生產管家系統軟件設計

杜英杰

摘 要：本文主要介紹公司生產管家系統的結構和原理。該軟件系統是結合眾多用戶的要求，總結公司多年產品開發生產經驗，為適應激烈的市場競爭和客戶不斷變化的需求，自主研制并開發的生產管家系統。該軟件系統實現了創新試驗車間全面信息化、智能化管理，并為以后自主設備產品的智能化、信息化打下了基礎。

關鍵詞：生產管家;WINCC;服務器;客戶端

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）02-0010-04

Software Design of Production Butler System

Abstract： This paper mainly introduced the structure and principle of the company's production butler system， which was a self-developed production butler system to meet the fierce market competition and the changing needs of customers. The software system realizes the comprehensive informatization and intelligent management of the innovation laboratory， and lays a foundation for the intellectualization and informatization of independent equipment products in the future.

Keywords： production butler;WINCC;server;client

創新試驗車間用于試驗的設備有連續稱量機、熱風粘結機、散熱器、水刺生產線和無紡布生產線，其中無紡布生產線包括喂給、開松、梳理、交叉鋪網、針刺和卷繞等。基于以上設備所做的試驗，已經為公司設計研究新產品和設備改進提供了重要的參考數據。該車間是公司創新試驗項目的試驗實施場地及對外的展示窗口，而生產管家系統項目的完成，使該車間實現了數字化與智能化，對公司的產品研發及對外展示具有非常重要的作用。

1 生產管家系統硬件架構

生產管家系統由車間設備控制器（包括西門子200PLC、300PLC、1500PLC、SIMOTION伺服控制器）、網絡交換機、服務器硬件和軟件組成，其基于西門子WINCC軟件平臺，在此基礎上進行功能的定制開發，本地服務器采用服務器/客戶端（S/C）架構，且可以通過網絡使用WEB進行訪問。生產管家系統硬件框架如圖1所示。

2 生產管家系統的功能

2.1 生產線SCADA監控

生產線SCADA監控主要由設備狀態監控、網絡狀態監控、報警信息監控3部分構建而成，實現生產線的硬件及軟件的全面監控，保證生產線的正常運行及生產[1]。

2.1.1 設備狀態監控。生產管家系統實時監控生產線上各設備的運行狀態，實時顯示現場設備的運行參數和工藝參數、故障及報警信息。同時，該系統也能及時采集PLC、現場終端及各自動化設備的工作狀態（運行、停止等）等信息，并在監控畫面上通過顏色來顯示設備的狀態。以現場單機設備主刺機為例，在圖2中看到黃色三角符號、中間還有一個感嘆號表示有報警;I/O域里有各個參數的設定值和顯示值;畫面里有運行/停止圖標顯示設備運行狀態;畫面右側，有運行曲線圖和各種運行時間的統計;畫面還加有操作面板，可遠程啟、停（為了安全，這個需要特殊權限才能操作）;整個畫面下方還有報警欄顯示具體的報警信息。除此以外，畫面上方還設有試驗數據按鈕，點擊此按鈕可彈出相應畫面。在此畫面中，可以看到主要設備的運行參數。如果需要觀察或對比某組參數，直接點擊添加按鈕，即可把相應數值添加到報表和趨勢圖中，查看相應曲線和歷史值，進行數據比對和數據分析。

2.1.2 網絡狀態監控。網絡狀態監控模塊可以監控系統與各個設備的網絡連接狀態。如果系統與設備網絡連接不正常或者出現中斷的情況，畫面上面的網絡狀態會出現紅色的圖標，表示網絡中斷;當網絡重新連接時，紅色的圖標會變成綠色，點擊網絡狀態按鈕，調用后臺程序，調出CMD畫面，可以判斷IP地址的通斷。

2.1.3 報警信息監控。生產管家系統還提供實時報警平臺，實時顯示各單機設備的報警信息，并能對報警信息進行歸類、分級，且能及時通知相關人員，工作人員也能查詢相關歷史數據。

運維人員看到設備報警后會及時進行相應處理，處理完成之后，故障消除，報警畫面中報警消除，界面中的設備圖標恢復正常。同時，生產管家系統會記錄該報警并生成歷史報警記錄。

