1、系統(tǒng)簡介

《動(dòng)力工段自控系統(tǒng)改造》項(xiàng)目是對南纖公司原有動(dòng)力工段的自控系統(tǒng)進(jìn)行改造和優(yōu)化。目標(biāo)是充分利用原有軟硬件資源，用最少的投入獲得高效、安全的系統(tǒng)性能。

原動(dòng)力工段包括：化水車間、冷凍空壓車間（簡稱動(dòng)力車間）、軟水站及一二泵房車間，各自擁有自己的控制室。改造前，化水車間已采用了一套SIEMENS TI545 PLC 和兩臺全點(diǎn)的INTOUCH 操作站實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，泵房車間也已采用了一套SIEMENS TI545 PLC 和兩臺256 點(diǎn)的INTOUCH 操作站實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，動(dòng)力車間除5 臺壓縮空氣干燥器采用GE 90-30PLC 控制外其余設(shè)備的監(jiān)控均用盤裝儀表實(shí)現(xiàn)。原動(dòng)力工段系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

圖1 改造前的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)改造后，泵房車間和動(dòng)力車間由原泵房車間的SIEMENS TI545 PLC 控制（需增加一些卡件），化水車間在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加一些功能。將原有的兩臺全點(diǎn)INTOUCH 和一臺256 點(diǎn)INTOUCH 移入新設(shè)的集中控制室，實(shí)現(xiàn)三個(gè)車間的集中監(jiān)控，在化水車間設(shè)一臺256 點(diǎn)INTOUCH 操作站，供現(xiàn)場巡回檢查時(shí)使用。

同時(shí)系統(tǒng)通過一臺新設(shè)的數(shù)據(jù)及Web 服務(wù)器與公司管理網(wǎng)連接，公司和工段管理者可通過公司區(qū)域網(wǎng)獲取生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)和報(bào)表。


圖2 改造后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2、系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

2.1 冗余的總線及操作站

系統(tǒng)包含2 臺全點(diǎn)的INTOUCH（SERVER1、SERVER2）和2 臺256 點(diǎn)的INTOUCH（CLIENT1、CLIENT2），SERVER1、SERVER2 分別通過各自的TIWAY 卡與化水、泵房的PLC 構(gòu)成兩條冗余的TIWAY 總線。CLIENT1、CLIENT2 則通過遠(yuǎn)程變量訪問某臺全點(diǎn)INTOUCH 上的數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)控。通常CLIENT1、CLIENT2只與SERVER1、SERVE2 中的一臺通訊，當(dāng)發(fā)生通訊故障時(shí)會(huì)自動(dòng)嘗試與另一臺SERVER 連接。INTOUCH 中的“通訊狀態(tài)”畫面顯示了各工作站、PLC 及總線的當(dāng)前狀態(tài)。


圖3

圖中紅線表示操作站在線，黑色表示離線。在CLIENT1、CLIENT2 的“通訊狀態(tài)”畫面中，工程師可以手動(dòng)切換CLIENT 與SERVER 的連接。

2.2 “瘦”操作站模式

256 點(diǎn)的CLIENT 通過遠(yuǎn)程變量訪問全點(diǎn)的SERVER 從而訪問PLC，這樣CLIENT的變量配置不超過256點(diǎn)。同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)用了“分布式報(bào)警”和“分布式歷史趨勢”等功能，所有的報(bào)警記錄及歷史趨勢都存儲(chǔ)在全點(diǎn)的SERVER上，CLIENT上顯示的報(bào)警和歷史趨勢是從SERVER上獲得的。可以說，SERVER充當(dāng)了INTOUCH服務(wù)器而CLIENT是一個(gè)INTOUCH 客戶端，只需較低的配置即可。當(dāng)切換SERVER時(shí)，“分布式報(bào)警”和“分布式歷史趨勢”也跟著自動(dòng)切換。

（1） “分布式報(bào)警”的設(shè)置

在INTOUCH 組態(tài)中需用“分布式報(bào)警”控件，在控件的報(bào)警查詢欄中輸入“\\SERVER1\INTOUCH!DONGLI”，SERVER1 為缺省連接的計(jì)算機(jī)名，DONGLI 表示INTOUCH 中的DONGLI 報(bào)警組（報(bào)警組包括DONGLI、HS）。在SERVER 的計(jì)算機(jī)屬性需選中“本機(jī)將提供報(bào)警”；而在CLIENT 的計(jì)算機(jī)屬性中需選中“本機(jī)將顯示報(bào)警”。運(yùn)行時(shí)CLIENT 將通過函數(shù)切換與SERVER 的連接。

