基于IFI X的玻璃配料SCADA系統實現

李瑞 劉超

中國建材國際工程集團有限公司 安徽 蚌埠 233018

引言

SCADA系統就是一種集成化的數據監控及采集體系，它又叫作計算機四遙技術，在玻璃生產過程中得到了廣泛的應用，取得了良好的經濟效益與社會效益。玻璃的生產過程對配料的要求比較高，需要精確到原料的配比，還需要監控生產的過程，這就是工藝對配料控制系統最基本的要求，基于此，我們需要運用到SCADA系統。SCADA系統的創建，可以有效實現分布式站點管理，對生產管理工作的質量進行有效提升，為玻璃行業的安全生產提供一定的保障。

1 SCADA系統構成及原理

1.1 SCADA系統構成

1.1.1 SCADA系統上位機構成。服務器：服務器主要包括冗余實時以及歷時服務器、UPS時鐘服務器、WEB以及O計算機服務器。①SCADA實時/歷時的服務器。前者主要運用一主一備，實現雙機運行的模式。主服務器通過某種特定數據的復制方式（主要就當地SCADA系統的服務器），以及通過TCP/IPO計算機這一通訊形式（主要針對每一個站控控制器），和站控體系進行數據交換，在實際現場生產數據，應該上傳至調控中心的主服務器當中。所以，它可以有效地整合站控的體系當中的全部信息，從而有效概覽和監控站場中的全部數據。為能夠保證數據安全備份，在主服務器中歷史的一些數據，能夠一起被放入一個鏡像磁盤的陣列中。②UPS時鐘服務器。主要實現網絡和服務器時間中的計算機保持同步。③WEB和O計算機的服務器。主要運用到與第三方數據展開交換的工作，進一步實現信息一體化重要的設備。

工程師站：①計算機S工程站。其主要的功能就是完成對所有站點計算機S體系程序的組態。②ESD工程師站。其主要功能為對ESD體系的相關程序的組態，通過玻璃生產此因果的設計，從而能夠完成四級關斷的有效編寫。在應急的條件之下，需要通過WORKPLACE的形式，進一步實現單站、單口氣井遠程的關斷。

通信網絡：為了能夠保證工控網絡的安全性，玻璃行業需要運用自創的千兆光纖環網（如下圖1所示）。使用A/B雙網備用鏈路。

圖1 SCADA系統工業環網

1.1.2 SCADA系統下位機構成。控制器：就是計算機S的中心。我們用到的就是AC800M體系的控制器，每一個控制器的單元物理當中，主要包括兩部分:底座以及過程處理單元。在工作過程當中，其中一個作為主控制器，另外一個作為冗余控制器。主控制器單元控制整個過程數據，在主控制器存在一定的問題時，備份的控制器隨時均可以準備接換主控制器。在切換的過程中輸出被凍結，保持不變[1]。

繼電器：作為一種電子控制的器件，繼電器有著被控制以及控制的體系，時常能夠使用自動控制電路，但是實際上，較大的電流能夠被其所運用的較小電流控制。

I/O卡件：主要使用到開關量的輸入及輸出、模擬量的輸入。其中，開關量輸入卡件主要用于傳送一些變送器當中的數據。開關量輸出的卡件主要使用在井口截斷閥開關的狀態。模擬量輸入能夠控制繼電器，從而對控制的電動球閥等設備，發出來一些開關的命令。I/O卡件的特點就是：支持各個模塊和通道配有LED實現快速差錯的功能、支持實時監測及遠程監測功能等。

1.2 SCADA系統原理

系統的運行原理本質上可以分成兩種：一種是形成了“類反饋控制系統”的控制機制；另一種是直接構成了反饋控制系統的工作機制，此時可以根據SCADA系統的工作原理，取得所有的管理性的信息。對反饋控制系統的構造過程采用的工作方法為：直接按照當前的分布式信息取得裝置，取得所有的系統運行參數，之后借助反饋系統協調運行方案。對于所謂的“類反饋控制系統”，在系統的運行中要根據取得的視頻信息，使所有的人員都可以完全按照目前的工作方案得到信息。

2 基于iFIX玻璃配料SCADA系統的實現

2.1 網絡與通信

網絡運用到Ethemet以太網。由RJ45和雙鉸線等構成。CP443-l需要有效使用到S7-400的處理器，在工業的以太網中，有效處理數據通信，通過RJ端口與ELS—TP80充分結合的形式，PLC能夠和上位機、編程器以及S7 PLC展開通訊工作，PLC和控制器通訊均能夠通過CPU模塊當中DP的端口，運用到PROFIBUS現場總線來完成的[2]。

