GE Fanuc的iFIX监控软件在水泥厂ABB BAILEY系统中的应用

1.背景介绍 我公司是一家2000t/d的回转窑水泥生产企业。自动化系统采用美国Bailey(现属于ABB公司)的INFI-90系列，它采用环形通讯网，该网络简称厂环。INFI－90系列配置了两台操作员工作站（OIS），也称为上位机,型号是OIS20。自1994年投产以来,已使用近10年。从发展的角度考虑,我认为存在以下几点不足: 1) 硬件已进入老化周期,处于多故障阶段,随时可能影响生产。 2) 硬件发展快，更新快，目前我公司在用的某些型号的设备,在Bailey公司已几乎不生产,即便能买到,也是价格昂贵。 3) 我公司要进行信息管理系统（MIS）的建设，很需要读取生产实时数据。而INFI-90系统是一个“封闭”的系统，很难实现此功能。 此外，每个OIS带一个操作员控制站（OIC，它只有键盘及显示器，主机是OIS），算起来中控室共有四个操作台,对于我公司从原料调配到水泥入库的工艺生产线来说，操作台略显紧张。 综合以上几点因素，我公司于2002年初在中控室增加了两台运行iFIX监控软件的计算机作为上位机，我们称之为iFIX上位机。 2 iFIX系统简介： 2.1 iFIX主要特点 iFIX是由美国Intellution公司开发研制的工业自动化软件，操作平台是Windows 2000 或Windows NT 4.0。其优点很多： 1) 软件功能强大，对控制系统中所要求的控制功能都能实现。 2) 嵌入式VBA(Visual Basic for Application)，功能强大的标准脚本语言，简便易学。 3) 画图功能非常强大。iFIX软件包含大量图形工具，使用户能够快速简单地开发系统。 4) 结构简单，组态灵活方便，使组态工程师从繁重编程工作中解放出来，提高了编程效率。 5) 采用许多工业标准技术，保证其开放性和可扩展性，使得系统的开发和集成变得十分简便 2.2 iFIX主要功能 2．2.1 数据采集功能 iFIX为操作人员提供实时数据的过程如下： 1） I/O驱动程序软件从I/O设备中读取数据，并把数据传入驱动程序映射表(DIT)的地址中。 2） 扫描、报警、控制程序（SAC）从DIT中读数据，并将处理后的数据传输到过程数据库（PDB）中。 3） PDB访问功能从本地或远程的数据库读取数据，并将这些数据传输至请求数据的应用程序中去。 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。如图1所示 图1 数据采集过程 2．2.2数据管理功能： 1）过程数据库（PDB）：PDB是iFIX的核心，由标签组成。它从硬件中获取或给硬件发送过程数据,其数据随时被刷新，只保留最后一个。画面编辑、报警、曲线显示等等功能都要依靠数据库，数据库设计的好坏也直接关系到各个部分功能的实现。 2)图形界面应用程序：iFIX最重要的功能是为用户提供一个可视化的窗口进行过程信息处理。iFIX在用户屏幕上提供的图形化过程信息包括：原始数据、报警、计算数据、变量字符串、点信息、趋势报警或变量状态。图形应用程序的核心是从数据库访问信息。 3)报警系统：iFIX提供了报警系统，报警系统可用于生成、显示、存储报警和信息，并将报警和信息发送到网络上的任意节点，及与IFIX相连的打印机、磁盘文件、报警概要显示、报警历史窗口以及多媒体报警系统。报警状态栏根据报警设备的优先级显示不同的报警颜色，提示操作员及时处理。 4）安全系统：安全系统包括基于用户的安全系统和系统安全性应用程序。基于用户的安全系统可保护iFIX文件、重要的程序、操作显示画面和配方、数据库模块。系统安全性应用程序包括安全配置和登陆限制。须输入密码后才能进入各画面进行操作。 