為了統(tǒng)一報(bào)警設(shè)置，我們將報(bào)警做在PLC 的報(bào)警模塊中通過對PLC 變量“AHA（報(bào)警上限）、AHHA（報(bào)警上上限）、ALA（報(bào)警下限）、ALLA（報(bào)警下下限）、APV（報(bào)警過程值）、AVF（報(bào)警狀態(tài)字）”的讀寫來判斷和設(shè)置報(bào)警。有報(bào)警發(fā)生時(shí)，只有SERVER 會(huì)將報(bào)警信息寫入報(bào)警記錄，SERVER2 在寫報(bào)警信息前先判斷SERVER1是否在運(yùn)行，以免重復(fù)寫入。

（2） “分布式歷史趨勢”的設(shè)置（以SERVER1 為例）

在SERVER 的INTOUCH 組態(tài)中需將歷史數(shù)據(jù)的存放路徑設(shè)為INTOUCH 默認(rèn)路徑。CLIENT 的INTOUCH 組態(tài)需在“分布式名稱管理器”中的“分布式歷史”里添加一項(xiàng)，供應(yīng)器名稱為“SERVER1”，路徑為“\\SERVER1\D\NCFC2000S1”(工程路徑)即可。在CLIENT 中訪問SERVER1 的歷史數(shù)據(jù)需寫成“SERVER1.TAGNAME”。SERVER2 的設(shè)置與SERVER1 相同。

（3） 遠(yuǎn)程變量的引用

在CLIENT 上使用遠(yuǎn)程變量只需在變量名前加計(jì)算機(jī)名即可，無需在標(biāo)記名字典中新建變量，所以不占點(diǎn)數(shù)。（SERVER：TAGNAME）

（4） 自動(dòng)切換功能

CLIENT 通過遠(yuǎn)程變量觀察SERVER 上的$Second 變量，若它在在一段時(shí)間內(nèi)無變化則表明與SERVER 的連接出現(xiàn)問題，這時(shí)可通過SetAccessName 函數(shù)將CLIENT 上的遠(yuǎn)程變量切換到另一臺SERVER 上。

2.3 公用的操作窗口

系統(tǒng)中對于具有相同操作接口設(shè)備使用了公用的操作窗口，而不是對應(yīng)每個(gè)設(shè)備都創(chuàng)建一個(gè)操作窗口，這樣大大減少了窗口的數(shù)量。實(shí)現(xiàn)它需要用到間接變量，可以將間接變量看作一個(gè)指針，當(dāng)對某個(gè)設(shè)備操作時(shí)，利用間接變量指向操作變量，這樣，對間接變量的賦值就會(huì)作用到操作變量上，操作變量的變化也會(huì)反應(yīng)到間接變量上。

以過濾水泵為例，在過濾水處理系統(tǒng)中，點(diǎn)擊3#過濾泵，彈出操作窗口，如下圖所示：


圖4

3#過濾泵的操作變量為“RUN-3#GLB（啟動(dòng)）”、“STOP-3#GLB（停止）”、“RL-3#GLB（反饋）”、“AUTO-3#GLB（自動(dòng)）”、“REPAIR-3#GLB（檢修）”點(diǎn)擊過濾泵時(shí)執(zhí)行語句：

DL_START.NAME=RUN-3#GLB.NAME；
DL_STOP.NAME=STOP-3#GLB.NAME；
DL_RL.NAME = RL-3#GLB.NAME；
AUTO.NAME = AUTO-3#GLB.NAME；
DL_REPAIR.NAME=REPAIR-3#GLB.NAME；
“DL_XXX”為間接變量。在操作窗口中只需對間接變量賦值即可。例如在“啟動(dòng)”按鈕的動(dòng)作屬性中寫到：
IF DL_START.Name<>"NULL" AND DL_STOP.Name<>"NULL" THEN
DL_START=1;
DL_STOP=0;
Record=DL_START.Comment;
SQLInsert( ConnectionId, "CortrolLog", "CortrolLog" ); //寫操作紀(jì)錄
ELSE
IF DL_START.Name = = "NULL" THEN
DL_STOP=0;
Record=StringLeft( DL_STOP.Comment, StringLen( DL_STOP.Comment )/2 );
SQLInsert( ConnectionId, "CortrolLog", "CortrolLog" );
ELSE
DL_START=1;
Record=StringLeft( DL_START.Comment, StringLen( DL_START.Comment )/2 );
SQLInsert( ConnectionId, "CortrolLog", "CortrolLog" );
ENDIF;
ENDIF;

