基于ControlNet現場總線技術的冷站CIMS系統設計與集成

3 基于controlnet的冷站cims系統
3.1 冷站cims體系構建
　　為了實現底層控制網絡與工廠信息網絡的連接，將車間層的現場設備信息及生產過程數據實時傳輸到工廠管理層，實現控制網絡與信息網絡的集成，構建了基于 controlnet現場總線技術的cims系統:設計中采用了車間過程監(jiān)控級、工廠管理級二層網絡結構,結構圖如圖3所示。
3.2 系統軟件架構
　　為實現控制網絡與信息網絡數據的鏈接、交換與融合，構建了如圖4所示的軟件架構。在監(jiān)控層，rsview32利用實時數據庫對現場實時數據進行存儲;在管理層，rsview32可實現與監(jiān)控層數據的鏈接與交換。實現控制網絡與信息網絡集成，要解決的核心問題有:

（1） 如何實現實時數據的采集，將其寫入組態(tài)軟件實時數據庫;
（2） 如何實現管理監(jiān)控機與中間監(jiān)控上位機間組態(tài)軟件內部實時數據信息的交換，并實現遠程監(jiān)控。
　　在冷站控制系統中，監(jiān)控層組態(tài)軟件既是opc客戶端，又作為opc服務器端。在實現現場設備實時數據的采集時，組態(tài)軟件作為opc客戶端，制冷機可編程控制器plc作為opc服務器。每個opc服務器都被作為一個外部設備，可以進行定義、增加或刪除。在系統運行中，opc服務器對下層設備提供接口，使得現場控制層的各種過程信息能夠進入opc服務器; rsview32和每個opc服務器建立連接，自動完成和opc服務器之間的數據交換，把各子系統的數據采集到組態(tài)軟件的實時數據庫中。同時，監(jiān)控層上位機組態(tài)軟件rsview32又作為opc服務器端，管理層監(jiān)控軟件rsview32作為其opc客戶端，通過對客戶端與服務器端的通訊配置，實現控制網絡與信息網絡的數據交換與集成。

