郭鵬，門喜德

(1、天津賽象科技股份有限公司，天津 300384；2、天津大學電氣與自動化工程學院，天津 300072)

基于組態(tài)王SQL訪問的胎面線數(shù)據(jù)監(jiān)控管理系統(tǒng)

郭鵬1，2，門喜德1

(1、天津賽象科技股份有限公司，天津 300384；2、天津大學電氣與自動化工程學院，天津 300072)

本文介紹了輪胎胎面/胎側(cè)壓出聯(lián)動線設備中采用的過程控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控管理系統(tǒng)。結(jié)合生產(chǎn)線特點、生產(chǎn)工藝、過程控制、電氣選型等因素，利用現(xiàn)場總線、PLC、數(shù)據(jù)庫、工業(yè)以太網(wǎng)等技術，實現(xiàn)對胎面線生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的監(jiān)控、采集、存儲、查詢、調(diào)用分析、制作報表等功能。其中詳述了組態(tài)王的人機界面，利用現(xiàn)有本機的ACCESS數(shù)據(jù)庫并可向遠程服務器數(shù)據(jù)庫訪問的SQL技術，強化數(shù)據(jù)的大容量存儲及不同數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兼容，實現(xiàn)生產(chǎn)線的實時監(jiān)控和真正的生產(chǎn)過程可控化。

組態(tài)王；PLC；數(shù)據(jù)庫；輪胎設備

近年來，隨著我國輪胎產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能的日趨飽和和輪胎出口形勢的越發(fā)嚴峻，國內(nèi)輪胎制造業(yè)由原先面臨的低端化、同質(zhì)化、惡性價格競爭等行業(yè)現(xiàn)狀，逐漸轉(zhuǎn)為追求技術創(chuàng)新、智能制造、高端品牌戰(zhàn)略的路線。在這一轉(zhuǎn)型過程中，對輪胎部件制品的品控要求越來越高，進而反向推動輪胎設備的性能提升。大數(shù)據(jù)時代的來臨，傳統(tǒng)的企業(yè)質(zhì)量管理越來越多地被以高效處理海量數(shù)據(jù)為中心的信息化管理戰(zhàn)略所取代。生產(chǎn)現(xiàn)場的過程控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控管理是企業(yè)智能化、信息化、網(wǎng)絡化管理的基礎組成部分。在此背景下，對于輪胎制造業(yè)重要生產(chǎn)設備之一的輪胎胎面/胎側(cè)壓出聯(lián)動線（以下簡稱“胎面線”），由以往的單機運行控制，到全線自動過程控制，再到現(xiàn)如今的信息化、網(wǎng)絡化運行管理，正順應了這一趨勢。

工業(yè)現(xiàn)場的過程控制一般基于PLC控制系統(tǒng)、人機界面系統(tǒng)的實時監(jiān)控與數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)合專業(yè)數(shù)據(jù)庫軟件的數(shù)據(jù)采集及分析，并通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術將數(shù)據(jù)進行企業(yè)級的網(wǎng)絡監(jiān)控和管理。本文重點介紹了在胎面線的設備制造中，由西門子S7系列PLC、組態(tài)王人機界面組態(tài)軟件、本機ACCESS數(shù)據(jù)庫、面向遠程SQL數(shù)據(jù)庫訪問技術等要素構成的控制系統(tǒng)，是如何實現(xiàn)上述過程控制與數(shù)據(jù)管理的。

1 系統(tǒng)各部分簡介

1.1 西門子PLC控制

西門子PLC具有體積小、速度快、通訊能力強、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，在輪胎工業(yè)中廣泛應用。本文采用的S7-400是西門子的中高檔系列可編程控制器，具有極高的處理速度，強大的通訊能力和卓越的CPU資源量，使用西門子PLC專用編程軟件SIMATIC Manager STEP7 V5.5進行編程維護，可以實現(xiàn)復雜的自動化控制任務要求。

1.2 組態(tài)王人機界面軟件

組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應用服務平臺為目標，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫的支持，可以為企業(yè)提供一個對整個生產(chǎn)流程進行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時有效地獲取信息，及時地做出反應，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。

組態(tài)王軟件具有功能強大、運行穩(wěn)定、使用方便、適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。

1.3 ACCESS數(shù)據(jù)庫

Microsoft office Access 是由微軟發(fā)布的關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。MS ACCESS以它自己的格式將數(shù)據(jù)存儲在基于Access Jet的數(shù)據(jù)庫引擎里。它還可以直接導入或者鏈接存儲在其他應用程序和數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，與SQL等數(shù)據(jù)庫形成數(shù)據(jù)傳輸。

