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1 前言
許昌卷煙廠“九五”製絲線中控監控係統設計於2000年，並於2001年12月投入使用，是當時先進的製絲工藝的代表。然而隨著煙廠的擴大、技術的發展及新的工藝標準的推廣，原係統已無法滿足實際的生產要求，限製了煙廠的生產發展。
1.1原網絡結構存在的問題
由於原係統網絡采用C/S結構，且當時技術上的限製，係統中存在數據量集中，係統負荷不均勻等特點。
1.2原監控係統介紹
原設計的監控係統是由IFIX 2.6開發的，其組成部分是：① 4台集中監控機，分別為：葉片線、葉絲線、摻配加香線和梗絲線；② 11台段控機分別為：葉片段、葉絲一線、葉絲二線、摻配加香線、一樓送絲線、二樓送絲線、HXD線、梗預處理、梗絲一線、梗絲二線和香料廚房；③ 2台I/O服務器IOSVR1和IOSVR2組成。其中，I/O服務器與PLC建立連接，並組成主備份節點，其他除HXD外的監控機通過遠程訪問I/O服務器建立起與PLC的連接，HXD是葉絲二線的烘絲段，它是作為SCADA，自己連接PLC，葉絲二線或其他需要訪問 HXD數據的客戶端是通過遠程訪問該節點來顯示和控製HXD數據的。其結構如圖1所示。該C/S結構模式使冗餘I/O服務器成為整個係統的一個瓶頸。
圖1：改造前中控係統
為了解決該係統現存問題，並且能夠將現代企業生產管理思想、理念引入企業生產管理，對企業生產管理流程進行重組和優化，促進企業生產管理水平的提高，實現工廠生產的“數字化”，提高企業的市場競爭力。許昌卷煙廠“九五”製絲線中控監控係統改造項目對我方提出了具體的要求。
2 係統總體設計
2.1 總體結構設計思想
由於現在是所有的監控機和上位管理係統都通過IO服務器進行數采，這樣不僅增加IO服fu務wu器qi的de負fu擔dan，同tong時shi當dang服fu務wu器qi出chu現xian故gu障zhang時shi，監jian控kong係xi統tong將jiang不bu能neng再zai正zheng常chang工gong作zuo，直zhi接jie影ying響xiang車che間jian的de正zheng常chang生sheng產chan，改gai進jin後hou的de係xi統tong結jie構gou為wei每mei個ge監jian控kong機ji單dan獨du與yuPLC直zhi接jie通tong訊xun，同tong時shi準zhun備bei兩liang台tai個ge備bei用yong機ji，備bei用yong機ji上shang有you各ge個ge監jian控kong係xi統tong的de備bei份fen，當dang某mou台tai或huo者zhe幾ji台tai監jian控kong機ji出chu現xian故gu障zhang時shi，啟qi用yong備bei份fen機ji上shang的de監jian控kong係xi統tong來lai進jin行xing組zu織zhi生sheng產chan，而erIO服務器主要用來為上位機管理係統提供數采服務。
2.2 功能設計
中控監控係統要具備生產管理、過程監視、數據管理、係統管理、監控發布等功能，其具體功能 要求如下圖所示。其中具有黃色背景的功能隻有中控室監控機需要具備。
圖2：監控係統功能要求細則
3 項目具體實施
3.1 監控軟件的選擇
監控軟件仍使用GE 的Proficy iFix軟件，I/O 驅動器由原來的S_7升級到SI7。隻是將軟件版本由原來的iFix 2.6中文版升級到iFix 4.5中文版。仍采用IFIX軟件主要是基於三點考慮：
3.1.1 信息的可移植性
由(you)於(yu)本(ben)次(ci)電(dian)控(kong)方(fang)麵(mian)隻(zhi)是(shi)小(xiao)部(bu)分(fen)改(gai)造(zao)，原(yuan)係(xi)統(tong)的(de)大(da)部(bu)分(fen)設(she)備(bei)信(xin)息(xi)和(he)操(cao)作(zuo)方(fang)式(shi)並(bing)未(wei)作(zuo)出(chu)修(xiu)改(gai)，因(yin)此(ci)圖(tu)形(xing)界(jie)麵(mian)開(kai)發(fa)時(shi)可(ke)以(yi)重(zhong)用(yong)原(yuan)係(xi)統(tong)中(zhong)未(wei)作(zuo)出(chu)修(xiu)改(gai)的(de)部(bu)分(fen)，原(yuan)係(xi)統(tong)數(shu)據(ju)塊(kuai)也(ye)可(ke)導(dao)出(chu)來(lai)，直(zhi)接(jie)導(dao)入(ru)到(dao)新(xin)的(de)係(xi)統(tong)中(zhong)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)大(da)大(da)減(jian)少(shao)了(le)開(kai)發(fa)初(chu)期(qi)的(de)工(gong)作(zuo)量(liang)。