實時數據就是由iFIX高速以及高性能驅動的程序，通過各種各樣的形式，對過程數據庫進行采集，數據需要通過l00M以太網，快速地傳至主控室iFIX這一服務器當中，對于iFIX I/O驅動程序軟件來說，其能夠把PLC從設備當中讀出，之后將讀出的相關數據傳到映射表地址當中，控制程序可以把處理之后的相關數據主動地傳輸至數據庫當中。再通過其訪問的功能，把數據傳輸到組態應用過程當中。

2.2 報警實現

對于某些敏感的數據。譬如在配方當中存在的各種原料重量，應當經過嚴格控制，將它們全部控制到一定的范圍中，從而保證玻璃的質量，與此同時，需要通過相關的數據塊，進一步設置出來報警的上/下限，以此實現實時報警。如果采集出的相關數據超了范圍，就需要通過報警的顏色，進一步提醒相關的監控人員，用戶還能夠運用到iFIX報警的數據庫，對之前報警的數據進行查閱[3]。

2.3 人機畫面

在過程的數據庫當中，采集到現場的數據之后，就需要使用iFIX的形式，進一步地創建出來動態的畫面，為相關人員提供更直觀的生產玻璃的流程，還會提供生產的一些數據。有效提供一些較為豐富的圖符集，通過人機的界面，更加直觀地把每種需要以及生產狀態所需的數據充分顯示出來，利用INTELLUTION WORKSPACE中的調度程序，可實現Intake、Dosing、Transpon、Recipe、Report、Test Weight等畫面的切換，畫面設計采用菜單形式，點擊展開[4]。

3 玻璃配料SCADA系統主要組成

本系統主要由6臺配料控制器、2臺PLC、3臺計算機等組成。計算機使用Windows xp sp3操作系統，應用軟件為Intellution iFIX3.5HMI Software，利用iFIX客戶機和服務器的結構，以SCADA計算機作為服務器，VIEW計算機為客戶機，客戶機從服務器讀取數據，并且與其保持同步。服務器與PLC通信，控制層采用西門子的S7- 400 PLC。控制系統軟件為Simatic Manager軟件，采用梯形圖和語句表編程，控制器和底層各類儀表、現場控制柜組成控制網絡，利用iFIX提供的EDA接口函數和HDA接口函數，用Visual Ba-sic程序來讀iFIX的實時數據庫和查詢歷史數據庫都非常方便[5]。

3.1 計算機

iFIX3.5對計算機配置的要求并不高，現在的計算機基本上都能滿足，這里就不一一介紹。我們將其中的一臺計算機作為客戶機，另外一臺作為服務器，服務器和PLC通過通信方式進行數據處理，客戶機從服務器讀取數據。盡管計算機之間的通信方式不同，但功能是相同的，如果有服務器出現故障不能正常工作的情況，客戶機可以代替它，而我們只需修改客戶機的地址和相應的名稱即可。作為工程師站的第三臺計算機，可用來替換兩臺在線計算機中的任何一臺，它通過路由器可遠程鏈接網絡中的任何一臺計算機和PLC，可以實現遠程監控、診斷、修改的功能。監控計算機具圖形顯示功能，能顯示出Report、Test Weight、Alarm、Service Intake、Dosing、Transport、Cullet Line、Recipe等畫面，也同時具有友好的人機交互，采用圖形、表格方式，操行人員能方便地使用鼠標和鍵盤對系統進行管理和控制，通過監控畫面的切換，進行數據查詢、狀態查詢、數據儲存、控制管理等各種操作。工程師站除具有上述功能外，還具有與PLC、配料控制器及濕度檢測儀交換數據，在線觀察PLC、配料控制器的運行狀況等功能[6]。

4 結束語

綜上所述，iFIX就是在工業控制的領域中，非常可靠以及穩定的SCADA軟件。它具有比較完善的圖形環境、較為靈活的可視化操作以及開放的系統結構，學習起來非常容易，操作也十分簡單方便。此系統投入使用之后在性能、功能以及控制精度等方面，均可以有效滿足生產的要求，提升生產的質量以及效率，進一步降低工人勞動的強度。