InTouch HMI 软件在烧结厂自动控制系统中的应用

2013-07-03王博

山西电子技术 2013年2期

王博

(山西省自动化研究所，山西太原 030012)

0 前言

本系统应用于新泰钢铁180m2烧结工程，主要环节包括配料、燃破、混合、制粒、烧结、环冷、筛分、输送等，整个控制系统控制设备较多、分布较广、信号点数较为庞大，为了节省信号线路的敷设和施工方便，控制系统采用集散控制，将以上主要环节分为五大控制系统来完成对设备和工艺的控制过程。五大系统主要分为:原料系统、主抽系统、配料系统、成筛系统和烧结系统。过程控制采用西门子400 系列PLC，通过PROFIBUS 总线下挂ET200 从站、WAGO 远程站和艾默生远程变频站，实现生产工艺的集散控制，五大系统的主PLC的CPU 通过工业以太网组成环网，实现网络的冗余通讯。组态画面使用与PLC 过程监控系统配套的InTouch10.0，可以实时监控生产流程以及控制各个分系统的设备。由于各系统的主PLC和各监控站已经组成环网，所以组态界面也可以在线实时浏览其他PLC所控制的设备的实时参数。

1 InTouch HMI 介绍

InTouch是美国Wonderware 公司开发的世界上第一个集成的、基于组件的HMI 系统。具有世界领先的HMI(人机接口界面)和面向对象的图形开发环境，便于高效、快捷地配置用户的应用程序。目前，有很多工控组态软件，如InTouch、iFix、LabView，国产的有“组态王”、“世纪星”等。InTouch和这些软件相比，主要特点是:运行效率高、兼容性强、易用性高，InTouch 脚本功能强大。

基于以上原因，我们选择InTouch 作为操作站软件的开发工具。

2 InTouch 工控组态监控系统设计

工控组态软件的任务主要有两方面:一是设备状态监视、现场数据记录、报警显示、趋势曲线绘制、打印输出等;二是根据现场的实际任务进行组态编程，对不同的工业过程实现自动控制。组态软件提供了灵活的组态工具和模块，人机交互界面友好，提高了系统的成功率和可靠性，使系统功能易于实现。

2.1 监控画面的构成

为了形象、生动、全面地监控整个转炉炼钢控制过程，上位监控系统设计了总流程图画面、分系统流程画面、仪表控制画面，同时为了方便运行调试、事故分析，还设计了控制分组画面、历史趋势画面、系统设备状态一览、系统报警、报表打印等画面。

(1)流程画面

在新泰钢铁180m2烧结工程组态监控设计中主要设计了原料系统、主抽系统、配料系统、成筛系统、老区供料系统以及烧结系统共六个系统流程画面。工艺流程形象而直观地再现了从供料到烧结的各个工艺系统，对烧结自动控制系统进行了全方位、多角度监控。InTouch 提供了中文提示功能，用户只需在动画中加入所需提示即可，保持了画面的清晰美观。对于电动阀、皮带机、料仓等设备通过动画效果使得操作员通过流程画面即可知道设备的当前状态。烧结系统如图1所示。

(2)报警监控画面

InTouch 软件提供了模拟量偏差报警、上下限报警、离散量报警等，而且具有实时报警、历史报警;能够及时有效地提醒操作人员及管理人员在冶炼过程中设备运行出现的异常情况的性质，为及时有效地排除故障提供了科学的依据，确保设备运行正常，如图2。

图1 烧结流程画面

图2 报警画面

(3)历史趋势及实时趋势画面

历史数据的存取可以用来分析设备的故障原因，寻找最佳的生产过程曲线来修正工艺，对提高烧结产品质量，提高经济效益均有着重要的作用。而InTouch 软件提供的历史曲线能记录一个模拟量在整个冶炼过程中的变化情况，而且能在分析时按照要求进行放大或缩小时间间隔，也可把几个相关的信号放在一起进行显示、打印输出，并按要求存储起来为以后分析之用。本系统中的历史趋势数据来源于一台安装SQL Server2008的DELL 服务器，当历史数据全部占据硬盘空间时，自动替换最早的数据继续存储，按照本服务器1T的硬盘容量来说，可查询最早两年前的历史数据。

实时趋势可在生产过程中实时监控之前一小时的生产数据以及仪表模拟量数据，曲线不断更新，可实时查看，而且占据很少的硬盘空间。

2.2 QuickScript 功能

InTouch 脚本是InTouch应用程序最强大的功能之一。InTouch QuickScript 功能允许在指定标准满足时执行特定的命令和逻辑操作。例如按键、打开窗口和改变值等。Quick-Function 允许用户可以从其它脚本和动画链接表达式调用脚本。系统将可重复使用的代码存储在单个脚本和单个位置中，从而支持在一个编辑进程中更新所有脚本实例。通过使用脚本我们可以创建各种自定义和自动系统函数。本组态系统中多处应用到InTouch 脚本，这里列举一例:

在原料和配料系统中，由于各种料仓数量不一，使用中也不固定料仓，但总料批需要保持不变，所以在配比时需要写InTouch 脚本以保持总料批稳定。配比画面如图3。

程序(选段)如图4。

图3 配比功能画面

图4 配比功能脚本节选图

3 系统安全

画面系统的安全操作和管理是自动化控制可靠运行的根本保证。因此对操作的限制和数据的保护是画面程序设计中必须考虑的问题。比如对设备启停操作，工艺参数值的修改或录入等等。在本系统中，由于设置了不同的操作权限可有效降低人为误操作或其他因素带来的损失。InTouch 可以通过帐号管理机制，即给每个操作员配置用户名(Operator)、口令(Password)及访问级别(Accesslevel)，来限制不同人员的访问权限以实现系统安全。工作站之间遵循信息共享、操作分工的原则，每台工作站都可得到所有的状态信息，而只能操作各自职责范围内的部分。这在打破操作人员之间条块分割、互相封闭状态的同时分清了责任。