FIX監(jiān)控軟件在煙草制絲線的集成應(yīng)用

袁震

摘要：本文詳細(xì)介紹了iFIX軟件在煙草制絲線的集成應(yīng)用，對(duì)軟件本身的特點(diǎn)進(jìn)行了較深入的分析。結(jié)合在卷煙廠制絲車間的項(xiàng)目，詳細(xì)描述了用iFIX監(jiān)控軟件構(gòu)建的集中監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)及在實(shí)際項(xiàng)目當(dāng)中所應(yīng)用到的各種異構(gòu)系統(tǒng)的信息集成方式。

關(guān)鍵詞：異構(gòu)系統(tǒng);信息集成

一、項(xiàng)目背景

近幾年，隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，特別是信息技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化和管理信息化的結(jié)合己成為工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

在Q卷煙廠易地技術(shù)改造項(xiàng)目中，卷煙廠將在新建聯(lián)合工房?jī)?nèi)建一條完整制絲生產(chǎn)線，其中包括一條葉片線、兩條葉絲線、一條梗線、一條梗絲線、一條混絲線及新建一個(gè)片煙配方庫(kù)、一個(gè)成品煙絲庫(kù)、新建一套香料廚房系統(tǒng)、一套異味處理系統(tǒng)、一套集中除塵系統(tǒng)輔助生產(chǎn)操作。為了現(xiàn)實(shí)制絲線自動(dòng)化生產(chǎn)和高度的集中控制管理，Q卷煙廠需要建設(shè)一套適合Q卷煙廠生產(chǎn)和管理要求的制絲線自控及集成管控一體化系統(tǒng)。

二、解決方案簡(jiǎn)介

Q制絲線集中監(jiān)控系統(tǒng)首先是設(shè)備控制系統(tǒng)的圖形化體現(xiàn)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)與生產(chǎn)控制系統(tǒng)的交互層。集中監(jiān)控系統(tǒng)以I/O服務(wù)器為核心，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)將制絲線各生產(chǎn)線的主控PLC、各個(gè)控制段以及單機(jī)控制系統(tǒng)的主控PLC和I/O服務(wù)器連接起來，實(shí)現(xiàn)方便快捷的數(shù)據(jù)交換，并最終由I/O服務(wù)器將采集的數(shù)據(jù)提供給車間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)操作查詢終端進(jìn)行集中監(jiān)控和信息查詢，同時(shí)通過Web服務(wù)器將生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息發(fā)布到廠級(jí)管理部門，便于整個(gè)煙廠的相關(guān)部門都能夠方便快捷的實(shí)時(shí)獲取制絲線的生產(chǎn)信息，了解生產(chǎn)進(jìn)度和協(xié)調(diào)生產(chǎn)過程，徹底消除制造環(huán)節(jié)的“信息孤島”;集中監(jiān)控系統(tǒng)的根本目的是對(duì)生產(chǎn)過程以圖形化的方式進(jìn)行監(jiān)視和控制;是設(shè)備控制系統(tǒng)、車間振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)和廠級(jí)MES系統(tǒng)之間的信息集成粘合劑，是各個(gè)控制子系統(tǒng)信息集成的信息匯合點(diǎn)。

（一）集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

整個(gè)集中監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)在設(shè)計(jì)上分為4個(gè)層次：1）應(yīng)用層;2）平臺(tái)層;3）數(shù)據(jù)服務(wù)層;4）通訊服務(wù)層。其中通訊層位于設(shè)備控制系統(tǒng)系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、廠級(jí)MES系統(tǒng)和數(shù)據(jù)服務(wù)層之間，主要完成底層I/O通訊、工業(yè)以太網(wǎng)通訊、過程數(shù)據(jù)采集和與其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)的接口數(shù)據(jù)交換等功能通過通訊層來實(shí)現(xiàn)實(shí)施數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在各個(gè)系統(tǒng)中的交互。

整個(gè)集中監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)如圖1所示：

為實(shí)現(xiàn)Q卷煙廠制絲車間全面有效整合企業(yè)資源，使企業(yè)運(yùn)行控制、數(shù)據(jù)資源服務(wù)、監(jiān)控和管理有效的統(tǒng)一起來，并具備易于維護(hù)、方便調(diào)整和靈活配置的特點(diǎn)。

