iFIX 在烟厂集中监控系统中的应用

廖 欢

（四川烟草工业公司什邡分厂，四川 什邡 618400）

引 言

随着企业工业自动化水平的提高，各行业的厂家都竞相投入先进的生产设备以求在激烈的市场竞争中取得优势，其中在烟草企业中表现尤为突出，烟草企业制丝线的自动化水平从一方面也反映出烟草企业自动化水平的高低。制丝线电气控制系统已由早期的继电逻辑系统升级为以高性能的新型PLC 和现场总线技术为代表的新型控制系统；控制系统的升级必然积极地带动监控系统的发展，现代监控系统无论是在界面质量还是在系统功能方面都有了大幅度的提升。长城雪茄烟厂制丝线集中监控系统中采用SIEMENS 公司PLC 作为主控系统，上位集中监控系统采用了SIEMSNS 公司WINCC 组态软件和GE（Intellution）公司的iFix 组态软件作为系统主要开发软件。本文将以该系统为例主要介绍基于iFix 的集中监控系统在雪茄烟制丝线中的应用。

1 长城雪茄烟厂制丝线特点

制丝线工艺布局相对集中，各处理段既相对独立又互相联系，是典型的流程型生产系统。生产系统主要由输送设备、存储设备和加工设备组成，负责对烟叶、烟梗等物料的加工处理。各处理段的生产过程又由多个工序组成，各工序连续运行，对物料进行加工和处理，经处理后的物料在物理和化学特性上满足该工序的工艺要求。

长城雪茄烟厂整个生产流程主要包括打叶处理、烟叶处理和烟梗处理三大部分，其中打叶处理部分包括了打叶风分、片烟复烤、片烟装箱等处理段，烟叶处理部分包括了叶片处理、叶丝处理、混丝处理等处理段，烟梗处理部分包括了梗处理、梗丝处理等处理段。

2 系统的构成

制丝线集中监控系统主要由电气控制层和监控层组成，主要完成对制丝生产线的集中监控、数据采集、信息集成等功能。长城雪茄烟厂制丝线设备种类和独立系统种类繁多、控制系统和网络类型都较为复杂，为集中控制和信息集成都带来了很大的难度。

电气控制层主要完成生产现场设备控制、工艺指标控制和现场数据采集以及接收监控系统指令、按照指令控制设备完成生产的功能。作为集中监控系统基础的电气控制系统采用了先进的PLC 和现场总线技术，保证了监控系统的功能实现。监控系统通过网络与电控系统相连，通过与电控系统的通讯，实现实时监控、数据采集与统计、系统管理功能。监控系统由现场操作站和中央监控系统组成。集中监控系统建立在基于iFix 系统Server/Client 技术和独立SCANDA 系统的基础上，结合了多种网络技术和数据库技术，完成对整个制丝线生产过程集中监控和集中管理功能的自动化系统。

2.1 iFIX 在I/O 服务器的应用

在中央控制室设置了两台采用了iFix 系统Server/Client 技术和冗余功能的高性能服务器承担了数据通讯、采集的所有任务，为集中监控系统中的作为客户端的监控计算机提供实时数据和历史数据。在I/O 服务器上安装了PROFINET 和以太网通讯接口卡。

使用iFIX 的分布式、Server/Client 结构，添加新的节点十分简单，只需将新的服务器连接到网络上即可。添加或更改数据点时只需在数据源进行更改，系统就会自动地更新整个系统。每一节点的数据对整个系统的用户都是可见的。在系统中添加客户和服务器简单明了、无需更改系统中其他节点的设置。iFIX 提供了强大而灵活的多重冗余功能，保证系统的不间断监控， 包括备份SCADA 服务器、LAN 冗余以及利用网络状态服务器和iFIX 诊断显示程序监视、控制网络运行状态。此外，在主服务器和备用服务器同时启动、运行时，iFIX 实现报警同步，避免对同一报警的重复响应。在主要的I/O 服务器停机时，备份服务器将自动接替主服务器的所有工作。

