iFIX在3150紙機DCS中的應用
1 引言
黑龍江省斯達造紙有限公司是從事生產(chǎn)(國家專利技術(shù)生產(chǎn))精制牛皮紙、精制松木漿，以精制牛皮紙為主導的系列牛皮工業(yè)技術(shù)用紙的國有企業(yè)。3150紙機是斯達造紙有限公司利用外資和國有法人大股份投資建立的現(xiàn)代化、符合國際標準的生產(chǎn)線。它的特點是實現(xiàn)了管控一體化，是高度的人機控制系統(tǒng)。3150紙機的控制系統(tǒng)包含了一個多億的投資，控制室的23臺計算機完全在自動控制下進行操作，所有數(shù)據(jù)向管理網(wǎng)的200多臺計算機開放，使每個人都可以介入運行，而且可以在幾百公里以外的總部監(jiān)視運行狀況。
3150紙機控制系統(tǒng)包括質(zhì)量控制系統(tǒng)QCS(Quality Control System)，集散控制系統(tǒng)DCS(Distribution Control System)，直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC(Direct Digital Control)等幾大部分。黑龍江省斯達浩普系統(tǒng)工程有限公司負責的是DCS控制。DCS集散型控制系統(tǒng)就是將采集和控制分散在多個現(xiàn)場控制站，而將操作和監(jiān)視功能集中在一個操作站。它的突出優(yōu)點是系統(tǒng)的硬件和軟件都具有靈活的組態(tài)和配置能力。
根據(jù)斯達造紙有限公司對電氣控制系統(tǒng)的要求，下位機軟件采用了美國霍尼韋爾公司的Control Builder編程，上位機采用美國Intellution公司的iFix組態(tài)軟件。
2 intellution iFix 軟件的特點
通過在斯達造紙有限公司3150紙機DCS控制系統(tǒng)中iFix的實際應用，深深地感到iFix軟件具有許多優(yōu)點，而且，作者認為，下列優(yōu)點是其它組態(tài)軟件所不及的:
(1) iFix軟件功能強大
對控制系統(tǒng)中所要求實現(xiàn)的控制功能都能實現(xiàn);
(2) 內(nèi)嵌VBA(Visual Basic for Application)編程，簡便易學
在不需要懂得很多VBA編程技巧的情況下，也能發(fā)揮出VBA的強大功能;
(3) 畫圖功能非常強大
iFix軟件包含大量圖形工具，使用戶能夠快速簡單地開發(fā)系統(tǒng);
(4) 結(jié)構(gòu)簡單，組態(tài)靈活方便，效率高;
(5) iFix提供真正的分布式、客戶/服務器結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)提供最大的可擴展性;
(6) iFix采用許多工業(yè)標準技術(shù)，保證其開放性和可擴展性，使得系統(tǒng)的開發(fā)和集成變得十分簡便;
(7) 可靠性高，維護簡便。
3 iFIX在3150紙機DCS控制系統(tǒng)中的應用
3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計
黑龍江省斯達造紙有限公司3150紙機DCS控制系統(tǒng)包括5個子系統(tǒng):白水回收工段控制系統(tǒng)、打漿工段控制系統(tǒng)、抄紙工段控制系統(tǒng)、三段通汽工段控制系統(tǒng)、進口壓力篩控制系統(tǒng)。每個控制系統(tǒng)使用獨立的UMC800控制器來實現(xiàn)。5個UMC800系統(tǒng)彼此互相聯(lián)系，但又有著相對的獨立性，如果有一臺發(fā)生故障也不會影響其它工作站的運行。因此整個系統(tǒng)采用控制環(huán)節(jié)分散、數(shù)據(jù)處理集中的方式，即多操作站的DCS系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的主要控制對象是各種漿池的液位，汽和漿的流量，電機和各種調(diào)節(jié)閥等。
3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
系統(tǒng)配置圖如圖1所示。
圖1 DCS系統(tǒng)配置圖
·UMC800與上位機采用RS485通訊協(xié)議實時通信;
·操作員站與工程師站間可以通過TCP/IP協(xié)議互訪資源;
·工程師站通過服務器可與MIS信息管理層進行資源互訪，管理層可以及時看到工程師站中的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，報表記錄等信息。
3.3 客戶端軟件
為使現(xiàn)場操作人員使用方便，并考慮到工藝工程師和控制工程師的需要，每一個工段配置一臺上位監(jiān)控微機，作為普通級操作員站，利用iFIX iClient Readonly作為整個系統(tǒng)的遠程客戶端，實現(xiàn)畫面組態(tài)，實時察看DCS控制系統(tǒng)的實時現(xiàn)場數(shù)據(jù)，顯示現(xiàn)場的工藝流程狀況，監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，并將設(shè)備正常運行狀態(tài)及報警信息反映在上位監(jiān)控畫面上;又可以方便的查詢各數(shù)據(jù)點的歷史數(shù)據(jù)并形成歷史趨勢曲線及列表，操作員還可通過上位機對現(xiàn)場設(shè)備進行操作和控制。iFIX是一個集成的完整系統(tǒng)，每臺計算機有自己的節(jié)點名，每個數(shù)據(jù)項都有自己的點名。每臺上位機之間可互相訪問節(jié)點和數(shù)據(jù)庫。iFIX網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的讀取都通過標識SCADA Server節(jié)點名、數(shù)據(jù)點名及數(shù)據(jù)域來識別。