4 冷站控制網絡監(jiān)控操作平臺的組態(tài)設計
4.1 實現冷站系統的控制功能軟件組態(tài)設計的主要內容
　?。?） 人機界面。在人機界面上顯示冷站工藝流程圖，也即模擬顯示現場系統及其環(huán)境;顯示現場設備操作方式、控制開關及運行狀態(tài)等;顯示系統運行環(huán)境和工作的說明信息;顯示類似于其它windows應用軟件界面彈出式菜單，以便供操作人員調用非主界面信息，如各種現場設備的歷史運行曲線圖、生產報表、二級顯示監(jiān)控界面和報警記錄等。
　?。?） 實時和歷史數據的管理。包括對各種實時數據的響應和處理方式的設計，對歷史數據的篩選和存儲管理的設計，實時和歷史數據的顯示設計（如采用動態(tài)顯示曲線圖、歷史趨勢圖、報表等），實時和歷史數據的輸出設計（如打印方式、與其它應用軟件程序的數據交換協議以及網絡發(fā)布方式等等）。
　?。?） 報警和事件管理。對現場事故和故障信息予以記錄，使相應的報警信息顯示到監(jiān)控界面或傳送給其它聲、光報警裝置，同時也將報警信息傳送給相應的控制處理單元;對現場生產事件和操作信息進行記錄，以圖表形式提供查詢系統的運行操作情況。
4.2 創(chuàng)建項目
　　rsview32組態(tài)軟件主要包括系統、圖形顯示、警報、數據記錄設置、邏輯和控制等組件，運用這些基本組件可方便地開發(fā)出監(jiān)控系統的上述功能。首先在rsview32中創(chuàng)建這個項目:某卷煙廠冷站控制系統。先打開rsview32，單擊工具欄“文件”菜單里的“新建”按鈕，在“創(chuàng)建項目”對話框的 “項目名”里填寫本項目名稱，圖5所示，然后單擊“打開”，就完成了項目的創(chuàng)建。一旦創(chuàng)建了項目，即可看到項目管理器（project manager）,就可以在系統通訊配置后進行圖形、報警或趨勢等的畫面組態(tài)。
4.3 通道節(jié)點組態(tài)
　　rsview32通過附帶的rslinx與掛接在controlnet上的可編程控制進行通訊，所以在啟動rsview32之前要先打開 rslinx。啟動rsview32后，雙擊項目編輯器里的“系統”組件，出現通道和節(jié)點等編輯器。在通道編輯器里選擇節(jié)點所連接的網絡 controlnet。由于本系統采用的可編程控制器是omronplc、control logix5555，在節(jié)點編輯器中:數據源選擇“opc服務器”，rsview32通過rslinx與omronplc、controllogix5555進行通信，各制冷機節(jié)點為opc服務器，組態(tài)軟件則為 opc客戶端。在節(jié)點名中輸入自定義的可編程控制器的節(jié)點名，冷卻塔的節(jié)點名為opcnode_cooltower。選中“啟用”，單擊“接受”保存節(jié)點定義，單擊“下一個”，然后定義另一個節(jié)點，或選擇“關閉”命令，退出節(jié)點編輯。
4.4 標記數據庫組態(tài)
　　標記數據庫是由稱為標記的記錄組成。系統內各部分都可以使用標記值。圖形顯示使用標記值來控制動畫對象或更新趨勢圖形;警報系統監(jiān)視標記值并把它們與 “可接受”范圍進行比較;“數據記錄”則存儲標記值并創(chuàng)建歷史記錄。但標記值存儲在數值表格里，而不是在數據庫里?？赏ㄟ^把標記的數值記錄到數據文件里，使標記值永久地記錄在磁盤里。要創(chuàng)建一個標記，需要指定它的名字、鍵入它的數據、以及它的數據源。在標記數據庫編輯器里設置單個標記的警報，可以在添加標記時設置，或以后編輯標記時添加這個信息。
在創(chuàng)建本項目時，rsview32將創(chuàng)建系統標記。若標記數據庫需監(jiān)視標記參數值的變化過程以產生報警信息時，就必須進行報警信息組態(tài)，指定哪些標記需要監(jiān)視報警信息。在標記數據庫編輯器里選擇一個標記，然后選擇“alarm”警報框啟動警報編輯器。本程序帶報警的標記都為開關量標記，即如果該標記的值為1則觸發(fā)報警。
　　標記數據庫創(chuàng)建好之后，就可將標記參數與趨勢或歷史報表建立聯系，使系統可以以曲線或表格的形式向用戶顯示實時數據的變化過程。rsview32的趨勢、歷史報表都是以標準圖形的形式給出的，開發(fā)者需要對相應的參數進行設置。趨勢中的參數包括時間范圍、掃描周期、數值范圍、數據源等，歷史報表中的參數則包括報表的起始時刻、時間范圍、時間間隔、數據源、變量等。
4.5 畫面組態(tài)
　　圖形編輯器中提供了大量的圖形對象，利用這些基本圖形對象以及插入外部位圖，可以組態(tài)設計出冷站控制系統流程圖畫面和各工況畫面，監(jiān)控主畫面是缺省的主畫面，需要時可切換到各工況畫面。
　　冷站控制系統的監(jiān)控主畫面由操作參數、工程參數、狀態(tài)顯示、歷史曲線、歷史報警、通訊測試、報表打印等組成。在主畫面中通過選擇各菜單項，可以執(zhí)行窗口的切換。狀態(tài)顯示的是整個冷站監(jiān)控系統的設備、管道、閥門的連接情況和運行原理，當系統沒有啟動時，整個畫面是靜態(tài)的。一旦系統進入運行，畫面將顯示當前的工況、相應設備和閥門開啟，管道內的介質不停地流動，同時從現場檢測的溫度、壓力、流量顯示在對應位置。上述的動畫是通過圖形編輯器中的動畫連接功能實現的。冷站控制系統監(jiān)控界面如圖5和圖6所示。

rsview32還可以用報警圖形對象來組態(tài)設備或工藝參數的報警畫面，設備的故障報警由自身所帶的控制器判斷并執(zhí)行相應保護動作，但其報警信息可通過通信接口上傳，顯示在設備報警畫面上;工藝參數的報警根據數據庫組態(tài)時設定的報警參數，當有報警發(fā)生時，在報警畫面上顯示報警產生的時間、報警位號、報警類別、報警當前值以及是否被確認等信息，同時發(fā)出聲音報警，關閉相關設備，用戶可以通過確認按鈕對當前報警進行確認后，進行故障的排除。

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