王華強(qiáng) 高孝濤

(合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院，合肥 230009)

現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)已趨向廣域化和分布式，隨著互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步普及和使用，Internet將是實現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)[1]。基于國內(nèi)目前的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)應(yīng)用程度，越來越多的生產(chǎn)企業(yè)都將Web技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中以提高生產(chǎn)管理效率。

筆者以安利公司的聚氨酯樹脂生產(chǎn)過程為背景，將其核心數(shù)據(jù)(報表信息和趨勢曲線)發(fā)布到Web，實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，使生產(chǎn)過程更加透明可控。

1.1 生產(chǎn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

安利公司的聚氨酯生產(chǎn)是在反應(yīng)釜中進(jìn)行的，一個系統(tǒng)包含了5個反應(yīng)釜，有16種原料在反應(yīng)釜中按照不同的比例配置，攪拌生產(chǎn)得到所需產(chǎn)品，反應(yīng)釜生產(chǎn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。原料閥的開關(guān)由控制室工作人員通過控制裝有組態(tài)王軟件的工控機(jī)(IPC)，配合一臺S7-300PLC完成[2]。

圖1 反應(yīng)釜生產(chǎn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

建立Web系統(tǒng)的目的是對反應(yīng)釜中的溫度、電機(jī)電流及物料的下料重量等信號的趨勢曲線和報表信息進(jìn)行監(jiān)控。筆者選擇組態(tài)王軟件進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計趨勢曲線和報表，并實現(xiàn)發(fā)布，工程技術(shù)人員可以通過訪問Internet網(wǎng)了解實時生產(chǎn)狀況，掌握機(jī)器的運轉(zhuǎn)狀況(圖2)。當(dāng)生產(chǎn)出現(xiàn)故障時，工程技術(shù)人員也可以通過Internet反饋的數(shù)據(jù)，初步排查故障原因，為快速進(jìn)行搶修贏取寶貴時間。

圖2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 趨勢曲線

組態(tài)王提供了3種形式的歷史趨勢曲線解決方案。其中歷史趨勢曲線控件是以Active X控件形式提供的，是繪制歷史曲線和開放數(shù)據(jù)庫互連(ODBC)數(shù)據(jù)庫曲線的功能性控件[3]。由于其功能強(qiáng)大，可以在系統(tǒng)運行時動態(tài)添加、刪除或隱藏曲線，實現(xiàn)組態(tài)王歷史數(shù)據(jù)的繪制與打印，還可以實現(xiàn)ODBC數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)記錄的曲線繪制，是組態(tài)王Web發(fā)布所支持的控件。為此選擇通過添加歷史趨勢曲線控件來實現(xiàn)組態(tài)王趨勢曲線的設(shè)計，控件命名為HT。

歷史趨勢曲線設(shè)計過程中遇到的難點：保證曲線畫面隨信號的進(jìn)入而更新；通過控件屬性設(shè)置時間軸長度為3h，當(dāng)放大或縮小所選區(qū)域時，曲線時間軸長度會相應(yīng)縮短或變長，要想恢復(fù)3h長度需一步步放縮回來，使用較麻煩；由于信號隨著每次采集而實時刷新，在未找到所需時段的歷史曲線時，畫面就已被新的曲線畫面覆蓋，以至于很難找到真正所需的歷史曲線。針對這些難點，筆者的設(shè)計步驟如下：

a. 在數(shù)據(jù)詞典中，將所需記錄變量(電機(jī)電流信號和溫度信號)的記錄與安全區(qū)的記錄模式設(shè)定為“每次采集記錄”，將變量添加到歷史趨勢曲線控件的歷史數(shù)據(jù)庫。這樣設(shè)置之后就實現(xiàn)了組態(tài)王對信號的采集。

b. 在畫面屬性的命令語言中添加程序，用來實現(xiàn)曲線有條件的實時更新。

c. 添加曲線暫停與曲線開始的按鈕。按下曲線暫停按鈕則關(guān)閉曲線實時更新的條件，按下曲線開始按鈕時又能快速恢復(fù)3h時間軸長和數(shù)據(jù)的實時刷新。

其中步驟b中在畫面屬性的命令語言中添加的程序如下：

if(cursuspend==0)

{HT.HTUpdateToCurrentTime();}

步驟c中，曲線開始的程序段如下：

cursuspend=0;(cursuspend為數(shù)據(jù)詞典中定義的內(nèi)部變量)

long t=0;

t=HTConvertTime(\本站點S|年,\本站點S|月,\本站點S|日,\本站點S|時,\本站點S|分,本站點S|秒);

t=t-10800;

HT.SetTimeParam(t,0,3,2);

曲線暫停的語句如下：

Cursuspend=1；

3 報表設(shè)計

報表的設(shè)計即數(shù)據(jù)的歸檔設(shè)計，包括兩大塊：一是建立報表窗口，主要針對當(dāng)天的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔；二是建立數(shù)據(jù)庫，存儲大量歸檔信息，針對歷史歸檔信息的查詢，可通過條件查找，方便找到所需信息。

3.1 報表數(shù)據(jù)記錄的實現(xiàn)

創(chuàng)建報表窗口命名為Report0。當(dāng)組態(tài)王接收到物料關(guān)閥信號時(物料下料結(jié)束)，即對數(shù)據(jù)進(jìn)行順序歸檔寫入到報表窗口的表格中。腳本程序如下：

ReportSetCellString("Report0",row,1,\本站點S|日期);