1.4 SQL訪問

組態(tài)王SQL訪問功能是為了實現(xiàn)組態(tài)王和其他ODBC數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)傳輸。它包括組態(tài)王SQL訪問管理器、如何配置與各種數(shù)據(jù)庫的連接、組態(tài)王與數(shù)據(jù)庫連接實例和SQL函數(shù)的使用。組態(tài)王SQL訪問管理器用來建立數(shù)據(jù)庫列和組態(tài)王變量之間的聯(lián)系。通過表格模板在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建表格。組態(tài)王可以與其他外部數(shù)據(jù)庫(支持ODBC訪問接口)進行數(shù)據(jù)傳輸。首先在系統(tǒng)ODBC數(shù)據(jù)源中添加數(shù)據(jù)庫，然后通過組態(tài)王SQL訪問管理器和SQL函數(shù)實現(xiàn)各種操作。組態(tài)王SQL函數(shù)可以在組態(tài)王的任意一種命令語言中調(diào)用。這些函數(shù)用來創(chuàng)建表格，插入、刪除記錄，編輯已有的表格，清空、刪除表格，查詢記錄等操作。

2 在胎面線設備上的應用實現(xiàn)過程

2.1 總體方案設計

2.1.1 軟硬件選型

胎面線設備流程，由復合擠出機、輔線傳輸冷卻、卷取裁切裝置、溫度控制裝置、寬度檢測、重量檢測裝置等部分組成。

本文介紹的胎面線采用的均為主流的電氣系統(tǒng)配置：以PLC作為控制單元，通過對變頻器的速度控制，實現(xiàn)全線自動運轉(zhuǎn)。選用西門子S7-400系列CPU（414-3DP）作為主控CPU，復合擠出機機頭處選用西門子ET200M系列的151-7CPU組成局部控制，擠出機主電機變頻驅(qū)動采用西門子SINAMICS G150變頻裝置，聯(lián)動線小功率變頻驅(qū)動采用ABB ACS550系列變頻器。

工控計算機選用研華UNO3083系列，操作系統(tǒng)使用Win-7，組態(tài)軟件使用組態(tài)王6.55版本，本地數(shù)據(jù)庫使用Microsoft Office ACCESS數(shù)據(jù)庫。溫控儀表使用RKC-CH402帶通訊型。

2.1.2 通訊方式設計

全線以多種通訊方式采集數(shù)據(jù)，各CPU、變頻器、現(xiàn)場各遠程站之間通過PROFIBUS-DP總線通訊，控制輸出裝置的動作，并讀取實時變頻速度、壓力、重量等；通過RS-485通訊協(xié)議讀取智能儀表實時溫控數(shù)據(jù)（當多儀表串接時需進行RS232-RS485轉(zhuǎn)換）；通過工業(yè)以太網(wǎng)通訊讀取實時寬度數(shù)據(jù)。組態(tài)王人機界面通過PROFIBUS-DP通訊協(xié)議與PLC進行實時數(shù)據(jù)交換，并通過SQL訪問方式將數(shù)據(jù)記錄到ACCESS數(shù)據(jù)庫中，再通過組態(tài)王人機界面可實現(xiàn)實時報警查詢，數(shù)據(jù)調(diào)取并進行分析的功能。

2.1.3 方案圖設計

方案圖如圖1所示。

圖1 總體方案圖設計

通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構。以下分別詳述。

2.2 PLC為核心的控制層

如圖2所示，在西門子編程軟件STEP7的硬件組態(tài)界面可以直觀地看到：在PROFIBUS(3)通訊回路中，414-3DP CPU作為主CPU，ET200S系列的151-7 CPU作為從CPU，基于PROFIBUS-DP通訊總線進行主從通訊；在PROFIBUS(1)回路中，使用ET200M/ET200S分站讀取實時生產(chǎn)線狀態(tài)每個模塊狀態(tài)、控制每個模塊的輸出動作，使用現(xiàn)場總線模塊GKDP進行現(xiàn)場氣路部分的集中控制，使用西門子SINAMICS G150變頻裝置作為主機部分驅(qū)動。

控制層的搭建，實現(xiàn)了胎面線的單機運行控制的主要功能，并能將PLC中的速度、電流、壓力、溫度、重量、寬度等現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)收集并上傳到監(jiān)控層，即人機界面中。

圖2 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構圖

2.3 人機界面為核心的監(jiān)控層

監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。

本系統(tǒng)通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設計。

組態(tài)王軟件配置：組態(tài)王與西門子PLC進行DP通訊，在設備→COM1里，新建設備，設備名稱“新IO設備”，連接方式是S7-400（S7），設備地址：2.2。

監(jiān)控界面分布，如圖3所示。

式中：和代表集合平均與控制預報之差；κ=cp/Tr，cp=1 004J/(kg·K)，Tr=287 K；M、N、L分別代表經(jīng)向、緯向、垂直方向的總格點數(shù)。

