劉俊君，吳 謹，李富年

（武漢科技大學 信息科學與工程學院，武漢 430081）

厚度指標作為帶材重要的質(zhì)量指標之一，一直以來都受到生產(chǎn)廠家與用戶的重視。在鋼板軋制過程中，由于各種因素的影響，鋼板的厚度會發(fā)生變化，若厚度偏離標準厚度太多，鋼板就只能作廢。而鋼板厚度只能在軋制過程中加以控制，而不像寬度、長度可以在軋制之后再進行剪裁，獲得需要的尺寸。目前大部分IMS測量儀外部標準樣板的比對和標定都是通過維護人員手動完成，存在著檢測速度慢、存在安全隱患、影響設備壽命等缺陷[1]。

因此有必要設計研發(fā)一種全自動標定裝置，利用OPC方式，實現(xiàn)計算機和PLC的通信，從而實現(xiàn)遠程控制的方法，替代當前人工測量方式，確保短時間內(nèi)完成全通道的厚度校對，保證多功能測厚儀的精度，減少X射線近距離輻射傷害的可能性，以及減少關(guān)閉X射線機械盲板次數(shù)、降低設備的故障率，提高機組生產(chǎn)率。

1 IMS自動標定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)設計自動校準裝置控制系統(tǒng)將標準板庫由2塊標準板擴展為11塊標準板，標準板厚度為2 mm～22 mm，并能夠完成11塊標準板多種模式的自動校準。下位選擇FX3U-80MT/ES晶體管型PLC和FX2N-1PG-E定位模塊來實現(xiàn)四軸的位置控制，上位選擇InTouch 10.0進行實時監(jiān)控，通過以太網(wǎng)及OPC通信，如圖1所示。

圖1 自動標定裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 System structure of the automatic calibration device

IMS X_ray測厚儀自動標定裝置的工藝流程：

（1）將11塊標準板放置在標準板放置箱；

（2）啟動實時監(jiān)控系統(tǒng)并登錄系統(tǒng)；

（3）選擇測量模式；

（4）錄入標準板的標準厚度，并設置測量通道的速度；

（5）4個伺服電機復位；

（6）標準板的校準：從標準板放置箱取板，送標準板至測量通道進行測量，回板至標準板放置箱。系統(tǒng)按照程序設計采取最優(yōu)路線自動完成第一塊標準板的校準，然后進行第二塊標準板的自動校準，以此類推，直至完成11塊標準板的自動校準；

（7）導出數(shù)據(jù)至報表。

2 基于InTouch的監(jiān)控系統(tǒng)的設計

InTouch是美國Wonderware公司推出的基于Windows平臺的工業(yè)自動化組態(tài)軟件，它主要是由InTouch應用程序管理器、WindowMaker和 WindowViewer 3個主要程序構(gòu)成。該軟件具有強大的監(jiān)控功能，通過其強大的圖形開發(fā)和動畫設計功能開發(fā)出來用戶操作界面，可以實時展現(xiàn)并監(jiān)控工控現(xiàn)場的真實情況，數(shù)據(jù)采集和管理、動態(tài)數(shù)據(jù)交換、在線和歷史趨勢圖顯示、報警和事件自動記錄等功能更是為預警危險提供了很大的便利[2]。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及OPC通信方式

OPC全稱是OLE for Process Control，包括一整套接口、屬性和方法的標準集，用于過程控制和制造業(yè)自動化系統(tǒng)，它的出現(xiàn)為基于Windows的應用程序和現(xiàn)場過程控制應用建立了橋梁。OPC采用客戶/服務器模式，把開發(fā)訪問接口的任務放在硬件生產(chǎn)廠家或第三方廠家，以OPC服務器的形式提供給用戶，解決了軟、硬件廠商的矛盾，完成了系統(tǒng)的集成，提高了系統(tǒng)的開放性和可互操作性。

InTouch通過I/O通訊接口與外界設備進行通訊，I/O Server負責對物理接口的直接訪問，實現(xiàn)監(jiān)控組態(tài)軟件與硬件設備的數(shù)據(jù)交換[3]。OPCLink是工作在Windows平臺下的應用軟件，主要作用是通過協(xié)議轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)OPC服務器和InTouch的數(shù)據(jù)傳輸[4]。OPCLink可以與現(xiàn)地或者遠程的OPC Server服務器端軟件（如 I/O Server，RSLinx）進行連接，它將InTouch的命令轉(zhuǎn)換成OPC協(xié)議然后發(fā)送到OPC服務器端軟件，并從OPC服務器端軟件讀取數(shù)據(jù)，返回到InTouch。