3.1.2 結構的靈活性
使用IFIX軟件，可以方便的配置冗餘節點，隻需要對iFix的SCU作出配置，係統搭建後，也可以通過修改SCU的相應配置來改變係統結構。
3.1.3 功能強大
IFIX中具有數據庫管理器、閥值表、標簽組、曆史數據配置和VBA編程等工具，為界麵開發提供了很好的幫助。
數shu據ju庫ku管guan理li器qi。數shu據ju庫ku管guan理li器qi可ke以yi查zha看kan本ben地di或huo遠yuan程cheng節jie點dian內nei已yi經jing建jian立li好hao的de所suo有you數shu據ju塊kuai信xin息xi，這zhe些xie數shu據ju塊kuai以yi行xing為wei單dan位wei顯xian示shi出chu來lai，方fang便bian用yong戶hu對dui標biao簽qian進jin行xing排pai序xu，查zha詢xun，添tian加jia刪shan除chu等deng操cao作zuo，而er且qie數shu據ju塊kuai可ke以yi在zai本ben地di和he遠yuan程cheng節jie點dian數shu據ju庫ku之zhi間jian進jin行xing複fu製zhi和he粘zhan貼tie操cao作zuo。數shu據ju庫ku還hai具ju有you導dao入ru導dao出chu功gong能neng，導dao出chu後hou的de數shu據ju庫ku存cun為weiCSV文件，可以以EXCEL的方式打開，便於批量創建、修改或刪除數據塊信息。
閥值表。閥值表可以在不同屬性之間建立起對應關係。比如可以將INTxingshujuyuyansezhijianjianliduiyingguanxi。huamianshangdeyuansu，keyizaidonghuapeizhilitiaoyongfazhibiao，jiangshujuyuandezhiyuyanseduiyingqilai。liyongfazhibiaoliyuweihu，dangxuyaoxiugaiduiyingguanxishi，zhiyaoxiugaifazhibiaojike。
標(biao)簽(qian)組(zu)。標(biao)簽(qian)組(zu)可(ke)以(yi)建(jian)立(li)符(fu)號(hao)和(he)真(zhen)實(shi)標(biao)簽(qian)的(de)對(dui)應(ying)，其(qi)功(gong)能(neng)類(lei)似(si)於(yu)閥(fa)值(zhi)表(biao)。通(tong)過(guo)建(jian)立(li)標(biao)簽(qian)組(zu)，就(jiu)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)過(guo)一(yi)個(ge)畫(hua)麵(mian)來(lai)完(wan)成(cheng)多(duo)個(ge)類(lei)似(si)過(guo)程(cheng)的(de)控(kong)製(zhi)。比(bi)如(ru)貯(zhu)櫃(gui)信(xin)息(xi)的(de)顯(xian)示(shi)等(deng)。利(li)用(yong)標(biao)簽(qian)組(zu)可(ke)簡(jian)化(hua)工(gong)程(cheng)項(xiang)目(mu)，增(zeng)加(jia)工(gong)程(cheng)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)，便(bian)於(yu)後(hou)期(qi)維(wei)護(hu)。
曆史數據配置。iFix軟(ruan)件(jian)具(ju)有(you)專(zhuan)門(men)的(de)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)配(pei)置(zhi)工(gong)具(ju)，不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)定(ding)義(yi)本(ben)地(di)節(jie)點(dian)所(suo)需(xu)采(cai)集(ji)的(de)數(shu)據(ju)，也(ye)可(ke)以(yi)定(ding)義(yi)遠(yuan)程(cheng)節(jie)點(dian)的(de)數(shu)據(ju)。分(fen)組(zu)配(pei)置(zhi)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)的(de)思(si)想(xiang)便(bian)於(yu)用(yong)戶(hu)對(dui)不(bu)同(tong)的(de)數(shu)據(ju)配(pei)置(zhi)具(ju)有(you)針(zhen)對(dui)性(xing)的(de)采(cai)集(ji)模(mo)式(shi)。
