基于InTouch的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1 引 言

燒結(jié)系統(tǒng)是鋼廠的重要工業(yè)部分。燒結(jié)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控是保證生產(chǎn)設(shè)備正常運(yùn)行的關(guān)鍵。建立一個(gè)穩(wěn)定、實(shí)用、可靠、并且易于操作的監(jiān)控系統(tǒng)，是首先考慮的。另外，還要考慮系統(tǒng)的開放性、維護(hù)性、通用性以及今后可發(fā)展性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，結(jié)合實(shí)際需要，選用當(dāng)前流行組態(tài)軟件，不僅可以滿足用戶的操作要求，更可以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、開發(fā)性和先進(jìn)性。

2 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)線的i/o通訊系統(tǒng)構(gòu)成分為兩個(gè)層結(jié)構(gòu)：上級管理操作層由工作站和工程師站構(gòu)成，采用最通用的工業(yè)以太網(wǎng)；下層為schneider公司quantum系列的plc， 由cpu、通訊模塊以及i/o模塊組成，以mb+(modbus plus)網(wǎng)的方式連接。整個(gè)系統(tǒng)具有優(yōu)良的擴(kuò)展性，在各個(gè)層次上的用戶可以自由擴(kuò)展，上層可隨意增加，數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)和管網(wǎng)通訊節(jié)點(diǎn)等；下層可以繼續(xù)加中間為通訊層，是一個(gè)典型的集散控制系統(tǒng)。系統(tǒng)通訊原理圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)通訊原理圖

3 intouch監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 組態(tài)軟件intouch簡介

組態(tài)軟件intouch是美國wonder-ware公司開發(fā)的世界上第一個(gè)集成的、基于組件的mmi系統(tǒng)——factory-suite2000中的一個(gè)核心組件。它具有世界領(lǐng)先的hmi(人機(jī)接口界面)和面向?qū)ο蟮膱D形開發(fā)環(huán)境，便于高效、快捷地配置用戶的應(yīng)用程序。

(1) 開放性。intouch9.5版可在win3.x、win9x或winnt多種操作系統(tǒng)上運(yùn)行，基本的通訊格式包括快速dde和suitelink。其中，快速dde兼容微軟dde，因此許多win95/98/nt系統(tǒng)下運(yùn)行的軟件都可以與intouch直接通訊。為了與其他設(shè)備通訊，intouch hmi有600種通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件(i/o server)，可以與不同的設(shè)備通訊，特別是在與plc的通訊方面。包括：siemens、ab、ge、quantum等。甚至也可以利用第三方server。intouch還提供了一個(gè)工具軟件，幫助編寫通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件。

(2) 網(wǎng)絡(luò)功能。intouch支持微軟各種網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)非常簡單。它具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，通過傳統(tǒng)的dde和擴(kuò)展的netdde的方式，可與本機(jī)和其它計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)交換數(shù)據(jù)。同時(shí)，它支持通過odbc訪問各種類型的數(shù)據(jù)庫，便于系統(tǒng)的綜合管理。另外，它支持標(biāo)準(zhǔn)的activex技術(shù)，使得用戶可以輕松地為自己的應(yīng)用程序開發(fā)各種網(wǎng)絡(luò)多媒體功能。intouch除了自身帶有數(shù)據(jù)庫以外，還支持sql語言，可以方便地與其他數(shù)據(jù)庫連接。

(3) 易于掌握。intouch用戶能夠快速而簡單地開發(fā)他們過程中的客戶化圖形。用戶可以通過wonderware的windowmaker圖形編輯程序中的大量工具開發(fā)以用和直觀的圖形，幫助用戶快速和部署可視化應(yīng)用。intouch提供了各種強(qiáng)大功能，通過組態(tài)完全可以滿足用戶在操作、顯示、記錄上的各種特殊要求。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1) 畫面組態(tài)。windowmaker程序本身提供許多圖形符號供選擇，簡單的有線條、圓形、多邊形等，復(fù)雜的有趨勢圖、組合符號等，除此之外，還可以自定義一些圖形符號，用這些圖形符號形象的表示泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備并按邏輯關(guān)系連接擺放從而形象的表示出整個(gè)系統(tǒng)。然后將這些圖形和變量(標(biāo)記)相關(guān)聯(lián)。在使用變量之前，首先進(jìn)行標(biāo)記名字典定義。在intouch中，數(shù)據(jù)分為內(nèi)存型和i/o型。其中，內(nèi)存型數(shù)據(jù)為intouch程序內(nèi)部定義的變量，i/o型數(shù)據(jù)的來源一般為其他計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)或本機(jī)運(yùn)行的其他程序(如i/o server)，來自生產(chǎn)現(xiàn)場的所有數(shù)據(jù)都是i/o型，若要在監(jiān)控畫面上實(shí)現(xiàn)，就必須在標(biāo)記名字典中定義，并且要與plc的內(nèi)部地址一一對應(yīng)。

(2) 監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)監(jiān)控畫面，包括工藝流程畫面、報(bào)警畫面、流量和溫度趨勢畫面等。操作人員可以從監(jiān)控畫面上直觀地看到工藝流程，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，從而可以保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行。工藝操作都可以用鼠標(biāo)在相應(yīng)的畫面上進(jìn)行，操作方便，界面友好。各設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)在畫面上用不同的顏色區(qū)，一般灰色為停止，綠色為運(yùn)行。如圖2所示。

圖2  監(jiān)控主畫面

3.3 數(shù)據(jù)通信

在intouch中，內(nèi)存型數(shù)據(jù)類型為intouch程序內(nèi)部定義的變量，不需要通過i/o server訪問； i/o型數(shù)據(jù)的來源一般為其它計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)或本機(jī)運(yùn)行的其它程序，這類數(shù)據(jù)由intouch hmi通過netdde或者dde的方式獲得。在本系統(tǒng)中，采集控制站(plc)中來自現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理，將控制命令傳給控制站來監(jiān)控生產(chǎn)過程。intouch為了實(shí)現(xiàn)與plc的通訊，需要一個(gè)通訊接口——i/o server。

上位機(jī)之間通過工業(yè)以太網(wǎng)連接，下位機(jī)采用schneider公司quantum系列的plc，通過mb+(modbus plus)網(wǎng)進(jìn)行連接，然后通過174cev20040網(wǎng)橋與mb+網(wǎng)連接，從而可與plc進(jìn)行通訊，因此i/o server進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，i/o通訊設(shè)置如圖下所示：

圖3 I/O通訊設(shè)置圖

由于使用了174cev20040網(wǎng)橋，故對于所有主題名(每臺plc至少對應(yīng)一個(gè)主題名)，其“ip address”都為該網(wǎng)橋在工業(yè)以太網(wǎng)中的ip地址，而以“dest_index or unit_id”項(xiàng)的值來指定該主題名實(shí)際所對應(yīng)的plc。

這樣，i/o server就可以從下位機(jī)取得數(shù)據(jù)了。而要讓intouch hmi從i/o server獲得數(shù)據(jù)，還需要為每個(gè)變量定義訪問名，訪問名必須與i/o server中的topic name相同，這樣才能保證intouch與i/o server之間的正常通訊。

4 結(jié)束語

通過使用intouch， 該監(jiān)控系統(tǒng)不僅在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上非常簡單，而且在功能上也十分強(qiáng)大，同時(shí)有具有較高的性能和穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)己付諸于工程實(shí)踐，并實(shí)現(xiàn)了對某鋼廠90/105車間燒結(jié)系統(tǒng)全流程的自動化監(jiān)控。