在本監(jiān)控系統(tǒng)中，Wonderware I/O Server中OPCLink是OPC的客戶端軟件，如圖2所示；三菱FX3U系列PLC外接網(wǎng)絡擴展模塊FX3U-ENET-L；網(wǎng)絡拓展模塊FX3U-ENET-L通過以太網(wǎng)交換機與上位機相關(guān)配置軟件相連接；由OPCLink與MX OPC軟件實現(xiàn)InTouch與三菱PLC網(wǎng)絡模塊的連通。該MX OPC服務器是三菱I/O驅(qū)動程序OPC數(shù)據(jù)訪問（DA）和報警/事件（AE）服務器，它為三菱硬件和過程控制軟件提供了接口和通信協(xié)議。

圖2 InTouch與三菱PLC通信示意Fig.2 Communication of Mitsubishi PLC and InTouch

2.2 控制與監(jiān)控系統(tǒng)框架

本IMS多功能測厚儀自動標定裝置監(jiān)控系統(tǒng)主要包括用戶權(quán)限與登錄管理、信息顯示子系統(tǒng)、測量控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)及攝像頭實時視頻5個模塊，如圖3所示，其中共有1塊板半自動模式、1塊板全自動模式、2塊板半自動模式、2塊板全自動模式4種模式，半自動模式可以對所取測量板進行選擇。

圖3 系統(tǒng)軟件框架和模塊Fig.3 System software framework and modules

用戶權(quán)限與登錄管理子系統(tǒng)管理用戶的登錄、注銷、配置、權(quán)限分配及退出系統(tǒng)等功能；信息顯示子系統(tǒng)直接顯示用戶信息、測量狀態(tài)及過程、測量通道等詳細信息；測量控制子系統(tǒng)可進行模式選擇、測量標準板選擇、復位、完整測量等操作；數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)可進行測量通道參數(shù)的設置、標準板信息的導入及測量數(shù)據(jù)的導出；攝像頭實時視頻真實地反映現(xiàn)場標定裝置的工作情況。

2.2.1 用戶權(quán)限管理

工廠內(nèi)部人員關(guān)系復雜，為確保系統(tǒng)的使用安全性，應對用戶登錄及訪問的權(quán)限進行控制。在WindowMaker中選擇菜單“特別-安全性-選擇安全類型-InTouch”，可配置用戶、分配權(quán)限，包括增加或刪除用戶名、修改口令及訪問級別等功能[5]。

在WindowViewer監(jiān)控界面可通過代碼語句實現(xiàn)系統(tǒng)登錄、注銷及用戶配置的直接調(diào)用。

①登錄

DIM logon AS DISCRETE；

logon=PostLogonDialog（）；

②注銷

logon=Logoff（）；

③用戶配置

$ConfigureUsers=1；

④退出監(jiān)控系統(tǒng)

WWControl（InfoAppTitle（"View"），"Close"）；

在用戶配置時可以給不同的用戶賦予不同的訪問級別，不同的按鈕可通過$AccessLevel條件設置可訪問的級別以提高監(jiān)控系統(tǒng)的安全性。同時，在WindowMaker中對WindowViewer進行設置，窗口始終保持最大化，禁止啟用一切WIN鍵、ALT鍵、ESC鍵等快捷退出鍵。

2.2.2 控制測量模塊

為增加監(jiān)控系統(tǒng)的可理解性及可操作性，編程時對可操作按鈕進行互鎖操作，通過程序判斷前一項動作執(zhí)行完畢后，下一項操作的按鈕才顯示可用，否則一直為灰色不可操作，監(jiān)控界面操作主要工作流程如圖4所示。

啟動系統(tǒng)后，系統(tǒng)先檢測是否登錄，登錄成功方可執(zhí)行相應操作。在選擇相應的測量模式后，從安全角度出發(fā)，為了防止斷電、長時間運行積累誤差等情況造成的電機異位，在每次測量之前均進行4個伺服電機的復位操作。復位完畢，執(zhí)行取板、測量、回板的連續(xù)動作。檢測到測量完畢后，回到登錄成功后的初始狀態(tài)。若該用戶擁有最高權(quán)限，可在測量完畢后退出系統(tǒng)。