VBA後台編程。iFix內嵌VBA後台，可充分擴展iFix的功能。開發人員可以像在VB中編程一樣，在IFIX中添加窗體或調試自定義腳本來完成一些複雜操作。iFix不僅自帶很多控件，也可通過安裝VB組件來加載VB中的控件。
3.2 監控係統結構搭建
為了減輕I/O服務器的負擔，同時實現管理數據采集和控製的分開，對監控係統的結構做出了這樣的搭建方案：
中控室的四台監控機、兩台備份機和I/O服務器均為SCADA端，可獨立訪問PLC。其中，服務器不具備監控功能。服務器與中控室的各個監控機分別組成主備節點，為現場工作站提供數據服務。HXD不做出改造。
表1-1為服務器及各個監控機的信息。
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監控機 |
計算機名 |
節點名 |
邏輯節點名 |
IP地址（30） |
IP地址（9） |
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服務器 |
|
服務器 |
XCZS-IOFIXSVR |
DC |
NYP |
192.168.30.240 |
192.168.9.145 |
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中控室 |
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葉片段 |
ZK602-NEW |
ZK602_N |
NYP |
192.168.30.130 |
192.168.9.130 |
|
葉絲段 |
ZK603-NEW |
ZK603_N |
NYP |
192.168.30.131 |
192.168.9.131 |
|
混絲段 |
ZK6711-NEW |
ZK6711_N |
NYP |
192.168.30.133 |
192.168.9.133 |
|
梗絲段 |
ZK6056-NEW |
ZK6056_N |
NYP |
192.168.30.132 |
192.168.9.132 |
|
備份機1 |
ZKBC1-NEW |
ZKBC1 |
NYP |
192.168.30.134 |
192.168.9.134 |
|
備份機2 |
ZKBC2-NEW |
ZKBC2 |
NYP |
192.168.30.135 |
192.168.9.135 |
|
現場站 |
|
葉片加料 |
YZ602_N |
YZ602_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.110 |
|
葉絲一線 |
YZ603_N |
YZ603_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.111 |
|
葉絲二線 |
YZ6031_N |
YZ6031_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.112 |
|
梗預處理 |
YZ605_N |
YZ605_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.113 |
|
梗絲一線 |
YZ606_N |
YZ606_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.114 |
|
梗絲二線 |
YZ6061_N |
YZ6061_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.115 |
|
混絲加香 |
YZ607_N |
YZ607_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.118 |
|
一樓送絲 |
YZ611_N |
YZ611_N |
NYP |
-------- |
192.168.9.117 |
|
二樓送絲 |
YZ611_1 |
YZ611_1 |
NYP |
-------- |
192.168.9.121 |
|
除塵 |
CC |
CC |
NYP |
--------- |
192.168.9.122 |
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香料房 |
