王 博

(山西省自動(dòng)化研究所，山西 太原 030012)

0 前言

本系統(tǒng)應(yīng)用于新泰鋼鐵180m2燒結(jié)工程，主要環(huán)節(jié)包括配料、燃破、混合、制粒、燒結(jié)、環(huán)冷、篩分、輸送等，整個(gè)控制系統(tǒng)控制設(shè)備較多、分布較廣、信號(hào)點(diǎn)數(shù)較為龐大，為了節(jié)省信號(hào)線路的敷設(shè)和施工方便，控制系統(tǒng)采用集散控制，將以上主要環(huán)節(jié)分為五大控制系統(tǒng)來完成對(duì)設(shè)備和工藝的控制過程。五大系統(tǒng)主要分為:原料系統(tǒng)、主抽系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、成篩系統(tǒng)和燒結(jié)系統(tǒng)。過程控制采用西門子400 系列PLC，通過PROFIBUS 總線下掛ET200 從站、WAGO 遠(yuǎn)程站和艾默生遠(yuǎn)程變頻站，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的集散控制，五大系統(tǒng)的主PLC的CPU 通過工業(yè)以太網(wǎng)組成環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的冗余通訊。組態(tài)畫面使用與PLC 過程監(jiān)控系統(tǒng)配套的InTouch10.0，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)流程以及控制各個(gè)分系統(tǒng)的設(shè)備。由于各系統(tǒng)的主PLC和各監(jiān)控站已經(jīng)組成環(huán)網(wǎng)，所以組態(tài)界面也可以在線實(shí)時(shí)瀏覽其他PLC所控制的設(shè)備的實(shí)時(shí)參數(shù)。

1 InTouch HMI 介紹

InTouch是美國(guó)Wonderware 公司開發(fā)的世界上第一個(gè)集成的、基于組件的HMI 系統(tǒng)。具有世界領(lǐng)先的HMI(人機(jī)接口界面)和面向?qū)ο蟮膱D形開發(fā)環(huán)境，便于高效、快捷地配置用戶的應(yīng)用程序。目前，有很多工控組態(tài)軟件，如InTouch、iFix、LabView，國(guó)產(chǎn)的有“組態(tài)王”、“世紀(jì)星”等。InTouch和這些軟件相比，主要特點(diǎn)是:運(yùn)行效率高、兼容性強(qiáng)、易用性高，InTouch 腳本功能強(qiáng)大。

基于以上原因，我們選擇InTouch 作為操作站軟件的開發(fā)工具。

2 InTouch 工控組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工控組態(tài)軟件的任務(wù)主要有兩方面:一是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警顯示、趨勢(shì)曲線繪制、打印輸出等;二是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際任務(wù)進(jìn)行組態(tài)編程，對(duì)不同的工業(yè)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。組態(tài)軟件提供了靈活的組態(tài)工具和模塊，人機(jī)交互界面友好，提高了系統(tǒng)的成功率和可靠性，使系統(tǒng)功能易于實(shí)現(xiàn)。

2.1 監(jiān)控畫面的構(gòu)成

為了形象、生動(dòng)、全面地監(jiān)控整個(gè)轉(zhuǎn)爐煉鋼控制過程，上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了總流程圖畫面、分系統(tǒng)流程畫面、儀表控制畫面，同時(shí)為了方便運(yùn)行調(diào)試、事故分析，還設(shè)計(jì)了控制分組畫面、歷史趨勢(shì)畫面、系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)一覽、系統(tǒng)報(bào)警、報(bào)表打印等畫面。

(1)流程畫面

在新泰鋼鐵180m2燒結(jié)工程組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)了原料系統(tǒng)、主抽系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、成篩系統(tǒng)、老區(qū)供料系統(tǒng)以及燒結(jié)系統(tǒng)共六個(gè)系統(tǒng)流程畫面。工藝流程形象而直觀地再現(xiàn)了從供料到燒結(jié)的各個(gè)工藝系統(tǒng)，對(duì)燒結(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了全方位、多角度監(jiān)控。InTouch 提供了中文提示功能，用戶只需在動(dòng)畫中加入所需提示即可，保持了畫面的清晰美觀。對(duì)于電動(dòng)閥、皮帶機(jī)、料倉(cāng)等設(shè)備通過動(dòng)畫效果使得操作員通過流程畫面即可知道設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。燒結(jié)系統(tǒng)如圖1所示。

