IFIX組態軟件在油田自動化系統中的應用

關鍵詞：iFIX; 組態軟件; 控制系統

　　隨著科學技術的不斷進步，在我國各大油田的計量站中，生產自動化的程度要求越來越高，控制系統得到了廣泛應用。在這種形勢下，對于一個自動控制系統而言，不但要求其現場控制器具有高可靠、高精度和全分散的特點，而且也要求其上位機軟件具有強大的功能和友好的人機交互界面。而iFIX工業自動化軟件，由于具有良好的開放性、安全性以及擴展性，能夠很出色地滿足分布式監控和數據采集（SCADA）系統的模塊化、分布式的技術要求，因而成為工業自動化領域最流行的工控組態軟件之一。

一、iFIX簡介

　　美國Intellution公司于2000年推出了工業界第一套完全集成組件對象的自動化軟件Intellution Dynamics TM,該軟件的推出使工業控制領域的自動化軟件水平進入了嶄新的時代。Intellution Dynamics的核心技術被稱為iCare,是基于開放式、集成和組件化結構的技術，提供對網絡和因特網上的第三方應用程序的無縫集成，可實現真正的分布式客戶/服務器網絡體系。iFIX軟件是Intellution Dynamics軟件家族中的主要成員之一，可作為一個“進入過程的窗口”，并提供實時數據給操作員及軟件應用。為追求系統的穩定性以及易擴展性，iFIX軟件只支持Windows NT/2000/XP操作系統。

二、iFIX的基本功能

　　iFIX軟件是以SCADA（supervisory control and data acquisition）組件為核心。SCADA的基本功能是數據采集和數據管理，保證數據的完整性，并且提供完整的分布式網絡功能。

　　數據采集就是從現場下位機獲取數據并將它們加工可利用的形式。iFIX也可以向現場下位機寫數據，這樣就建立了控制軟件所需要的雙向連接。IFIX通過OPC（OLE for process control）方式來獲得和利用現場數據，OPC是一個具有公用接口的客戶/服務器模塊，它允許iFIX與標準的對象、方式和屬性通信。IFIX不需要用特別的硬件來獲得數據，而是通過一個I/O驅動器的軟件接口同已經存在的I/O設備直接通訊。在大多數情況下，iFIX可以使用現場已經裝配的I/O硬件來工作，即使在現場的同一網絡上使用不同廠家的I/O設備，I/O驅動器都可以兼容它們，這在現場應用中顯得尤為重要。

　　數據管理包括通過掃描、報警和控制程序（SAC, scan alarm control）從驅動程序映像列表（DIT, diver image table）中讀取數據，對數據進行處理，再將數據傳送到過程數據庫（PDB, process data base）以及通過建立SQD和SQT觸發器把采集的數據存儲到數據庫（如：ORACLE）相應的表中，來進行對數據的統計、分析。

三、iFIX的人機接口

　　HMI（human/machine interface）是iFIX軟件的另一個重要組件，它具有強大的圖形編輯功能。iFIX采用Intellution Workspace作為HMI。Intellution Workspace是iCare的一個重要組件，它以直觀的界面把所有的系統組件都集成在一個單獨的開發環境（IDE）中，具有Microsoft Explorer界面風格。無論是開發程序、安全組態、數據庫訪問，都可以在Intellution Workspace中完成，甚至直接嵌入OLE應用程序。

　　Intellution Workspace特有的動畫向導、智能圖符生成向導等強大的圖形工具方便了系統開發，標簽組編輯器大量節省系統開發時間。Intellution Workspace內置了易學易用的VBA（visual basic application）,使得無論是控制系統的設計人員，還是應用人員都能很快上手。同時，支持標準的ActiveX技術，使得用戶可以輕松地為自己的應用程序開發各種網絡多媒體功能。