（二）解決方案

1.與MES系統(tǒng)信息集成

與MES系統(tǒng)的信息集成可以采用OPC方式和消息件方式來進(jìn)行。OPC方式Q集中監(jiān)控系統(tǒng)與MES系統(tǒng)的集成通過制絲線集中監(jiān)控系統(tǒng)的I/OSERVER進(jìn)行信息交互，采用OPC通訊協(xié)議。在集中監(jiān)控系統(tǒng)的I/O服務(wù)器及MES的HISTORIAN中分別開辟兩個(gè)一致的緩存區(qū)用于系統(tǒng)間通訊。MES系統(tǒng)通過OPC下達(dá)子工單信息、工藝參數(shù)到緩存區(qū)，混絲中控通過緩存區(qū)獲取上述信息，并完成制絲生產(chǎn)。當(dāng)生產(chǎn)完成后，通過緩存區(qū)中另一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將子工單結(jié)束信息上傳到MES中。為了防止數(shù)據(jù)共享沖突，MES與緩存區(qū)之間的數(shù)據(jù)通訊采用約定好的通訊控制機(jī)制。根據(jù)緩存區(qū)標(biāo)志位，當(dāng)緩存區(qū)子工單還未啟動(dòng)執(zhí)行時(shí)，MES系統(tǒng)可根據(jù)需要修改緩存區(qū)中還未被制絲管控系統(tǒng)執(zhí)行的子工單，修改包括刪除及更改。與MES系統(tǒng)通訊交互的集成畫面如下：通過OPC方式，MES系統(tǒng)把工單發(fā)布到IO服務(wù)器上，集中監(jiān)控系統(tǒng)通過采集IO服務(wù)器上的數(shù)據(jù)讀取工單任務(wù)信息，開始組織生產(chǎn)按照MES的工單組織生產(chǎn)完成之后，需要把數(shù)據(jù)回寫給MES系統(tǒng)，同樣通過OPC的方式，在批次的生產(chǎn)結(jié)束之后，把MES需要的數(shù)據(jù)寫到MES的服務(wù)器上。消息中間件MES與集中監(jiān)控系統(tǒng)也能通過Simens的DIS消息中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在中控管理機(jī)上安裝DIS程序，使中控管理機(jī)作為一個(gè)DISClient與MES的DISServer保持連接通過DIS方式進(jìn)行消息傳遞。MES系統(tǒng)通過DIS方式下達(dá)工單信息、工藝參數(shù)到中控管理機(jī)，中控管理機(jī)作為DISClient獲得上述工單任務(wù)，工單任務(wù)采用XML文檔，由于iFIX豐富的數(shù)據(jù)接口，支持對(duì)XML文檔進(jìn)行解析，因此集中監(jiān)控系統(tǒng)把XML文檔解析成實(shí)際的生產(chǎn)任務(wù)。生產(chǎn)線按照生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行生產(chǎn)。

2.與管理系統(tǒng)信息集成

制絲生產(chǎn)的過程是通過作業(yè)任務(wù)來完成的，監(jiān)控系統(tǒng)是作業(yè)任務(wù)生產(chǎn)調(diào)度的“網(wǎng)關(guān)”，通過這一網(wǎng)關(guān)，作業(yè)任務(wù)的數(shù)據(jù)信息將寫入到控制系統(tǒng)中，啟動(dòng)生產(chǎn)過程。我們編寫了專門的數(shù)據(jù)通訊模塊（專用的數(shù)據(jù)庫(kù)通訊類庫(kù)）與生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行直接信息交互，從而最終實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)與集中監(jiān)控系統(tǒng)信息的全面集成。

與混合存在的AB.西門子控制系統(tǒng)信息集成集中監(jiān)控系統(tǒng)與設(shè)備控制系統(tǒng)的集成是通過工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的I/O驅(qū)動(dòng)進(jìn)行的。在設(shè)備控制系統(tǒng)的個(gè)條生產(chǎn)線的主控PLC中建立相應(yīng)的I/O通訊數(shù)據(jù)區(qū)，由監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集（FO）服務(wù)器的I/O通訊服務(wù)完成PLC中的數(shù)據(jù)區(qū)與數(shù)據(jù)采集服務(wù)器上的采集點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)采集服務(wù)。由于iFIX同時(shí)支持多個(gè)OPC驅(qū)動(dòng)，因此在同一IO服務(wù)器上，我們同時(shí)和AB.Simens的PLC同時(shí)進(jìn)行通訊，同時(shí)在iFIX的PDB數(shù)據(jù)庫(kù)中采集多種不同協(xié)議內(nèi)容的數(shù)據(jù)。

3.監(jiān)控信息Web發(fā)布功能

通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和Web服務(wù)器提供的Web發(fā)布服務(wù)，集中監(jiān)控系統(tǒng)可以將制絲線生產(chǎn)過程各生產(chǎn)線、工藝段、主機(jī)設(shè)備、過程參數(shù)趨勢(shì)、報(bào)警信息等實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面發(fā)布到相關(guān)的生產(chǎn)部門。用戶只需通過Web瀏覽器即可查看生產(chǎn)線總體狀態(tài)、主機(jī)設(shè)備監(jiān)控畫面、工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)等生產(chǎn)過程信息，發(fā)布的信息可以和監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行畫面保持一致。