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香料廚房 |
YZ619_N |
YZ619_N |
---------- |
-------- |
192.168.9.120 |
表1-1
圖3為監控係統結構設計圖。
圖 3：監控係統結構設計圖
如圖中所示，I/O服務器和葉片SCADA組成主備節點，為現場葉片段提供數據服務；I/O服務器和葉絲SCADA組成主備節點，為現場葉絲一線和葉絲二線提供數據服務；I/O服務器和混絲SCADA組成主備節點，為現場摻配加香段、一樓送絲和二樓送絲提供數據服務；I/O服務器和梗絲SCADA組成主備節點，為現場梗預處理段、梗絲一線和梗絲二線提供數據服務；香料廚房和除塵隻訪問I/O服務器。
3.3 主要功能的實現
3.3.1 過程監視
 集中監視
在集中監視畫麵上，按生產流程將主設備、輔連設備和各測控點畫出，顯示主設備像滾筒回潮機、加料機、烘絲機和流冷機等的運行狀態及其相關參數。為貯櫃滑架及布料車配置了動畫顯示效果。對於每一段都有一個全線所有電機信息圖。圖4為葉片線的集中控製畫麵。
圖 4 葉片線集中監控畫麵
單機設備信息
為主要設備，像回潮筒、加料機、烘絲機等設備開發了單機設備圖，在圖中有該設備的詳細信息、動畫效果及管路圖，用來反映主要單機設備的運行狀況、設備參數和工藝參數等。
貯櫃信息
貯櫃信息主要顯示煙牌信息、貯櫃進出料量、電機運行狀況，布料車運行方向等。
網絡故障診斷
將相應生產線上的所有連網設備在畫麵上表示出來，為其配置動畫效果來表示設備是否掉線，方便故障查詢。
3.3.2 生產控製
讀取生產計劃及下發參數
為每台監控機安裝Oracle 10.0g的客戶端，且安裝VB組件。配置數據庫客戶端，使其與服務端相連。建立生產控製畫麵，如圖5所示。
圖 5：葉絲線生產控製
畫麵中，利用分層顯示將三個生產單元的信息集中在一起。生產計劃用MsFlexGridkongjianlaixianshi。shengchanzhongdejihuabeijingweilvse，zhunbeishengchandejihuabeijingweibaise。dangdianjimoutiaojihuashi，qibeijingyansegenggaiweilanzise，bingqiezaixiamiandepeifangcanshuheqidongcanshuliebiaozhongxianshixiangyingdecanshuxinxi。peifangcanshuheqidongcanshuxinxixianshizaiDataGrid控件中。讀取計劃、下發配方參數、下發啟動參數、生產開始、生產結束這些功能都是通過VBA編程來實現的。
控製生產
控製生產即，可以完成設備的啟動和運行。點擊圖5中的組合啟動和停止可以啟動和停止相應生產段的設備。
3.3.3轉櫃信息記錄
轉(zhuan)櫃(gui)信(xin)息(xi)記(ji)錄(lu)是(shi)專(zhuan)為(wei)混(hun)絲(si)段(duan)增(zeng)加(jia)的(de)一(yi)個(ge)功(gong)能(neng)，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)隻(zhi)有(you)混(hun)絲(si)段(duan)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)貯(zhu)櫃(gui)之(zhi)間(jian)轉(zhuan)櫃(gui)操(cao)作(zuo)，由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)操(cao)作(zuo)比(bi)較(jiao)頻(pin)繁(fan)，且(qie)隨(sui)各(ge)種(zhong)條(tiao)件(jian)影(ying)響(xiang)比(bi)較(jiao)大(da)，不(bu)適(shi)合(he)做(zuo)生(sheng)產(chan)計(ji)劃(hua)。由(you)於(yu)無(wu)法(fa)調(tiao)用(yong)計(ji)劃(hua)，使(shi)得(de)轉(zhuan)櫃(gui)後(hou)目(mu)的(de)櫃(gui)沒(mei)有(you)批(pi)次(ci)信(xin)息(xi)，影(ying)響(xiang)操(cao)作(zuo)。