2.2.3 實時視頻監(jiān)控模塊

除了實時監(jiān)控以外，在本系統(tǒng)中還加入了實時攝像頭監(jiān)控，并編寫程序?qū)z像頭功能內(nèi)嵌到上位機監(jiān)控界面，以提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

由于要監(jiān)控到IMS測厚儀自動標定裝置的全貌，且攝像頭離IMS測厚儀自動標定裝置不是很遠，所以應該選擇監(jiān)控角度較廣，監(jiān)控距離無需太遠的攝像頭。并且由于監(jiān)控的環(huán)境較暗，要求日夜監(jiān)控，所以應該選擇有夜視功能的攝像頭。同時，由于控制室和現(xiàn)場相距較遠，工廠內(nèi)部環(huán)境惡劣，不適合較復雜的布線，因此考慮選擇網(wǎng)絡攝像頭。綜上所述，本系統(tǒng)中選用的攝像頭是海康威視DS-2CD3210-I5型號網(wǎng)絡攝像頭。

?？低暈槎伍_發(fā)提供了SDK開發(fā)包，根據(jù)該開發(fā)包設計的具有預覽功能的DS-2CD3210-I5型號網(wǎng)絡攝像ActiveX控件設計流程如圖5所示。

圖4 自動標定裝置的工作流程Fig.4 Work flow chart of the automatic calibration device

圖5 網(wǎng)絡攝像ActiveX控件設計流程Fig.5 Webcam ActiveX controls design flow chart

在VC++6.0中，設計出DS-2CD3210-I5型號網(wǎng)絡攝像ActiveX控件，控件的IP地址保持和工控機的IP在同一個網(wǎng)段，在工控機上注冊該控件，便可在In-Touch的WindowMaker的配置-向?qū)?ActiveX控件安裝中直接添加該控件并加以使用。

2.2.4 導出報表模塊

InTouch組態(tài)軟件支持DDE接口，提供DDE動態(tài)數(shù)據(jù)交換模塊用于與其它應用軟件之間進行實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)交換，通過DDEServer實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)庫與報表軟件之間的數(shù)據(jù)交換[6]。本系統(tǒng)使用Excel通過DDE接口與In-Touch進行數(shù)據(jù)交換，利用Excel的宏以實現(xiàn)標準板標準厚度的錄入、標準板64個通道的測量厚度的匯總等報表功能。

［result=］ FileWriteFields（filename，offset，starttag，numberoffields）函數(shù)將InTouch中一系列標記名的值寫入csv文件，其中starttag包含要寫入的第一個數(shù)據(jù)項的第一個標記名的名稱。這個csv文件不符合一般報表的要求，只能提供數(shù)據(jù)。所以需要另設計一個空的Excel報表，再將csv文件的數(shù)據(jù)復制到報表中，形成完整的報表。

Excel提供了一個Visual Basic編輯器，通過Visual Basic編輯器定義并編輯宏，當用Excel打開含有啟動宏的工簿時，就會自動運行啟動宏。通過InTouch 中的 StartApp"C：Program FilesMicrosoft OfficeOffice12excel e： eport.xls"語句打開定義了宏的excel文件，按照宏中的報表制作模板自動將csv文件中的數(shù)據(jù)做成完整的報表。為了順利運行Excel報表，Excel的宏的安全級別應設為最低。

2.2.5 信息顯示模塊

信息顯示子系統(tǒng)即監(jiān)控主界面，它承擔系統(tǒng)主要信息的展示，包括用戶信息，測量狀態(tài)及過程、測量通道信息等，如圖6所示。

圖6 監(jiān)控主界面Fig.6 Main monitoring interface

3 結(jié)語

針對目前IMS測量儀由人工對標準板進行比對和標定所存在的檢測速度慢、時間長、存在安全隱患、影響設備壽命等缺陷，開發(fā)了基于InTouch的IMS多功能測厚儀自動標定裝置實時監(jiān)控系統(tǒng)。工程實踐表明，本系統(tǒng)設計合理，用自動化代替了人力，從控制室便可控制并監(jiān)測現(xiàn)場的操作，在保證多功能測厚儀的精度、減少X射線近距離輻射傷害的可能性、減少關(guān)閉X射線機械盲板次數(shù)以及降低設備的故障率的同時，縮短完成全通道的厚度進行校對的時間，提高機組生產(chǎn)率，進一步減少維護工人受輻射的可能性。同時，由上位機監(jiān)控系統(tǒng)提供的導出報表功能，將人力從抄寫大量測量數(shù)據(jù)的繁瑣工作中解放出來，給工人帶來了很大的便利。結(jié)合企業(yè)目前已有的安全管理模式，達到避免安全事故發(fā)生的目的，具有理論和現(xiàn)實的意義。

[1]靳其兵，吳磊.有關(guān)X射線測厚儀技術(shù)的研究[J].自動化儀表，2007，28（1）：65-66，70.

