GE Fanuc的iFIX監(jiān)控軟件在水泥廠ABB BAILEY系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要：本文主要以ABB Bailey 為例，介紹DCS系統(tǒng)的替代操作站，以普通PC和WINDOWS為平臺(tái)，使用通用監(jiān)控軟件iFIX以及配套的驅(qū)動(dòng)軟件OPSCON，集成為DCS操作站，其成本低廉，編程軟件先進(jìn)，遵守OPC協(xié)議。

關(guān)鍵字：iFIX Bailey INFI-90 OPSCON

1.背景介紹
我公司是一家2000t/d的回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)企業(yè)。自動(dòng)化系統(tǒng)采用美國(guó)Bailey(現(xiàn)屬于ABB公司)的INFI-90系列，它采用環(huán)形通訊網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱廠環(huán)。INFI－90系列配置了兩臺(tái)操作員工作站（OIS），也稱為上位機(jī),型號(hào)是OIS20。自1994年投產(chǎn)以來(lái),已使用近10年。從發(fā)展的角度考慮,我認(rèn)為存在以下幾點(diǎn)不足:
1) 硬件已進(jìn)入老化周期,處于多故障階段,隨時(shí)可能影響生產(chǎn)。
2) 硬件發(fā)展快，更新快，目前我公司在用的某些型號(hào)的設(shè)備,在Bailey公司已幾乎不生產(chǎn),即便能買到,也是價(jià)格昂貴。
3) 我公司要進(jìn)行信息管理系統(tǒng)（MIS）的建設(shè)，很需要讀取生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。而INFI-90系統(tǒng)是一個(gè)“封閉”的系統(tǒng)，很難實(shí)現(xiàn)此功能。
此外，每個(gè)OIS帶一個(gè)操作員控制站（OIC，它只有鍵盤(pán)及顯示器，主機(jī)是OIS），算起來(lái)中控室共有四個(gè)操作臺(tái),對(duì)于我公司從原料調(diào)配到水泥入庫(kù)的工藝生產(chǎn)線來(lái)說(shuō)，操作臺(tái)略顯緊張。
綜合以上幾點(diǎn)因素，我公司于2002年初在中控室增加了兩臺(tái)運(yùn)行iFIX監(jiān)控軟件的計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，我們稱之為iFIX上位機(jī)。
2 iFIX系統(tǒng)簡(jiǎn)介：
2.1 iFIX主要特點(diǎn)
iFIX是由GE Fanuc公司開(kāi)發(fā)研制的工業(yè)自動(dòng)化軟件，操作平臺(tái)是Windows 2000 或Windows NT 4.0。其優(yōu)點(diǎn)很多：
1) 軟件功能強(qiáng)大，對(duì)控制系統(tǒng)中所要求的控制功能都能實(shí)現(xiàn)。
2) 嵌入式VBA(Visual Basic for Application)，功能強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)腳本語(yǔ)言，簡(jiǎn)便易學(xué)。
3) 畫(huà)圖功能非常強(qiáng)大。iFIX軟件包含大量圖形工具，使用戶能夠快速簡(jiǎn)單地開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。
4) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組態(tài)靈活方便，使組態(tài)工程師從繁重編程工作中解放出來(lái)，提高了編程效率。
5) 采用許多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，保證其開(kāi)放性和可擴(kuò)展性，使得系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和集成變得十分簡(jiǎn)便
2.2 iFIX主要功能
2．2.1 數(shù)據(jù)采集功能
iFIX為操作人員提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的過(guò)程如下：
1） I/O驅(qū)動(dòng)程序軟件從I/O設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)傳入驅(qū)動(dòng)程序映射表(DIT)的地址中。
2） 掃描、報(bào)警、控制程序（SAC）從DIT中讀數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭^(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)（PDB）中。
3） PDB訪問(wèn)功能從本地或遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)庫(kù)讀取數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸至請(qǐng)求數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序中去。
數(shù)據(jù)也可以按相反的順序?qū)懟噩F(xiàn)場(chǎng)過(guò)程硬件，執(zhí)行控制操作。如圖1所示