ReportSetCellString("Report0",row,2,\本站點S|時間);

ReportSetCellString("Report0",row,3,物料歸檔名稱);

ReportSetCellValue("Report0",row,4,本次重量);

ReportSetCellValue("Report0",row,5,反應(yīng)釜溫度);

3.2 Access數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)記錄實現(xiàn)

利用Microsoft Office Access新建一個Access文件[4]，將此Access文件設(shè)置為組態(tài)王工程的數(shù)據(jù)源，命名為PU4。建立表格模板(PU4MB)和記錄體(JL1)，即建立時間、日期、物料、本次重量和反應(yīng)釜溫度這5個記錄及其對應(yīng)的變量。

程序啟動時，給數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生鏈接號，再以表格模板(PU4MB)的格式在Access數(shù)據(jù)庫中建立名為KingTable的表格。程序啟動時的腳本程序為：

SQLConnect(DeviceID,"dsn=PU4;uid=;pwd=");

SQLCreateTable(DeviceID,"KingTable","PU4MB");

其中DeviceID為數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生的鏈接號。

關(guān)閥信號到來時，再以記錄體(JL1)的格式寫入到KingTable數(shù)據(jù)庫中，語句如下：

SQLInsert(DeviceID,"KingTable","JL1");

3.3 數(shù)據(jù)庫的查詢實現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫的查詢方法是通過添加KVADODBGrid Class控件顯示查詢數(shù)據(jù)，命名為Retable。添加Microsoft Date and Time Picker Control 6.0控件查詢指定日期的數(shù)據(jù)信息，命名為RetableSelect。查詢按鈕腳本程序如下：

Retable.RemoveAllData();

long a;

long b;

string str1;

string str2;

x=RetableSelect.Month;

y=RetableSelect.Day;

if(x<10)

str1="-0"+StrFromInt(x,10);

else

str1="-"+StrFromInt(x,10);

if(y<10)

str2="-0"+StrFromInt(y,10);

else

str2="-"+StrFromInt(y,10);

\本站點條件句=StrFromInt(RetableSelect.Year,10)+str1+str2;

Retable.Where="日期={d’"+條件句+"’}";

Retable.FetchData();

Retable.FetchEnd();

4 Web發(fā)布的實現(xiàn)

組態(tài)王的Web發(fā)布系統(tǒng)基于Active X技術(shù)，可以在網(wǎng)頁客戶端繪制出逼真的監(jiān)控畫面。Web發(fā)布的組成包括：數(shù)據(jù)服務(wù)端、Web服務(wù)器和IE瀏覽客戶端。通常情況下這3部分各在一臺計算機(jī)中，筆者僅使用一臺計算機(jī)同時作為組態(tài)王數(shù)據(jù)服務(wù)器與Web服務(wù)器。

4.1 數(shù)據(jù)服務(wù)器與Web服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)工程配置

在數(shù)據(jù)服務(wù)器的工程網(wǎng)絡(luò)配置中，將本機(jī)設(shè)為聯(lián)網(wǎng)模式，在節(jié)點類型配置為客戶端所需要的所有服務(wù)器。在Web服務(wù)器的工程網(wǎng)絡(luò)配置中建立數(shù)據(jù)服務(wù)器的遠(yuǎn)程站點，完成客戶配置。這樣就建立了數(shù)據(jù)服務(wù)端與Web服務(wù)器的鏈接，Web服務(wù)端就能共享數(shù)據(jù)服務(wù)端的信號了。

4.2 發(fā)布畫面

將需要發(fā)布的曲線畫面(圖3)和報表畫面(圖4)在Web發(fā)布組配置中選定為發(fā)布畫面。

圖3 企業(yè)局域網(wǎng)中IE客戶端參數(shù)曲線

圖4 企業(yè)局域網(wǎng)中IE客戶端報表界面

組態(tài)王作為Web發(fā)布服務(wù)器，需申請一個固定IP，將此IP地址后綴KingViewWeb寫入Web發(fā)布工具的URL。Web發(fā)布工具將工程發(fā)布后，IE客戶端與Web服務(wù)器將保持高效的數(shù)據(jù)同步。此時在IE瀏覽器上輸入URL進(jìn)入IE瀏覽客戶端，登錄工程即能實現(xiàn)對工程的遠(yuǎn)程監(jiān)控[5]。

5 結(jié)束語

基于組態(tài)王的Web信息發(fā)布系統(tǒng)以組態(tài)王軟件作為設(shè)計和控制核心，在保障系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運行的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了對生產(chǎn)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，且提升了系統(tǒng)的自動化水平。該系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)，易于升級擴(kuò)充和維護(hù)，同時分工明確，避免了操作人員與工程技術(shù)人員的重復(fù)操作。

[1] 曹輝,王暄.組態(tài)軟件技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社,2012:1～9.

[2] 王華強(qiáng),張彪.軟啟動器在聚氨酯樹脂反應(yīng)釜控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].化工自動化及儀表,2014,41(11):1250～1253.

[3] 王善斌.組態(tài)軟件應(yīng)用指南：組態(tài)王KingVIEW和西門子WinCC[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2011:95～118.

[4] 馬立閣.基于組態(tài)王的Excel工業(yè)報表系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計算機(jī),2008,21(3):7～8.

[5] 賀威, 張連山,吳忻生.基于Internet的遠(yuǎn)程過程控制實驗系統(tǒng)[J].控制工程,2007,14(z1):115～117.