DIAView SCADA工業組態軟件在并條車間生產信息監控系統中的應用

／臺達集團中達電通股份有限公司 楊永升／

DIAView SCADA工業組態軟件在并條車間生產信息監控系統中的應用

／臺達集團中達電通股份有限公司 楊永升／

本文在并條生產車間管理模式的基礎上，提出了利用臺達DIAView SCADA工業組態軟件和SQL數據庫建立并條車間生產信息監控系統的方法。該并條機型采用全套臺達電控方案，使用臺達DIAView SCADA工業組態軟件可以方便地實現機臺組態，將采集到的車間生產信息運用到上位機監控系統中，并依托SQL Server數據庫進行數據的存儲管理。結果表明：所搭建的信息監控系統在車間管理過程中，可以方便快捷地實現生產所需的在線監控、產量統計、工藝在線修改和故障報警等功能。經對比認為，與車間普通管理模式相比，使用該信息監控系統可以有效減少企業用工、提高生產效率，并保證產品質量。

DIAView ；并條車間；Delphi；數據庫；監控系統

0 引言

某紡織企業客戶的并條機車間共有70臺機臺，平時實行三班工作制運行。車間管理人員反映，該車間存在產量數據統計準確性和實時性差、操作工因容易誤改工藝參數而造成質量安全無法保證、紡紗品種更換時工藝參數調整費時費力、機臺故障無法及時發現等諸多問題。此外，車間通常會由工藝員進行定期巡檢，不僅費時費工、增加人工成本，而且無法及時地避免問題的發生。為了解決困擾客戶的問題，臺達采用自主研發的DIAView SCADA工業組態軟件和Delphi平臺架構一套高性能、高可靠性、易于操作的車間生產信息監控系統，實現了車間整體機臺的管理、監控、工藝修改以及產量效率報表統計等功能。

1 解決方案

1.1 機型配置及工作原理

該客戶并條機臺采用的是臺達“HMI+PLC+伺服”的控制方案。方案由臺達標準型PLC主機DVP-ES2系列負責控制整機的工藝運行，并通過RS232方式實現與臺達DOPAS57BSTD型HMI通訊，而與臺達交流伺服驅動器ASDA-A2及小型多功能矢量變頻器VFD-E系列則通過MODBUS RS485方式進行數據交換和通訊控制。

并條機臺主傳動即前羅拉采用變頻器驅動變頻電機的方式運行，二三羅拉使用光學編碼器將轉速脈沖信號傳送至后級伺服驅動裝置，由伺服電機驅動運行。其中，伺服接受的編碼器脈沖信號由PLC依據標準定量與檢測定量的差值運算結果后，通過MODBUS總線方式發出指令并改變伺服電子齒輪比，從而達到動態改變牽伸比的目的，直到檢測定量符合國標工藝要求。

1.2 聯網拓撲架構

該客戶并條機臺采用的臺達標準型PLC主機DVP-ES2系列具有兩組RS485通訊端口，均支持MODBUS主/從站模式。其中，一組用于同下位驅動裝置通訊，實現運動控制；另一組可用于設備聯網通信。與此同時，現場還采用臺達高功能型主機DVP-SV系列，通過MODBUS RS485收集10臺并條機主控DVP-ES2系列的寄存器數據以及I/O點狀態，再由DVP-EN01以太網模塊上傳至交換機。由交換機將數據集中上傳至臺達DIAView SCADA工業組態軟件，進行整體數據架構組態，實現機臺設備實時數據的在線監控與統計管理。圖1為整個系統網絡拓撲示意圖。

2 數據解析

2.1 數據分類

根據客戶并條機車間生產過程中的監控和管理需求，可將并條機數據細分為機臺ID、工藝參數、故障報警、產量信息、人員信息以及通訊狀態等。

2.2 數據排隊

數據分類完成后，數據在傳輸過程中需要進行有序的排隊，才能夠確保數據準確無誤地存放在服務器端的數據庫中。排隊過程主要分為兩部分，一是單機臺數據通過MODBUS RS485總線，以數據類ID、機臺ID為索引，按順序排列上傳至高功能型主機DVPSV系列；二是以DVP-EN01以太網模塊IP地址為索引，多機臺數據以數據類ID歸分，以機臺ID為主鍵，對應數據庫數據表依次排序上傳至服務器端。