圖3 組態(tài)王監(jiān)控畫面

（1）登錄界面：用于對現(xiàn)有用戶進行權限分類，對相應操作進行限制，并可用于追溯時人員的反向查找?？稍O置多級權限管理，現(xiàn)有用戶分組為：系統(tǒng)管理員、技術員和操作員，每個用戶分組可分別有不同的人員對應。系統(tǒng)管理員有最高權限可對其他用戶進行管理。

（2） 工程目錄：用于顯示現(xiàn)有人機界面相關操作界面的總覽。

（3）配方操作界面：用于技術人員對相應的配方參數(shù)進行修正，以及操作人員批量調(diào)用配方數(shù)據(jù)用于生產(chǎn)。

（4） 生產(chǎn)線：用于顯示生產(chǎn)線各部分驅(qū)動運行狀態(tài)，以及物料位置監(jiān)控。

（5）歷史報警查詢：查詢歷史發(fā)生的報警，以日期為查詢條件，查詢報警數(shù)據(jù)庫中報警。

（6）調(diào)節(jié)輥：用于維護調(diào)節(jié)輥裝置時，校正數(shù)據(jù)時使用，也可觀察生產(chǎn)時調(diào)速情況。

（7）數(shù)據(jù)查詢：查詢歷史數(shù)據(jù)，并以班組和日期作為查詢條件，查詢對應數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)。

（8） 溫度控制：用于調(diào)整溫控裝置各部分的溫度設置，及顯示實際溫度值。

（9）實時報警：現(xiàn)在設備運行情況及實時未確認報警。

2.4.1 建立數(shù)據(jù)鏈接

如圖4所示，數(shù)據(jù)通過組態(tài)王記錄到ACCESS數(shù)據(jù)庫中，首先需進行數(shù)據(jù)鏈接操作。

圖4 數(shù)據(jù)采集方案圖

新建數(shù)據(jù)鏈接：打開控制面板→管理工具→數(shù)據(jù)源ODBC數(shù)據(jù)源管理器→用戶DSN→添加→“Driver do Microsoft Access(*.mdb)”→完成→數(shù)據(jù)源命（本例中使用“SQL數(shù)據(jù)庫”作為源名稱）→電擊“選擇”→找到數(shù)據(jù)庫文件存放路徑，左側(cè)將顯示相應的文件（本例文件名“SQL數(shù)據(jù)庫.mdb”）→確定。即完成數(shù)據(jù)庫鏈接操作，報警存儲數(shù)據(jù)庫鏈接相同，本例中報警數(shù)據(jù)庫名為“報警數(shù)據(jù)庫”，鏈接文件名稱為“Alarm.mdb”。

連接數(shù)據(jù)庫指令：在命令語言→應用程序命令語言→啟動時寫入指令“SQLConnect(DeviceID, "dsn=SQL數(shù)據(jù)庫;uid=;pwd=");”，即在人機界面進入時自動進行數(shù)據(jù)庫鏈接操作。在停止時寫入“SQLDisconnect(DeviceID);”斷開數(shù)據(jù)庫指令。

2.4.2 數(shù)據(jù)存儲

2.4.2.1 報警存儲

將報警數(shù)據(jù)存儲到外部ACCESS數(shù)據(jù)庫中，可按照需要的條件進行查詢，方便故障的追溯。

打開系統(tǒng)配置→報警配置→報警配置屬性頁→選中“記錄報警事件到數(shù)據(jù)庫、記錄操作事件到數(shù)據(jù)庫、記錄登錄事件到數(shù)據(jù)庫、記錄工作站數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫”前的勾選，并將數(shù)據(jù)源選擇為上面已定義過的“報警數(shù)據(jù)庫”，如圖5所示。

圖5 報警記錄配置

2.4.2.2 數(shù)據(jù)存儲

數(shù)據(jù)記錄是使用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)記錄表格模板，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫中相應的子數(shù)據(jù)表格，使用記錄體將數(shù)據(jù)整體寫入數(shù)據(jù)庫中。為便于對比查詢或單獨查詢數(shù)據(jù)，可新建不同的記錄體，將同一數(shù)據(jù)分別進行記錄，利于以后數(shù)據(jù)分析使用。

選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“SQL訪問管理器文件表格模板”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出對話框。該對話框用于建立新的表格模板。

根據(jù)需要新建表格模板，并使用指令在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建/刪除表格模板，如圖6所示。

圖6 表格模板

創(chuàng) 建 表 格：SQLCreateTable(DeviceID1, "Fcw eighTable", "Fcweigh");

刪 除 表 格：SQLDropTable( DeviceID1, "Fcw eighTable", "Fcweigh" );

