基于IFI X的玻璃配料SCADA系统实现
2021-09-02李瑞刘超
李瑞 刘超
中国建材国际工程集团有限公司 安徽 蚌埠 233018
引言
SCADA系统就是一种集成化的数据监控及采集体系，它又叫作计算机四遥技术，在玻璃生产过程中得到了广泛的应用，取得了良好的经济效益与社会效益。玻璃的生产过程对配料的要求比较高，需要精确到原料的配比，还需要监控生产的过程，这就是工艺对配料控制系统最基本的要求，基于此，我们需要运用到SCADA系统。SCADA系统的创建，可以有效实现分布式站点管理，对生产管理工作的质量进行有效提升，为玻璃行业的安全生产提供一定的保障。
1 SCADA系统构成及原理
1.1 SCADA系统构成
1.1.1 SCADA系统上位机构成。服务器：服务器主要包括冗余实时以及历时服务器、UPS时钟服务器、WEB以及O计算机服务器。①SCADA实时/历时的服务器。前者主要运用一主一备，实现双机运行的模式。主服务器通过某种特定数据的复制方式（主要就当地SCADA系统的服务器），以及通过TCP/IPO计算机这一通讯形式（主要针对每一个站控控制器），和站控体系进行数据交换，在实际现场生产数据，应该上传至调控中心的主服务器当中。所以，它可以有效地整合站控的体系当中的全部信息，从而有效概览和监控站场中的全部数据。为能够保证数据安全备份，在主服务器中历史的一些数据，能够一起被放入一个镜像磁盘的阵列中。②UPS时钟服务器。主要实现网络和服务器时间中的计算机保持同步。③WEB和O计算机的服务器。主要运用到与第三方数据展开交换的工作，进一步实现信息一体化重要的设备。
工程师站：①计算机S工程站。其主要的功能就是完成对所有站点计算机S体系程序的组态。②ESD工程师站。其主要功能为对ESD体系的相关程序的组态，通过玻璃生产此因果的设计，从而能够完成四级关断的有效编写。在应急的条件之下，需要通过WORKPLACE的形式，进一步实现单站、单口气井远程的关断。
通信网络：为了能够保证工控网络的安全性，玻璃行业需要运用自创的千兆光纤环网（如下图1所示）。使用A/B双网备用链路。
图1 SCADA系统工业环网
1.1.2 SCADA系统下位机构成。控制器：就是计算机S的中心。我们用到的就是AC800M体系的控制器，每一个控制器的单元物理当中，主要包括两部分:底座以及过程处理单元。在工作过程当中，其中一个作为主控制器，另外一个作为冗余控制器。主控制器单元控制整个过程数据，在主控制器存在一定的问题时，备份的控制器随时均可以准备接换主控制器。在切换的过程中输出被冻结，保持不变[1]。
继电器：作为一种电子控制的器件，继电器有着被控制以及控制的体系，时常能够使用自动控制电路，但是实际上，较大的电流能够被其所运用的较小电流控制。
I/O卡件：主要使用到开关量的输入及输出、模拟量的输入。其中，开关量输入卡件主要用于传送一些变送器当中的数据。开关量输出的卡件主要使用在井口截断阀开关的状态。模拟量输入能够控制继电器，从而对控制的电动球阀等设备，发出来一些开关的命令。I/O卡件的特点就是：支持各个模块和通道配有LED实现快速差错的功能、支持实时监测及远程监测功能等。
1.2 SCADA系统原理
系统的运行原理本质上可以分成两种：一种是形成了“类反馈控制系统”的控制机制；另一种是直接构成了反馈控制系统的工作机制，此时可以根据SCADA系统的工作原理，取得所有的管理性的信息。对反馈控制系统的构造过程采用的工作方法为：直接按照当前的分布式信息取得装置，取得所有的系统运行参数，之后借助反馈系统协调运行方案。对于所谓的“类反馈控制系统”，在系统的运行中要根据取得的视频信息，使所有的人员都可以完全按照目前的工作方案得到信息。
2 基于iFIX玻璃配料SCADA系统的实现
2.1 网络与通信
网络运用到Ethemet以太网。由RJ45和双铰线等构成。CP443-l需要有效使用到S7-400的处理器，在工业的以太网中，有效处理数据通信，通过RJ端口与ELS—TP80充分结合的形式，PLC能够和上位机、编程器以及S7 PLC展开通讯工作，PLC和控制器通讯均能够通过CPU模块当中DP的端口，运用到PROFIBUS现场总线来完成的[2]。