2.3 數據入庫

通過臺達DIAView SCADA工業組態軟件，用戶可以快速地完成對服務器端數據庫的關聯配置，打開數據庫訪問頁面，新建數據表，輸入服務器名稱及數據庫名稱。點擊測試，測試聯通后點擊確認。

數據入庫其實就是對服務器端數據庫數據表的插入、修改和刪除記錄的過程，使用SQL語句可以輕松實現這一功能。在入庫過程中，數據庫數據表名對應數據分類ID，表鍵ID對應機臺ID，表列對應數據變量。例如，使用SQL INSERT語句對TMES_DevList中插入一條記錄，圖2為對應操作的數據表，可以使用以下命令：

圖2 數據庫中機臺信息數據表

3 信息監控系統的實現

3.1 監控整體架構

基于臺達DIAView SCADA工業組態軟件的并條車間生產信息監控系統，可以分為數據采集層、數據庫存儲層和數據管理層。圖3為系統整體機構示意圖。

圖3 軟件整體架構

數據采集層是在臺達DIAView SCADA工業組態軟件的I/O通信功能上建立的，通過特定的通訊協議進行數據采集與傳輸，具有高度的可靠性、穩定性、實時性，主要包括通道設置、設備組態、MODBUS TCP協議驅動以及通訊故障策略。數據存儲層是在Microsoft SQL Server 2008 R2和DIAView SCADA工業組態軟件數據庫工程配置上建立的。前者主要實現數據的對應入庫存儲及主鍵索引數據的調取功能；后者主要完成數據庫的配置連接及數據交互。數據管理層主要是利用DIAView SCADA工業組態軟件中良好的圖形、報表顯示，來完成對數據的實時監控顯示、工藝參數在線設定和歷史數據查詢。

3.2 生產信息監控系統界面

基于臺達DIAView SCADA工業組態軟件的并條車間生產信息監控系統界面主要實現對用戶權限的管理，不同權限使用不同注冊等級，并對應不同的軟件管理功能。可以根據不同用戶需求，方便快捷地進行操作、查看，同時在一定程度上有效避免了誤操作的出現（見圖4）。

圖4 用戶管理

并條車間生產信息監控系統主要功能模塊：

1）故障報警模塊。可實時顯示機臺的報警狀況，并追溯報警歷史（見圖5）。

2）圖形監控模塊。通過該模塊可監控到車間每一個機臺的生產信息，包括機臺的運行電流、當前產量、運行時間等，通過圖形、動畫的方式，還可更直觀地反應生產現場的信息（見圖6）。

圖5 故障報警

圖6 圖形監控

（3）參數管理模塊。可以在產品進行切換時對工藝參數進行批量修改。

（4）報表統計模塊。報表功能可以根據客戶設定，定時生成日報、周報、月報等，格式與Excel完全兼容（見圖7）。

圖7 報表統計

4 數據庫生成與管理

4.1 數據表的生成與刪除

為了能夠方便用戶對數據靈活地劃分存儲，在整個系統運行過程中，需要根據不同的操作生成各種數據庫新表。數據表的生成過程就是對數據表名、列、數據類型的定義過程。數據表的刪除需要對該表的所有數據、索引、觸發器、約束和權限規劃。例如，對TMES_DevList數據表的生成如下：

4.2 外接ERP對數據庫的訪問

外接ERP對數據庫進行訪問，主要是通過對數據表操作類的封裝和功能模塊來實現的。將數據表的所有操作封裝在一個可以重復調用的類中，根據類中不同的方法和過程可以實現對數據的不同操作。整個過程就是類的聲明、類的調用、方法及過程的聲明、具體方法過程的實現以及使用后類的處理。功能塊的實現是外接ERP系統對數據庫訪問的重要組成部分，一般主要是對類的實例化和釋放。

5 結束語

該生產信息監控系統在紡織行業車間管理中的應用，可以方便快捷地滿足生產過程中所需要的在線監控、產量統計、工藝在線修改和故障報警等功能。相較于傳統的車間管理模式，該監控生產信息系統可以有效減少企業用工，提高生產效率，保證產品質量。該系統不僅可以用于紡織并條工序，而且適用于整個紡織工序，對于紡織行業客戶實現對整個工廠信息監控方面具有重要意義。在后期系統改進和完善過程中，臺達也將逐步導入數據的云儲存功能，從而實現移動遠端對車間信息的在線監控。