記錄體用來連接表格的列和組態(tài)王數(shù)據(jù)詞典中的變量。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“SQL訪問管理器文件記錄體”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出對話框。該對話框用于建立新的記錄體，如圖7所示。

圖7 記錄體

數(shù)據(jù)存儲觸發(fā)條件：選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“命令語言事件命令語言”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出對話框。用于新建存儲觸發(fā)條件，可通過PLC編程，按照定時或定長度來觸發(fā)相應的變量，用于記錄記錄體數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫，如圖8所示。

圖8 數(shù)據(jù)記錄觸發(fā)條件

2.4.3 數(shù)據(jù)查詢

2.4.3.1 報警查詢

報警查詢是選擇相應的日期進行日期報警查詢，需使用Microsoft的日期控件選中日期，并通過KV控件進行查詢和顯示。

在“工具箱插入通用控件“彈出窗口選擇“Microsoft Date and Time Picker Control 6.0(sp4)”控件，控件名稱為：“Ctrl20”，雙擊”控件事件CloseUp”新建函數(shù)聲明“CloseUp20()”對應下面語句：

最后得到的“選擇日期”變量中的日期即為操作時選擇的日期。

在“工具箱插入通用控件“彈出窗口選擇“KVADODBGrid Class”控件，用于顯示查詢出來的數(shù)據(jù)，右鍵控件控件屬性瀏覽Microsoft OLE DB Provider for ODBC Drivers下一步使用數(shù)據(jù)源名稱選擇“報警數(shù)據(jù)庫”，確定后，選擇數(shù)據(jù)庫中“Alarm”并配置需要顯示的報警類型及順序。

報警查詢指令：新建報警查詢按鈕，在彈起時輸入命令：

運行畫面時，選擇查詢?nèi)掌冢c擊查詢按鈕，會將查詢到的符合條件的變量顯示在KV控件中。

2.4.3.2 數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢與報警查詢的區(qū)別是查詢條件，數(shù)據(jù)查詢條件是：符合選擇日期的班組數(shù)據(jù)。

日期查詢指令與報警相同：新建日期控件“Ctrl21”，函數(shù)聲明“ClseUp21()”

最后得到的“選擇日期”變量中的日期即為操作時選擇的日期。

班組查詢條件

“工具箱菜單”插入菜單型控件，在菜單項中新加“甲班、乙班、丙班”，命令語言：

即選中第一個甲班的時候，“數(shù)據(jù)查詢班組”變量的值為1，選中乙班變量為2，選中丙班變量為3.

新建KV查詢控件，與報警查詢類似，調(diào)整好需要顯示的變量?？丶Q“Ctrl201”。

數(shù)據(jù)查詢指令：新建數(shù)據(jù)查詢按鈕，在彈起時輸入命令：

運行畫面時，選擇查詢?nèi)掌诤桶嘟M，點擊查詢按鈕，會將查詢到的符合條件的變量顯示在KV控件中。

3 結(jié)束語

可以預見，胎面線生產(chǎn)中的過程控制和數(shù)據(jù)監(jiān)控管理系統(tǒng)今后將得到越來越多的應用。本文介紹的系統(tǒng)，通過對大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)按照用戶的需要進行監(jiān)控、采集、存儲、查詢、調(diào)用、分析、制表等數(shù)據(jù)庫管理操作，為設備的使用維護人員掌握設備運行和故障情況，工藝技術人員對制品配方參數(shù)的提升優(yōu)化等，都提供了強有力的技術支持，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程可控化管理。在現(xiàn)場使用中取得了良好的效果，獲得用戶的廣泛好評。

[1] 組態(tài)王6.55用戶手冊.北京亞控科技發(fā)展有限公司.

(R-01)

Tread line monitoring data management system based on kingview SQL access

Tread line monitoring data management system based on kingview SQL access

Guo Peng,Men Xide
(Tianjin Saixiang Technology Co., LTD., Tianjin 300384)

Process control and monitoring data management system used in tread/side wall extrusion line equipment was introduced in this paper . Combining with the characteristics of the production line, production process, process control, electrical selection factors, using the field bus and PLC, database, industrial Ethernet technology, implement the tread line production process monitoring, data acquisition, storage, query, call analysis, production reports, and other functions. Detailing the kingview man-machine interface, using the existing native ACCESS database and SQL technology, strengthening the large capacity of data storage and compatibility of different database system, implementation of real-time monitoring and the real production process control.

kingview; PLC; database; tire equipment

TQ330.493

1009-797X(2016)23-0058-07

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.23.013

郭鵬（1982-），男，工程師，2004年畢業(yè)于天津大學自動化學院自動化系，現(xiàn)從事輪胎生產(chǎn)設備的電氣控制系統(tǒng)設計研發(fā)工作。

2016-07-07