(2)報(bào)警監(jiān)控畫面

InTouch 軟件提供了模擬量偏差報(bào)警、上下限報(bào)警、離散量報(bào)警等，而且具有實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警;能夠及時(shí)有效地提醒操作人員及管理人員在冶煉過程中設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)的異常情況的性質(zhì)，為及時(shí)有效地排除故障提供了科學(xué)的依據(jù)，確保設(shè)備運(yùn)行正常，如圖2。

圖1 燒結(jié)流程畫面

圖2 報(bào)警畫面

(3)歷史趨勢(shì)及實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫面

歷史數(shù)據(jù)的存取可以用來分析設(shè)備的故障原因，尋找最佳的生產(chǎn)過程曲線來修正工藝，對(duì)提高燒結(jié)產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益均有著重要的作用。而InTouch 軟件提供的歷史曲線能記錄一個(gè)模擬量在整個(gè)冶煉過程中的變化情況，而且能在分析時(shí)按照要求進(jìn)行放大或縮小時(shí)間間隔，也可把幾個(gè)相關(guān)的信號(hào)放在一起進(jìn)行顯示、打印輸出，并按要求存儲(chǔ)起來為以后分析之用。本系統(tǒng)中的歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)來源于一臺(tái)安裝SQL Server2008的DELL 服務(wù)器，當(dāng)歷史數(shù)據(jù)全部占據(jù)硬盤空間時(shí)，自動(dòng)替換最早的數(shù)據(jù)繼續(xù)存儲(chǔ)，按照本服務(wù)器1T的硬盤容量來說，可查詢最早兩年前的歷史數(shù)據(jù)。

實(shí)時(shí)趨勢(shì)可在生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控之前一小時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及儀表模擬量數(shù)據(jù)，曲線不斷更新，可實(shí)時(shí)查看，而且占據(jù)很少的硬盤空間。

2.2 QuickScript 功能

InTouch 腳本是InTouch應(yīng)用程序最強(qiáng)大的功能之一。InTouch QuickScript 功能允許在指定標(biāo)準(zhǔn)滿足時(shí)執(zhí)行特定的命令和邏輯操作。例如按鍵、打開窗口和改變值等。Quick-Function 允許用戶可以從其它腳本和動(dòng)畫鏈接表達(dá)式調(diào)用腳本。系統(tǒng)將可重復(fù)使用的代碼存儲(chǔ)在單個(gè)腳本和單個(gè)位置中，從而支持在一個(gè)編輯進(jìn)程中更新所有腳本實(shí)例。通過使用腳本我們可以創(chuàng)建各種自定義和自動(dòng)系統(tǒng)函數(shù)。本組態(tài)系統(tǒng)中多處應(yīng)用到InTouch 腳本，這里列舉一例:

在原料和配料系統(tǒng)中，由于各種料倉(cāng)數(shù)量不一，使用中也不固定料倉(cāng)，但總料批需要保持不變，所以在配比時(shí)需要寫InTouch 腳本以保持總料批穩(wěn)定。配比畫面如圖3。

程序(選段)如圖4。

圖3 配比功能畫面

圖4 配比功能腳本節(jié)選圖

3 系統(tǒng)安全

畫面系統(tǒng)的安全操作和管理是自動(dòng)化控制可靠運(yùn)行的根本保證。因此對(duì)操作的限制和數(shù)據(jù)的保護(hù)是畫面程序設(shè)計(jì)中必須考慮的問題。比如對(duì)設(shè)備啟停操作，工藝參數(shù)值的修改或錄入等等。在本系統(tǒng)中，由于設(shè)置了不同的操作權(quán)限可有效降低人為誤操作或其他因素帶來的損失。InTouch 可以通過帳號(hào)管理機(jī)制，即給每個(gè)操作員配置用戶名(Operator)、口令(Password)及訪問級(jí)別(Accesslevel)，來限制不同人員的訪問權(quán)限以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全。工作站之間遵循信息共享、操作分工的原則，每臺(tái)工作站都可得到所有的狀態(tài)信息，而只能操作各自職責(zé)范圍內(nèi)的部分。這在打破操作人員之間條塊分割、互相封閉狀態(tài)的同時(shí)分清了責(zé)任。

4 應(yīng)用總結(jié)

InTouch 軟件在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上非常簡(jiǎn)單，使技術(shù)人員可以很快開發(fā)出豐富多彩的監(jiān)控畫面;在功能上十分強(qiáng)大，具有較高的性能和穩(wěn)定性，使技術(shù)人員在以后的維護(hù)上大大減少工作量。InTouch 10.0的成功應(yīng)用為燒結(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、節(jié)能降耗創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。