实时数据就是由iFIX高速以及高性能驱动的程序，通过各种各样的形式，对过程数据库进行采集，数据需要通过l00M以太网，快速地传至主控室iFIX这一服务器当中，对于iFIX I/O驱动程序软件来说，其能够把PLC从设备当中读出，之后将读出的相关数据传到映射表地址当中，控制程序可以把处理之后的相关数据主动地传输至数据库当中。再通过其访问的功能，把数据传输到组态应用过程当中。
2.2 报警实现
对于某些敏感的数据。譬如在配方当中存在的各种原料重量，应当经过严格控制，将它们全部控制到一定的范围中，从而保证玻璃的质量，与此同时，需要通过相关的数据块，进一步设置出来报警的上/下限，以此实现实时报警。如果采集出的相关数据超了范围，就需要通过报警的颜色，进一步提醒相关的监控人员，用户还能够运用到iFIX报警的数据库，对之前报警的数据进行查阅[3]。
2.3 人机画面
在过程的数据库当中，采集到现场的数据之后，就需要使用iFIX的形式，进一步地创建出来动态的画面，为相关人员提供更直观的生产玻璃的流程，还会提供生产的一些数据。有效提供一些较为丰富的图符集，通过人机的界面，更加直观地把每种需要以及生产状态所需的数据充分显示出来，利用INTELLUTION WORKSPACE中的调度程序，可实现Intake、Dosing、Transpon、Recipe、Report、Test Weight等画面的切换，画面设计采用菜单形式，点击展开[4]。
3 玻璃配料SCADA系统主要组成
本系统主要由6台配料控制器、2台PLC、3台计算机等组成。计算机使用Windows xp sp3操作系统，应用软件为Intellution iFIX3.5HMI Software，利用iFIX客户机和服务器的结构，以SCADA计算机作为服务器，VIEW计算机为客户机，客户机从服务器读取数据，并且与其保持同步。服务器与PLC通信，控制层采用西门子的S7- 400 PLC。控制系统软件为Simatic Manager软件，采用梯形图和语句表编程，控制器和底层各类仪表、现场控制柜组成控制网络，利用iFIX提供的EDA接口函数和HDA接口函数，用Visual Ba-sic程序来读iFIX的实时数据库和查询历史数据库都非常方便[5]。
3.1 计算机
iFIX3.5对计算机配置的要求并不高，现在的计算机基本上都能满足，这里就不一一介绍。我们将其中的一台计算机作为客户机，另外一台作为服务器，服务器和PLC通过通信方式进行数据处理，客户机从服务器读取数据。尽管计算机之间的通信方式不同，但功能是相同的，如果有服务器出现故障不能正常工作的情况，客户机可以代替它，而我们只需修改客户机的地址和相应的名称即可。作为工程师站的第三台计算机，可用来替换两台在线计算机中的任何一台，它通过路由器可远程链接网络中的任何一台计算机和PLC，可以实现远程监控、诊断、修改的功能。监控计算机具图形显示功能，能显示出Report、Test Weight、Alarm、Service Intake、Dosing、Transport、Cullet Line、Recipe等画面，也同时具有友好的人机交互，采用图形、表格方式，操行人员能方便地使用鼠标和键盘对系统进行管理和控制，通过监控画面的切换，进行数据查询、状态查询、数据储存、控制管理等各种操作。工程师站除具有上述功能外，还具有与PLC、配料控制器及湿度检测仪交换数据，在线观察PLC、配料控制器的运行状况等功能[6]。
4 结束语
综上所述，iFIX就是在工业控制的领域中，非常可靠以及稳定的SCADA软件。它具有比较完善的图形环境、较为灵活的可视化操作以及开放的系统结构，学习起来非常容易，操作也十分简单方便。此系统投入使用之后在性能、功能以及控制精度等方面，均可以有效满足生产的要求，提升生产的质量以及效率，进一步降低工人劳动的强度。