因?yàn)樵O(shè)備的啟停一般有兩種：1.啟動(dòng)與停止是一個(gè)輸出；2.啟動(dòng)與停止是兩個(gè)輸出。為一個(gè)輸出時(shí)我們將輸出變量的COMMENT 屬性寫為“XXX 啟動(dòng)XXX 停止”這樣，在寫操作記錄時(shí)需取COMMENT 的左一半或右一半；若為兩個(gè)輸出時(shí)，變量的COMMENT 將為“XXX 啟動(dòng)”或“XXX 停止”，寫記錄時(shí)取對應(yīng)變量的COMMENT即可。

CLIENT 的情況比較特殊，因?yàn)镃LIENT 需用間接變量指向遠(yuǎn)程變量，而遠(yuǎn)程變量的COMMENT 無法賦給間接變量的COMMENT，所以為了在公用窗口中獲得遠(yuǎn)程變量的COMMENT 我們只能利用間接變量的NAME（即遠(yuǎn)程變量的NAME）在數(shù)據(jù)庫中查找到COMMENT，再寫操作記錄。語句如下：（寫記錄的操作參見“數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用”。）

IF DL_START.Name<>"NULL" AND DL_STOP.Name<>"NULL" THEN
DL_START=1;
DL_STOP=0;
Record=StringRight( DL_START.Name ,StringLen( DL_START.Name )-7 );
SQLSelect( ConnectionId, "COMM", "COMMENT", "device_id="+"’"+Record + "’" , "" ); //查找COMMENT
SQLFirst( ConnectionId );
Record=StringTrim( COM, 3 );
SQLEnd( ConnectionId );
SQLInsert( ConnectionId, "CortrolLog", "CortrolLog" ); //寫操作紀(jì)錄
ELSE
IF DL_START.Name=="NULL" THEN
DL_STOP=0;
Record=StringRight( DL_STOP.Name ,StringLen( DL_STOP.Name )-7 );
SQLSelect( ConnectionId, "COMM", "COMMENT", "device_id="+"’"+Record + "’" , "" );
SQLFirst( ConnectionId );
Record=StringTrim( COM, 3 );
Record=StringLeft( Record, StringLen( Record )/2 );
SQLEnd( ConnectionId );
SQLInsert( ConnectionId, "CortrolLog", "CortrolLog" );
ELSE
DL_START=1;
Record=StringRight( DL_START.Name ,StringLen( DL_START.Name )-7 );
SQLSelect( ConnectionId, "COMM", "COMMENT", "device_id="+"’"+Record + "’" , "" );
SQLFirst( ConnectionId );
Record=StringTrim( COM, 3 );
Record=StringLeft( Record, StringLen( Record )/2 );
SQLEnd( ConnectionId );
SQLInsert( ConnectionId, "CortrolLog", "CortrolLog" );
ENDIF;
ENDIF;

2.4 數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用

系統(tǒng)中的IBM 服務(wù)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)布的服務(wù)器，安裝了SQL SERVER 2000，系統(tǒng)的報(bào)警歷史記錄和操作記錄以及設(shè)備檔案都存放在名為“DL” 的數(shù)據(jù)庫中。

（1） ODBC的連接

INTOUCH 通過ODBC 訪問SQL SERVER，在ODBC 中建立名為“DL”的用戶DSN，在INTOUCH 中用語句：

SQLConnect( ConnectionId, "DSN=DL")；
建立連接，若連接成功則ConnectionId > 0 。在執(zhí)行每一條SQL 語句時(shí)都會(huì)有一個(gè)返回值，若返回值為0 則表示執(zhí)行成功，否則表示與數(shù)據(jù)庫連接不正常，需重新建立連接。為了時(shí)刻檢測與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的連接情況，在應(yīng)用程序腳本中每5 秒鐘執(zhí)行一條查詢語句：
IF ResultCode = = 0 THEN
ResultCode = SQLSelect( ConnectionId , "SYSUSERS" ,"SYSUSERS","UID=0", "" )；
ENDIF；
同時(shí)在條件腳本中判斷ResultCode （即返回值