基于ControlNet現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)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(shí)現底層控制網(wǎng)絡(luò )與工廠(chǎng)信息網(wǎng)絡(luò )的連接，將車(chē)間層的現場(chǎng)設備信息及生產(chǎn)過(guò)程數據實(shí)時(shí)傳輸到工廠(chǎng)管理層，實(shí)現控制網(wǎng)絡(luò )與信息網(wǎng)絡(luò )的集成，構建了基于 controlnet現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的cims系統:設計中采用了車(chē)間過(guò)程監控級、工廠(chǎng)管理級二層網(wǎng)絡(luò )結構,結構圖如圖3所示。
3.2 系統軟件架構
　　為實(shí)現控制網(wǎng)絡(luò )與信息網(wǎng)絡(luò )數據的鏈接、交換與融合，構建了如圖4所示的軟件架構。在監控層，rsview32利用實(shí)時(shí)數據庫對現場(chǎng)實(shí)時(shí)數據進(jìn)行存儲;在管理層，rsview32可實(shí)現與監控層數據的鏈接與交換。實(shí)現控制網(wǎng)絡(luò )與信息網(wǎng)絡(luò )集成，要解決的核心問(wèn)題有:

（1） 如何實(shí)現實(shí)時(shí)數據的采集，將其寫(xiě)入組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數據庫;
（2） 如何實(shí)現管理監控機與中間監控上位機間組態(tài)軟件內部實(shí)時(shí)數據信息的交換，并實(shí)現遠程監控。
　　在冷站控制系統中，監控層組態(tài)軟件既是opc客戶(hù)端，又作為opc服務(wù)器端。在實(shí)現現場(chǎng)設備實(shí)時(shí)數據的采集時(shí)，組態(tài)軟件作為opc客戶(hù)端，制冷機可編程控制器plc作為opc服務(wù)器。每個(gè)opc服務(wù)器都被作為一個(gè)外部設備，可以進(jìn)行定義、增加或刪除。在系統運行中，opc服務(wù)器對下層設備提供接口，使得現場(chǎng)控制層的各種過(guò)程信息能夠進(jìn)入opc服務(wù)器; rsview32和每個(gè)opc服務(wù)器建立連接，自動(dòng)完成和opc服務(wù)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(shí)時(shí)數據庫中。同時(shí)，監控層上位機組態(tài)軟件rsview32又作為opc服務(wù)器端，管理層監控軟件rsview32作為其opc客戶(hù)端，通過(guò)對客戶(hù)端與服務(wù)器端的通訊配置，實(shí)現控制網(wǎng)絡(luò )與信息網(wǎng)絡(luò )的數據交換與集成。