該系統設有報警總表，在總表里可以看到所有的報警信息，也可進行報警分類。除了有報警總表外，各臺單機還有單機報警視圖。

2.2 設備管理

2.2.1 設備維護。工作人員可以根據設備保養計劃，在生產管家系統中錄入設備日常維護保養內容。系統會根據錄入的設備維護保養計劃，提示對設備進行保養，保養完成頁面也會有相應提示。此外，該系統還設有搜索功能，設定好時間段，點擊搜索，所有保養計劃一目了然，如計劃是否完成、保養人是誰、確認保養人是誰、保養日期等信息都可以查詢到。

2.2.2 設備管理。生產管家系統能記錄每臺設備的運行時間、停機時間、累積運行時間、故障停機時間及所占比例，區分不同原因導致停機的時間比例。同時，還能根據不同的停機原因，對故障停機時間進行區分，并通過排序篩選出最常出現的問題，從而使工作人員及時解決問題。設備管理畫面如圖3所示。

2.3 能耗統計

生產管家系統的能耗統計是指采集生產線能耗數據，統計各能耗點的消耗量（電量、蒸汽量、用水量、用壓縮空氣量等），對數據進行存儲。

2.4 記錄試驗數據

試驗車間進行的所有試驗，必須在生產管家系統進行登記，登記好部門、人員、試驗內容、完成情況、完成時間等。通過記錄上述信息，便于后期進行試驗數據查詢和分析。

2.5 Web網頁發布

運用WINCC自帶的網頁發布功能，在辦公網內發布管家系統網頁，通過客戶端和超輕客戶端（Pad）實現局域網內的設備監控與瀏覽。

2.6 人員及權限管理

根據生產工藝和系統操作的敏感性來設置不同人員的操作權限。不同的人員用不同的賬戶登錄后，可以看到不同的畫面或者進行不同的操作，確保生產的安全性。

3 程序設計

3.1 程序架構

該項目除了運用WINCC軟件本身自帶的功能外，還需要自己編寫大量程序塊，主要用到VB和C語言，圖4為項目除時間循環外的流程框架圖。在這里，筆者只詳細做了PIC_INDEX==1的流程框架圖，由于篇幅有限，其余的只是概略圖。從圖上可以清楚地看到，通過PIC_INDEX程序塊能調出各個畫面，以主畫面為例，若PIC_INDEX==1，則調出主畫面，主畫面有報警功能框、網絡狀態功能框和設備狀態功能框。要判斷網絡狀態是否正常，要調用ping IP程序塊，若網絡通則指示燈為綠，若網絡不通則指示燈為紅。

3.2 程序編寫

管家系統是基于WINCC軟件開發出來的，但WINCC軟件自帶的功能塊，不足以支撐整個系統的發展和搭建，許多功能需要定制開發。以整線概況畫面中判斷設備網絡通斷為例，為了實現這個功能，筆者用C語言寫了一段程序，如下：

#include "apdefap.h"

void OnClick（char* lpszPictureName， char* lpszObjectName， char* lpszPropertyName）

{

// WINCC：TAGNAME_SECTION_START

// syntax： #define TagNameInAction "DMTagName"

// next TagID ： 1

// WINCC：TAGNAME_SECTION_END

// WINCC：PICNAME_SECTION_START

// syntax： #define PicNameInAction "PictureName"

// next PicID ： 1

// WINCC：PICNAME_SECTION_END

ProgramExecute（"ping 192.168.5.10"）;//Return-Type： unsigned long int

}

通過運行上面程序，調出CMD框，判斷IP地址為192.168.5.10網絡的通斷，進而判斷設備網絡的情況。

4 試運行

該軟件調試完，筆者先進行了一周的試運行，做了相應的試運行記錄，在試運行期間，整線概況良好，運行參數正確，試驗曲線、報表、報警等正常。但是，在該過程中，也暴露出了一些小問題，如當日停車時間不清零，部分狀態顯示不正確等。對此，筆者也及時做了相應的調整，試運行結束后，一直運行到現在，暫無發現任何問題。

5 結語

創新試驗車間是恒天重工股份有限公司創新試驗項目的試驗實施場地及對外的展示窗口，生產管家系統實現了創新試驗車間的信息化、智能化管理，對產品研發及對外展示具有非常重要的作用，并為以后恒天重工股份有限公司自主設備產品的智能化、信息化打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]龔立，何冰，阮仁俊，等.業擴流程管家系統的開發與應用[J].軟件導刊，2011（7）：98-100.