4 系統(tǒng)功能設(shè)計
利用iFix開發(fā)的斯達造紙有限公司3150紙機DCS控制系統(tǒng)上位監(jiān)控程序具有良好的人機界面，實現(xiàn)了以下功能:
(1) 與下位UMC800的通訊
iFix提供了豐富的I/O(輸入/輸出)服務程序，能夠與眾多廠家的控制器通訊。SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) Server監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集服務器直接連接到物理I/O,建立并維護過程數(shù)據(jù)庫。通訊方便可靠。
(2) 各種監(jiān)控畫面的切換
根據(jù)3150紙機的工藝要求，作者為DCS控制系統(tǒng)的監(jiān)視程序制作了十多幅監(jiān)視控制畫面。包括主畫面，每個工段的工藝流程畫面，電機的啟?？刂飘嬅?，報警畫面，歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)趨勢曲線，數(shù)據(jù)查詢，報表，自動手動切換畫面等等。每幅畫面都能夠方便的進行切換。
通過監(jiān)視動態(tài)畫面，操作員可以很方便地監(jiān)視時設(shè)備狀態(tài)，如液位的高低，閥門的開度等，并及時對設(shè)備進行控制。五臺上位機通過聯(lián)網(wǎng)，各自的畫面也能互相操作。
(3) 自動/手動回路的切換
對于調(diào)節(jié)回路有兩種控制方式，自動調(diào)節(jié)和手動調(diào)節(jié)。當點擊畫面上的自動或手動旋轉(zhuǎn)開關(guān)，可以切換自動手動方式。在自動狀態(tài)下，調(diào)節(jié)回路由下位機進行控制，自動調(diào)節(jié)閥門的開度。此時，若點擊閥門，將出現(xiàn)提示窗口，提示此時是處于自動狀態(tài)下，不能手動調(diào)節(jié)閥門。若處于手動狀態(tài)下，操作工可以自行調(diào)節(jié)閥門開度。
(4) 用標簽組實現(xiàn)控制過程中相同的生產(chǎn)線
由于本控制系統(tǒng)中有幾十條調(diào)節(jié)控制回路，所以采用標簽組的方法用一個畫面來實現(xiàn)多個控制過程。當打開一個畫面或切換當前畫面時系統(tǒng)可以讀取標簽組文件，并且使用其中所定義的過程值替代圖中的標記。使用標簽組顯著的節(jié)省寶貴的系統(tǒng)開發(fā)時間。
(5) 安全保護
本上位監(jiān)控系統(tǒng)具有安全保護功能。系統(tǒng)除了操作員和管理員可以進行各自的工作，其他人員不能操作。操作員和管理員分別有自己的權(quán)限。當上位機一開機，系統(tǒng)就自動進入iFix的運行畫面，用戶注冊后方可進行操作。在運行過程中，操作員和管理員可以根據(jù)自己的需要隨意更改各自的口令。
(6) 數(shù)據(jù)查詢
a) 查詢各種設(shè)備的運行狀態(tài)，確認設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài);
b) 查詢各種流量計的流量和流量累積值;
c) 查詢標簽的歷史數(shù)據(jù)。
(7) 數(shù)據(jù)上傳
由于管理層的需要，必須把一些重要的參數(shù)如流量、流量累積值、平均值等送到管理層數(shù)據(jù)庫中。在調(diào)度處理器Scheduler中利用VBA編程將所要的數(shù)據(jù)送到上層數(shù)據(jù)庫中。
(8) 信息提示
對于一些重要的操作，為了防止操作工誤操作設(shè)了一些提示，使操作員按提示操作，避免了錯誤的發(fā)生。如“請先選擇所要查詢的時間”、“確實要打印嗎？請按‘確定’按鈕”等。
(9) 設(shè)備報警
當設(shè)備出現(xiàn)故障時，如紙機斷紙、液位過高等，報警狀態(tài)欄中就會出現(xiàn)提示，并通過聲音進行報警。報警狀態(tài)欄根據(jù)報警設(shè)備的優(yōu)先級現(xiàn)示不同的報警顏色，提示操作員及時處理。當出現(xiàn)報警時，打印機可自動打印報警信息。
(10) 報表打印
操作員可根據(jù)生產(chǎn)的實際需要打印一些與生產(chǎn)相關(guān)的報表。如年報表，月報表等。
5 結(jié)束語
目前斯達造紙有限公司3150紙機DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)正常使用。該系統(tǒng)運行可靠，操作容易，維護方便。使用iFix開發(fā)的上位監(jiān)控程序功能完善，綜合性強，人機界面美觀友好，注重實用，得到了廠家的好評。
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