圖1 數(shù)據(jù)采集過(guò)程

2．2.2數(shù)據(jù)管理功能：
1）過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)（PDB）：PDB是iFIX的核心，由標(biāo)簽組成。它從硬件中獲取或給硬件發(fā)送過(guò)程數(shù)據(jù),其數(shù)據(jù)隨時(shí)被刷新，只保留最后一個(gè)。畫(huà)面編輯、報(bào)警、曲線顯示等等功能都要依靠數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的好壞也直接關(guān)系到各個(gè)部分功能的實(shí)現(xiàn)。
2)圖形界面應(yīng)用程序：iFIX最重要的功能是為用戶提供一個(gè)可視化的窗口進(jìn)行過(guò)程信息處理。iFIX在用戶屏幕上提供的圖形化過(guò)程信息包括：原始數(shù)據(jù)、報(bào)警、計(jì)算數(shù)據(jù)、變量字符串、點(diǎn)信息、趨勢(shì)報(bào)警或變量狀態(tài)。圖形應(yīng)用程序的核心是從數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)信息。
3)報(bào)警系統(tǒng)：iFIX提供了報(bào)警系統(tǒng)，報(bào)警系統(tǒng)可用于生成、顯示、存儲(chǔ)報(bào)警和信息，并將報(bào)警和信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的任意節(jié)點(diǎn)，及與iFIX相連的打印機(jī)、磁盤(pán)文件、報(bào)警概要顯示、報(bào)警歷史窗口以及多媒體報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警狀態(tài)欄根據(jù)報(bào)警設(shè)備的優(yōu)先級(jí)顯示不同的報(bào)警顏色，提示操作員及時(shí)處理。
4）安全系統(tǒng)：安全系統(tǒng)包括基于用戶的安全系統(tǒng)和系統(tǒng)安全性應(yīng)用程序?；谟脩舻陌踩到y(tǒng)可保護(hù)iFIX文件、重要的程序、操作顯示畫(huà)面和配方、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊。系統(tǒng)安全性應(yīng)用程序包括安全配置和登陸限制。須輸入密碼后才能進(jìn)入各畫(huà)面進(jìn)行操作。
5）通過(guò)企業(yè)網(wǎng)共享數(shù)據(jù)：iFIX監(jiān)控軟件具有網(wǎng)絡(luò)功能，iFIX是基于結(jié)點(diǎn)管理，只要物理上保持聯(lián)接就可以自動(dòng)尋找網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)。
此外iFIX還有先進(jìn)的報(bào)表功能，實(shí)時(shí)及歷史趨勢(shì)功能，調(diào)度等功能。這里就不再細(xì)說(shuō)。
3 解決方案：
本次改造的宗旨：盡量與原來(lái)系統(tǒng)的監(jiān)控畫(huà)面、人機(jī)對(duì)話窗口等保持一致，使操作員能夠沿用原來(lái)的操作方式及操作習(xí)慣，減少誤操作。
3．1 必要條件
進(jìn)行以下改造有兩個(gè)必要條件：首先在廠環(huán)中要有可用的計(jì)算機(jī)接口，其次要有能與該接口進(jìn)行通信的驅(qū)動(dòng)。
3．2 硬件系統(tǒng)
1）新增加的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的主要配置相同:CPU P4 1.6GHZ,內(nèi)存 256M,硬盤(pán) 20GB。將它們組成C/S結(jié)構(gòu)。用廠環(huán)中一個(gè)一直末用的計(jì)算機(jī)接口與iFIX進(jìn)行通訊。具體方法是：將該接口通過(guò)光纜連接到服務(wù)器的COM1口，因?yàn)榻?jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)只有光纜連接最穩(wěn)定。此服務(wù)器直接從過(guò)程硬件獲取數(shù)據(jù)，稱為SCADA（監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集）服務(wù)器。
2）按照Bailey公司操作員專用鍵盤(pán)的外形，加工了兩個(gè)薄膜鍵盤(pán)。經(jīng)過(guò)硬件翻譯電路，最后接入到計(jì)算機(jī)的COM2口。并重新對(duì)鍵值進(jìn)行了定義，供編程使用。
3．3 軟件系統(tǒng)
操作系統(tǒng)采用中文版Windows 2000, iFIX的版本為2.6。本次改造用的I/O驅(qū)動(dòng)程序?yàn)镺psCon 3.5，由加拿大Previse公司開(kāi)發(fā)。 OPSCON系統(tǒng)可以連接Bailey系統(tǒng)中多個(gè)系列的通訊模件，包括CIC、NCIU、ICI 、MPC等。支持一整套Bailey數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)塊，OPSCON數(shù)據(jù)塊能與Bailey功能碼通訊。
3．4 實(shí)施過(guò)程
1） 順序安裝WINDOWS2000/iFIX2.6/OPSCON。在iFIX安裝過(guò)程中輸入節(jié)點(diǎn)名稱，這個(gè)節(jié)點(diǎn)名稱就是iFIX與OPSCON通訊的接口。
2） 用OPSCON中的工具將INFI-90系統(tǒng)的標(biāo)簽庫(kù)、趨勢(shì)庫(kù)轉(zhuǎn)化的OPSCON過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)。將INFI-90系統(tǒng)中的監(jiān)控畫(huà)面轉(zhuǎn)換成GRF文件。通過(guò)標(biāo)簽同步功能，iFIX中的PDB就得到了OPSCON過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。用OPSCON轉(zhuǎn)換的畫(huà)面本身含有與PDB的連接。使得改造工作的任務(wù)量大大降低。
3） INFI－90 系統(tǒng)中用以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的彈出式窗口，通過(guò)使用圖形工具及VBA全部得以實(shí)現(xiàn)
4） 取消了ADP鍵盤(pán)（用于報(bào)警提示及畫(huà)面切換），通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)。即在屏幕下方增加了兩排按鈕，通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊就可以對(duì)監(jiān)控畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面、歷史趨勢(shì)等畫(huà)面進(jìn)行切換，報(bào)警時(shí)有紅色方塊提示。如圖2 所示，改造后各工藝環(huán)節(jié)的操作畫(huà)面如圖3——圖9所示。