　　利用SCADA和HMI組件，可方便實現過程監控、報警、數據采集、報表等功能。

四、iFIX軟件在油田計量站自動化系統中的應用

　　1、總體設計

　　在華北油田某采油廠自動化系統中，分為二級。一級為下位機系統，即計量站自動計量控制器（RTU）和現場儀表，用來完成現場數據采集、計量監控、結果上傳等功能。

　　RTU通過2.4G擴頻電臺與中控室SCADA上位機系統通信，實現數據無線遠程傳輸。

　　其網絡拓撲結構見圖一：

圖一

　　其中SCADA服務器和SCADA客戶機實現對現場生產的監控。安裝iFIX應用組態軟件，實現對現場設備的監控。同時，安裝雙機熱備系統，實現雙機熱備。DMS服務器安裝數據庫和管理信息系統，用來存儲數據和對數據進行分析。

　　2、組態過程

　　第1步：根據一級下位機系統的特點，配置所需要的I/O驅動程序，由于RTU支持的協議是Modbus,所以選擇安裝MBE（Modbus Ethernet）驅動程序。

　　第2步：系統配置。在Workspace環境中，啟動系統配置模塊SCU，完成網絡配置、I/O驅動程序配置、數據庫配置、系統驅動參數及初始化任務配置、文件路徑配置、SCADA配置、報警配置等。

　　第3步：數據塊建立。根據Modbus協議和下位機RTU的特點，建立數據塊。用數據塊從RTU中的I/O地址中采集數據。

　　第4步：圖形組態。根據現場工藝流程，生成監控畫面。

　　第5步：動畫對象。即建立設備圖形與過程數據庫之間的動態連接，實現實時監控和報警功能。首先定義數據源變量，包括iFIX數據庫變量、從I/O地址采集的實時數據、一個圖形或對象的屬性值、全局變量、OPC數據等。然后基于數據源的一個變量，動態地改變對象的屬性。

　　第6步：系統調試。使用iFIX自帶的仿真庫SIM對系統進行調試，如系統不滿足設計要求，則重復第4步和第5步。

　　第7步：現場調試。首先檢查系統所有設備的驅動程序映像列表，確保系統現場設備輸入、輸出的正確性;然后檢查系統所有設備圖形與過程數據庫的正確連接，直到全部正確為止;最后，調試系統控制邏輯的正確性，直到滿足用戶要求為止。

　　3、經驗與體會

　　①安全設計 自動化控制系統在工業生產中，安全非常重要，因此，控制系統的安全性設計非常重要。首先計算機中安裝WINDOWS NT/2000操作系統，并且對用戶實行身份認證、權限控制和審計跟蹤。然后，SCADA系統采用雙機熱備方式，SCADA服務器和客戶機安裝雙熱備系統，保證至少有一臺計算機正常運行。其次，iFIX可以通過設置以安全級別為基礎的各種用戶，在應用程序層面對操作員的操作權限進行控制，禁止越權操作。同時，也可以對運行環境保護，對〈Ctrl〉〈Alt〉〈Del〉快捷鍵的使用，任務切換，標題欄和菜單欄的使用，右鍵彈出菜單等全部予以禁止。

　　②報警設計 在控制系統中，因為現場無人職守，所以報警信息尤其重要，操作員根據報警情況，來組織安排生產。iFIX提供了報警系統，報警系統可用于生成、顯示、存儲報警和信息，并將報警和信息發送到網絡上的任意節點，與iFIX相連的打印機、磁盤文件、報警概要顯示、報警歷史窗口以及多媒體報警系統，把控制系統中目前存在的故障，按故障發生時間、級別排序、登記在數據庫中，并在計算機上顯示，對操作人員工作響應的故障，可按鍵屏蔽報警聲音，未響應的故障持續發出聲色報警，并用紅色進行閃爍指示。

五、結束語

　　在華北油田，我公司應用iFIX軟件開發的SCADA系統，已經得到廣泛的應用，其畫面生動逼真并且貼近現場、操作簡便安全、報表打印靈活方便、安全性可靠等諸多優點得到了用戶的高度好評。

參考文獻：

　　1、 美國Intellution公司 iFIX 2.5 electric book.

　　2、 湯子瀛、哲鳳屏等 計算機網絡技術及其應用 成都 電子科技大學出版社