2.2 iFix 数据采集流程

iFix 运用I/O 驱动程序从设备中读写数据，每个I/O 驱动程序支持相应的硬件和通讯协议。本系统中配置有AB 和SIEMENS 两个公司的控制产品，因此主要采用了ControlNet 网络和TCP/IP 工业以太网两种网络与电控系统进行通讯，分别使用ABR 和S7 通讯I/O 驱动程序。iFix 组态软件首先通过ABR 和S7 I/O 驱动程序接口从现场PLC 数据区中获取数据并存入 DIT 驱动程序映像表中 (驱动程序映像表在系统运行时实际上是一块内存区 )；通过 SAC 程序从DIT 表中获取数据并写入iFix 的过程数据库(PDB)；应用软件 (如 iFix 的画面运行程序、报表生成程序等 )都通过访问过程数据库，获取来生产过程的信息。这样就可以实现在工业流程画面上动态地显示现场各过程硬件的运行状态，数据也可以按相反的顺序写回现场过程硬件，执行控制操作。

3 集中监控系统与生产管理层系统的接口

iFIX 全面支持ODBC、SQL 和 API 接口，而且还内嵌了VBA 作为操作对象的通用脚本语言，为系统的数据管理、统计和信息集成的实现成为可能，也为集中监控系统管控一体化的实现奠定了基础。

基于iFix 的集中集中监控系统数据流程如下图所示：

iFix 的数据采集模块对生产现场进行数据采集并建立实时数据库；应用模块对实时数据库中的数据进行读写操作实现对生产过程的实时监控；数据管理模块和应用模块可以对关系数据库进行读写操作；iWeb 产品从实时数据库中读取数据提供生产过程的WEB 浏览服务。

3.1 生产数据接口

集中监控系统按照牌号、批次、班次等条件统计生产过程的投料量、产量、原材料消耗等信息，向上层生产管理系统上报数据。

3.2 工艺数据接口

为了便于进行具体的工艺分析，帮助烟草企业提高产品质量、开发新产品，集中监控系统将自动采集生产过程中各关键点工艺数据，存入工艺历史数据库，并为其他系统（包括生产指挥调度系统和质量、工艺分析系统）提供了可靠的数据接口，为工艺、质量分析系统提供了数据基础。

iFIX 全面支持ODBC API 接口，可直接把实时数据写入一个或多个关系数据库。另外，iFIX 还可读写、删除关系数据库中的数据，并可从关系数据库写回到iFIX 实时数据库中。利用iFIX 的SQT 和SQD 数据块以及数据库和ODBC 接口，iFIX就可以自动完成工艺数据上传或存储任务。

3.3 设备运行数据

根据制丝线各工艺段的控制特点和工艺特点，将各工艺段划分为若干个区域，分别统计各区域的运行时间、故障时间、停机时间等数据，同时数据存入运行数据库。为生产线故障分析、设备维护保养提供参考。

3.4 贮料数据

在制丝线生产过程中，配置了多组功能和结构都不尽相同的储柜，为了使物料充分地均匀水份和对香糖料的吸收，根据生产工艺的要求物料需在贮柜中存贮一定的时间。集中监控系统分别对各贮柜的进料、储料时间、物料信息、存料量等信息都作了详细准确的统计，为操作人员和上层生产管理系统提供了详细的物料信息，为烟厂更好的安排生产计划、进行合理的调度提供了重要参考。

3.5 生产计划和调度

根据生产管理系统的生产计划和调度，集中监控系统接收生产管理层系统的生产计划指令，集中监控系统将按照生产计划指令进行生产。

4 结束语

长城雪茄烟厂集中监控系统对制丝线所有生产区域实现了集中监控，极大地提高了制丝线的自动化水平。通过实际应用，提高了制丝线的工作效率、减少了人员需求、降低了工作人员的劳动强度、降低了生产成本，获得了很好的经济效益。从片烟大叶到成品烟丝交卷接包车间生产使用，生产信息流贯穿整个生产车间；从生产任务下达到结束生产后的数据上报和工艺数据的统记录全过程实现了无纸化作业；通过集中监控系统的桥梁和中枢作用，将上层管理系统和下层控制系统有机地结合在一起，真正实现了制丝车间的全线自动化，为长城雪茄烟厂建设现代化企业打下了扎实的基础。

[1]周明天，汪文勇.TCP/IP 网络原理与技术[M].北京：清华大学出版社，1993.

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