[2]陳俊，余兵.工業(yè)自動化軟件系統(tǒng)技術(shù)及其發(fā)展[J].可編程控制器與工廠自動化，2006（5）：6-13.

[3]但斌斌，馬乾，時寶祥，等.基于InTouch的監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應用[J].工業(yè)控制計算機，2009，22（6）：39-40.

[4]王萍，童琨.Wonderware InTouch軟件在馬鋼彩色涂層鋼板過程控制系統(tǒng)中的應用[J].安徽冶金科技職業(yè)學院學報，2006，16（1）：41-44，56.

[5]王永紅.基于InTouch的煤礦井下電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計與研究[D].太原：太原理工大學，2012.

[6] 郭棣，劉曉軍，周銘.用EXCEL實現(xiàn)INTOUCH報表功能[J].科技創(chuàng)新導報，2008（31）：100-101.

智能制造工程實施方案即將發(fā)布，聚焦兩大領(lǐng)域

為了實現(xiàn)制造強國的目標，工信部制定了智能制造工程實施方案（2016—2020年）（簡稱《方案》）；從有關(guān)渠道獲悉，這一方案已發(fā)布在即。業(yè)內(nèi)人士認為，在主管部門的引導推動下，資金、資源向智能制造領(lǐng)域加速匯集，未來機器人和人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)將是長期大主題。

據(jù)介紹，智能制造是新一輪工業(yè)革命的核心。要實現(xiàn)“中國制造2025”，完成從制造大國向制造強國的轉(zhuǎn)變，智能制造將是主攻方向。為此，工信部會同相關(guān)部門已經(jīng)完成了方案的編制工作，計劃年底前報送國家制造強國建設領(lǐng)導小組審議后發(fā)布實施。

工信部人士表示，《方案》重點突出兩個方面：一是抓好智能制造試點示范；二是做好傳統(tǒng)制造業(yè)數(shù)字化制造普及工作；通過《方案》的實施，到2020年，制造業(yè)重點領(lǐng)域智能化水平顯著提升，試點示范項目運營成本降低30%，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短30%，不良品率降低30%。下一步，工信部還將積極研究制定支持智能制造發(fā)展的政策措施，尤其要在現(xiàn)有的技術(shù)改造、中國制造2025專項以及現(xiàn)有渠道中，加大中央財政資金對智能制造項目的支持力度。同時，也要積極向國開行推薦符合條件的智能制造項目，申請專項建設基金。鼓勵建立按市場化方式運作的各類智能制造發(fā)展基金，搭建政銀企合作平臺，研究建立產(chǎn)融對接新模式，引導和推動金融機構(gòu)創(chuàng)新符合智能制造發(fā)展方向以及企業(yè)需要的產(chǎn)品和服務方式。

發(fā)展智能制造是我國應對未來新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)變革的一個前瞻性任務。但實現(xiàn)這個目標，單靠企業(yè)的力量是做不到的，或者說，并不完全是市場經(jīng)濟能推動的，而需要政府提供支持——政府要發(fā)現(xiàn)并解決那些關(guān)鍵的基礎性的問題。

工信部人士介紹說，《方案》將要解決幾個重要問題：第一個就是智能化零部件的國產(chǎn)化?！氨热缯f機器人，里邊的減速器等零部件，現(xiàn)在大部分還需要進口，如果我們下一步要推廣智能制造，就要防止形成新的對外依賴?！绷硪粋€重要問題是建立工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。其是支撐智能制造的關(guān)鍵綜合信息基礎設施，是將機器、人、控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)有效連接的網(wǎng)絡信息系統(tǒng)，通過對工業(yè)數(shù)據(jù)的全面深度感知、實時動態(tài)傳輸與高級建模分析，形成智能決策與控制，驅(qū)動制造業(yè)的智能化發(fā)展。