weilejiejuezhuanguishidezhexiequedian，bingqiejiluxiazhexiezhuanguixinxi，zaihunsiyixianhehunsierxianchuxinzengleyigeshifoushizhijiezhuanguixinhaohezhijiezhuanguiqidonganniu。dangyonghuxuanzezhijiezhuanguixinhaoshiyuanyouzuheqidonganniubukeyong，fouzezhijiezhuanguianniubukeyong。zhijiezhuanguishi，jiluyuanguidehaoma、批次、煙牌等信息及目的櫃號到數據庫，並將源櫃批次等信息寫入目的櫃相應地址。
圖6：混絲線組合啟動
3.3.4 係統管理
安全管理及操作信息記錄
啟用安全配置，並在SCU用戶管理中添加一個名為user1的用戶，設置其為超級用戶，在自動登錄節點中選擇該iFix的本地節點，並以GUEST用戶登陸。設置啟動畫麵，並以運行模式登陸。
圖7：歡迎畫麵
上圖的用戶登陸窗口是在VBA中創建的。在登陸窗口中，操作工輸入用戶名（其用戶和密碼是在MES係統中的用戶管理中設置的），當dang輸shu入ru結jie束shu後hou，程cheng序xu會hui去qu查zha詢xun數shu據ju庫ku中zhong是shi否fou有you此ci用yong戶hu，如ru果guo沒mei有you，則ze會hui報bao錯cuo。如ru果guo此ci時shi與yu數shu據ju庫ku連lian接jie不bu上shang，則ze會hui彈dan出chu允yun許xu本ben地di登deng錄lu的de窗chuang口kou，從cong而er避bi免mian了le因yin無wu法fa與yu數shu據ju庫ku連lian接jie而er無wu法fa進jin行xing生sheng產chan操cao作zuo。輸shu入ru用yong戶hu名ming和he密mi碼ma，點dian擊ji確que定ding，後hou台tai程cheng序xu會hui將jiang用yong戶hu信xin息xi與yu數shu據ju庫ku中zhong的de信xin息xi進jin行xing比bi對dui，從cong而er檢jian驗yan是shi否fou是shi有you效xiao用yong戶hu。成cheng功gong登deng錄lu時shi，程cheng序xu會hui將jiang該gai操cao作zuo員yuan的de信xin息xi及ji登deng錄lu時shi間jian寫xie入ru數shu據ju庫ku中zhong。在zai該gai用yong戶hu係xi統tong退tui出chu時shi，程cheng序xu會hui將jiang該gai操cao作zuo工gong退tui出chu係xi統tong的de時shi間jian更geng新xin到dao數shu據ju庫ku中zhong。下xia圖tu即ji為wei退tui出chu係xi統tong窗chuang口kou，也ye是shi在zaiVBA中自定義的窗體。
圖8：退出係統窗體
4 總結
改造後的監控係統，在結構方麵，分散了網絡中的數據擁擠現象；消除了由服務器帶來的瓶頸效應；降低了由於某台機器，尤其是服務器的意外故障而帶來的無法正常生產的風險性；實現了數據采集和控製的分開。
在生產監控方麵，操作工的信息需要在MES係統進行維護，實現了管理係統和監控係統的有機結合；為(wei)每(mei)個(ge)生(sheng)產(chan)單(dan)元(yuan)都(dou)設(she)置(zhi)一(yi)套(tao)對(dui)應(ying)的(de)控(kong)製(zhi)界(jie)麵(mian)，其(qi)計(ji)劃(hua)列(lie)表(biao)裏(li)不(bu)同(tong)生(sheng)產(chan)狀(zhuang)態(tai)的(de)計(ji)劃(hua)背(bei)景(jing)顏(yan)色(se)不(bu)同(tong)，便(bian)於(yu)操(cao)作(zuo)工(gong)區(qu)分(fen)，點(dian)擊(ji)生(sheng)產(chan)開(kai)始(shi)按(an)鈕(niu)時(shi)彈(dan)出(chu)的(de)提(ti)示(shi)框(kuang)增(zeng)加(jia)了(le)圖(tu)片(pian)提(ti)醒(xing)，不(bu)僅(jin)醒(xing)目(mu)，也(ye)十(shi)分(fen)美(mei)觀(guan)，大(da)大(da)增(zeng)加(jia)了(le)下(xia)發(fa)批(pi)次(ci)時(shi)的(de)無(wu)誤(wu)性(xing)，提(ti)高(gao)了(le)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)；操作工啟動設備時，會彈出確認窗口，增加了保險機製。
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