分顯示出來，利用INTELLUTION WORKSPACE中的調(diào)度程序，可實(shí)現(xiàn)Intake、Dosing、Transpon、Recipe、Report、Test Weight等畫面的切換，畫面設(shè)計(jì)采用菜單形式，點(diǎn)擊展開[4]。

3 玻璃配料SCADA系統(tǒng)主要組成

本系統(tǒng)主要由6臺(tái)配料控制器、2臺(tái)PLC、3臺(tái)計(jì)算機(jī)等組成。計(jì)算機(jī)使用Windows xp sp3操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件為Intellution iFIX3.5HMI Software，利用iFIX客戶機(jī)和服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，以SCADA計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器，VIEW計(jì)算機(jī)為客戶機(jī)，客戶機(jī)從服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)，并且與其保持同步。服務(wù)器與PLC通信，控制層采用西門子的S7- 400 PLC。控制系統(tǒng)軟件為Simatic Manager軟件，采用梯形圖和語句表編程，控制器和底層各類儀表、現(xiàn)場(chǎng)控制柜組成控制網(wǎng)絡(luò)，利用iFIX提供的EDA接口函數(shù)和HDA接口函數(shù)，用Visual Ba-sic程序來讀iFIX的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和查詢歷史數(shù)據(jù)庫(kù)都非常方便[5]。

3.1 計(jì)算機(jī)

iFIX3.5對(duì)計(jì)算機(jī)配置的要求并不高，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)基本上都能滿足，這里就不一一介紹。我們將其中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為客戶機(jī)，另外一臺(tái)作為服務(wù)器，服務(wù)器和PLC通過通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，客戶機(jī)從服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)。盡管計(jì)算機(jī)之間的通信方式不同，但功能是相同的，如果有服務(wù)器出現(xiàn)故障不能正常工作的情況，客戶機(jī)可以代替它，而我們只需修改客戶機(jī)的地址和相應(yīng)的名稱即可。作為工程師站的第三臺(tái)計(jì)算機(jī)，可用來替換兩臺(tái)在線計(jì)算機(jī)中的任何一臺(tái)，它通過路由器可遠(yuǎn)程鏈接網(wǎng)絡(luò)中的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)和PLC，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、診斷、修改的功能。監(jiān)控計(jì)算機(jī)具圖形顯示功能，能顯示出Report、Test Weight、Alarm、Service Intake、Dosing、Transport、Cullet Line、Recipe等畫面，也同時(shí)具有友好的人機(jī)交互，采用圖形、表格方式，操行人員能方便地使用鼠標(biāo)和鍵盤對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，通過監(jiān)控畫面的切換，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、狀態(tài)查詢、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、控制管理等各種操作。工程師站除具有上述功能外，還具有與PLC、配料控制器及濕度檢測(cè)儀交換數(shù)據(jù)，在線觀察PLC、配料控制器的運(yùn)行狀況等功能[6]。

4 結(jié)束語

綜上所述，iFIX就是在工業(yè)控制的領(lǐng)域中，非常可靠以及穩(wěn)定的SCADA軟件。它具有比較完善的圖形環(huán)境、較為靈活的可視化操作以及開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)起來非常容易，操作也十分簡(jiǎn)單方便。此系統(tǒng)投入使用之后在性能、功能以及控制精度等方面，均可以有效滿足生產(chǎn)的要求，提升生產(chǎn)的質(zhì)量以及效率，進(jìn)一步降低工人勞動(dòng)的強(qiáng)度。