5）通过企业网共享数据：iFIX监控软件具有网络功能，IFIX是基于结点管理，只要物理上保持联接就可以自动寻找网络结点。 此外iFIX还有先进的报表功能，实时及历史趋势功能，调度等功能。这里就不再细说。 3 解决方案： 本次改造的宗旨：尽量与原来系统的监控画面、人机对话窗口等保持一致，使操作员能够沿用原来的操作方式及操作习惯，减少误操作。 3．1 必要条件 进行以下改造有两个必要条件：首先在厂环中要有可用的计算机接口，其次要有能与该接口进行通信的驱动。 3．2 硬件系统 1）新增加的两台计算机的主要配置相同:CPU P4 1.6GHZ,内存 256M,硬盘 20GB。将它们组成C/S结构。用厂环中一个一直末用的计算机接口与iFIX进行通讯。具体方法是：将该接口通过光缆连接到服务器的COM1口，因为经过实验只有光缆连接最稳定。此服务器直接从过程硬件获取数据，称为SCADA（监视控制和数据采集）服务器。 2）按照Bailey公司操作员专用键盘的外形，加工了两个薄膜键盘。经过硬件翻译电路，最后接入到计算机的COM2口。并重新对键值进行了定义，供编程使用。 3．3 软件系统 操作系统采用中文版Windows 2000, iFIX的版本为2.6。本次改造用的I/O驱动程序为OpsCon 3.5，由加拿大Previse公司开发。 OPSCON系统可以连接Bailey系统中多个系列的通讯模件，包括CIC、NCIU、ICI 、MPC等。支持一整套Bailey数据库中的数据块，OPSCON数据块能与Bailey功能码通讯。 3．4 实施过程 1） 顺序安装WINDOWS2000/IFIX2.6/OPSCON。在IFIX安装过程中输入节点名称，这个节点名称就是IFIX与OPSCON通讯的接口。 2） 用OPSCON中的工具将INFI-90系统的标签库、趋势库转化的OPSCON过程数据库。将INFI-90系统中的监控画面转换成GRF文件。通过标签同步功能，IFIX中的PDB就得到了OPSCON过程数据库的数据。用OPSCON转换的画面本身含有与PDB的连接。使得改造工作的任务量大大降低。 3） INFI－90 系统中用以实现人机交互的弹出式窗口，通过使用图形工具及VBA全部得以实现 4） 取消了ADP键盘（用于报警提示及画面切换），通过程序实现。即在屏幕下方增加了两排按钮，通过鼠标点击就可以对监控画面、报警画面、历史趋势等画面进行切换，报警时有红色方块提示。如图2 所示，改造后的画面如图3——图9所示。 图2 替代ADP键盘的按钮 图3 生料磨操作画面 图4 废气处理操作画面 图5 生料入窑操作画面 图6 水泥窑操作画面 图7 窑头操作画面 图8 煤磨操作画面 图9 水泥磨操作画面 3．5 改造后的网络结构。 如图10所示：其中PCU为过程控制站，INICI01为计算机接口，EWS为工程师工作站。 4 应用总结: 目前,我公司中控室iFIX上位机与OIS共同使用，解决了原来操作员用机较为紧张的状况。如果OIS出现不可恢复的故障，我们只需增加一台iFIX上位机，即增加一台运行iFIX的客户机（这样的客户机最多可以有255个）。解决了OIS老化、无备件的后顾之忧。 替代的操作站同时可以作为MIS系统的生产实时数据的数据源，即作为动态数据服务器用。通过iFIX软件本身提供的网络功能，就可以把过程硬件的运行情况传到远程的客户机上，使公司领导及时了解远程工业现场的运行情况。 本次改造的投资成本只有OIS的30％，却收到了很好的效果。iFIX系统自2002年初投入使用至今，一直运转良好。 推而广之的话，其他的“老式”DCS系统都可以应用此方案进行改造，只不过是选用不同的数据驱动软件而已。通过FIX软件+驱动软件的方式，既可以将原有系统保留下来继续使用，还能符合现代管理的需要，实现信息化管理。 参考文献: 1. Intellution公司《iFIX用户手册》