圖2 替代ADP鍵盤(pán)的按鈕


圖3 生料磨操作畫(huà)面

圖4 廢氣處理操作畫(huà)面

圖5 生料入窯操作畫(huà)面


圖6 水泥窯操作畫(huà)面

圖7 窯頭操作畫(huà)面

圖8 煤磨操作畫(huà)面

圖9 水泥磨操作畫(huà)面

3．5 改造后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
如圖10所示：其中PCU為過(guò)程控制站，INICI01為計(jì)算機(jī)接口，EWS為工程師工作站。

圖10 改造后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

4 應(yīng)用總結(jié):
目前,我公司中控室iFIX上位機(jī)與OIS共同使用，解決了原來(lái)操作員用機(jī)較為緊張的狀況。如果OIS出現(xiàn)不可恢復(fù)的故障，我們只需增加一臺(tái)iFIX上位機(jī)，即增加一臺(tái)運(yùn)行iFIX的客戶機(jī)（這樣的客戶機(jī)最多可以有255個(gè)）。解決了OIS老化、無(wú)備件的后顧之憂。
替代的操作站同時(shí)可以作為MIS系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源，即作為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)器用。通過(guò)iFIX軟件本身提供的網(wǎng)絡(luò)功能，就可以把過(guò)程硬件的運(yùn)行情況傳到遠(yuǎn)程的客戶機(jī)上，使公司領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)了解遠(yuǎn)程工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況。
本次改造的投資成本只有OIS的30％，卻收到了很好的效果。iFIX系統(tǒng)自2002年初投入使用至今，一直運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
推而廣之的話，其他的“老式”DCS系統(tǒng)都可以應(yīng)用此方案進(jìn)行改造，只不過(guò)是選用不同的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)軟件而已。通過(guò)FIX軟件+驅(qū)動(dòng)軟件的方式，既可以將原有系統(tǒng)保留下來(lái)繼續(xù)使用，還能符合現(xiàn)代管理的需要，實(shí)現(xiàn)信息化管理。
參考文獻(xiàn):
1. Intellution公司《iFIX用戶手冊(cè)》


(邢偉)