4 冷站控制網(wǎng)絡(luò )監控操作平臺的組態(tài)設計
4.1 實(shí)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(chǎng)系統及其環(huán)境;顯示現場(chǎng)設備操作方式、控制開(kāi)關(guān)及運行狀態(tài)等;顯示系統運行環(huán)境和工作的說(shuō)明信息;顯示類(lèi)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(chǎng)設備的歷史運行曲線(xiàn)圖、生產(chǎn)報表、二級顯示監控界面和報警記錄等。
　?。?） 實(shí)時(shí)和歷史數據的管理。包括對各種實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)和歷史數據的顯示設計（如采用動(dòng)態(tài)顯示曲線(xiàn)圖、歷史趨勢圖、報表等），實(shí)時(shí)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(xié)議以及網(wǎng)絡(luò )發(fā)布方式等等）。
　?。?） 報警和事件管理。對現場(chǎng)事故和故障信息予以記錄，使相應的報警信息顯示到監控界面或傳送給其它聲、光報警裝置，同時(shí)也將報警信息傳送給相應的控制處理單元;對現場(chǎng)生產(chǎn)事件和操作信息進(jìn)行記錄，以圖表形式提供查詢(xún)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(kāi)發(fā)出監控系統的上述功能。首先在rsview32中創(chuàng )建這個(gè)項目:某卷煙廠(chǎng)冷站控制系統。先打開(kāi)rsview32，單擊工具欄“文件”菜單里的“新建”按鈕，在“創(chuàng )建項目”對話(huà)框的 “項目名”里填寫(xiě)本項目名稱(chēng)，圖5所示，然后單擊“打開(kāi)”，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(jìn)行圖形、報警或趨勢等的畫(huà)面組態(tài)。
4.3 通道節點(diǎn)組態(tài)
　　rsview32通過(guò)附帶的rslinx與掛接在controlnet上的可編程控制進(jìn)行通訊，所以在啟動(dòng)rsview32之前要先打開(kāi) rslinx。啟動(dòng)rsview32后，雙擊項目編輯器里的“系統”組件，出現通道和節點(diǎn)等編輯器。在通道編輯器里選擇節點(diǎn)所連接的網(wǎng)絡(luò ) controlnet。由于本系統采用的可編程控制器是omronplc、control logix5555，在節點(diǎn)編輯器中:數據源選擇“opc服務(wù)器”，rsview32通過(guò)rslinx與omronplc、controllogix5555進(jìn)行通信，各制冷機節點(diǎn)為opc服務(wù)器，組態(tài)軟件則為 opc客戶(hù)端。在節點(diǎn)名中輸入自定義的可編程控制器的節點(diǎn)名，冷卻塔的節點(diǎn)名為opcnode_cooltower。選中“啟用”，單擊“接受”保存節點(diǎn)定義，單擊“下一個(gè)”，然后定義另一個(gè)節點(diǎn)，或選擇“關(guān)閉”命令，退出節點(diǎn)編輯。
4.4 標記數據庫組態(tài)
　　標記數據庫是由稱(chēng)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(lái)控制動(dòng)畫(huà)對象或更新趨勢圖形;警報系統監視標記值并把它們與 “可接受”范圍進(jìn)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^(guò)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(pán)里。要創(chuàng )建一個(gè)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(gè)標記的警報，可以在添加標記時(shí)設置，或以后編輯標記時(shí)添加這個(gè)信息。
在創(chuàng )建本項目時(shí)，rsview32將創(chuàng )建系統標記。若標記數據庫需監視標記參數值的變化過(guò)程以產(chǎn)生報警信息時(shí)，就必須進(jìn)行報警信息組態(tài)，指定哪些標記需要監視報警信息。在標記數據庫編輯器里選擇一個(gè)標記，然后選擇“alarm”警報框啟動(dòng)警報編輯器。本程序帶報警的標記都為開(kāi)關(guān)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(lián)系，使系統可以以曲線(xiàn)或表格的形式向用戶(hù)顯示實(shí)時(shí)數據的變化過(guò)程。rsview32的趨勢、歷史報表都是以標準圖形的形式給出的，開(kāi)發(fā)者需要對相應的參數進(jìn)行設置。趨勢中的參數包括時(shí)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(shí)刻、時(shí)間范圍、時(shí)間間隔、數據源、變量等。
4.5 畫(huà)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(huà)面和各工況畫(huà)面，監控主畫(huà)面是缺省的主畫(huà)面，需要時(shí)可切換到各工況畫(huà)面。
　　冷站控制系統的監控主畫(huà)面由操作參數、工程參數、狀態(tài)顯示、歷史曲線(xiàn)、歷史報警、通訊測試、報表打印等組成。在主畫(huà)面中通過(guò)選擇各菜單項，可以執行窗口的切換。狀態(tài)顯示的是整個(gè)冷站監控系統的設備、管道、閥門(mén)的連接情況和運行原理，當系統沒(méi)有啟動(dòng)時(shí)，整個(gè)畫(huà)面是靜態(tài)的。一旦系統進(jìn)入運行，畫(huà)面將顯示當前的工況、相應設備和閥門(mén)開(kāi)啟，管道內的介質(zhì)不停地流動(dòng)，同時(shí)從現場(chǎng)檢測的溫度、壓力、流量顯示在對應位置。上述的動(dòng)畫(huà)是通過(guò)圖形編輯器中的動(dòng)畫(huà)連接功能實(shí)現的。冷站控制系統監控界面如圖5和圖6所示。

rsview32還可以用報警圖形對象來(lái)組態(tài)設備或工藝參數的報警畫(huà)面，設備的故障報警由自身所帶的控制器判斷并執行相應保護動(dòng)作，但其報警信息可通過(guò)通信接口上傳，顯示在設備報警畫(huà)面上;工藝參數的報警根據數據庫組態(tài)時(shí)設定的報警參數，當有報警發(fā)生時(shí)，在報警畫(huà)面上顯示報警產(chǎn)生的時(shí)間、報警位號、報警類(lèi)別、報警當前值以及是否被確認等信息，同時(shí)發(fā)出聲音報警，關(guān)閉相關(guān)設備，用戶(hù)可以通過(guò)確認按鈕對當前報警進(jìn)行確認后，進(jìn)行故障的排除。

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