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人機(jī)界面系統(tǒng)(HMI)作為中厚板自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組件被廣泛應(yīng)用。在生產(chǎn)過(guò)程中,操作人員可以通過(guò)人機(jī)界面,了解現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的運(yùn)行情況,以及控制程序的執(zhí)行情況;并可以通過(guò)接口工具,與后臺(tái)執(zhí)行的控制程序進(jìn)行交互。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),根據(jù)界面提供的報(bào)警信息,及時(shí)妥當(dāng)?shù)靥幚憩F(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題。本文介紹的是針對(duì)中厚板加速冷卻過(guò)程控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的人機(jī)界面系統(tǒng),主要內(nèi)容包括硬件配置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、開(kāi)發(fā)軟件和冗余機(jī)制、OPC通信機(jī)制和界面設(shè)計(jì)。

1 硬件配置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    系統(tǒng)的主要硬件包括HMI服務(wù)器2臺(tái)—主服務(wù)器和從服務(wù)器,布置在計(jì)算機(jī)房;終端2臺(tái),1臺(tái)位于操作臺(tái)供操作工生產(chǎn)監(jiān)控,另1臺(tái)位于計(jì)算機(jī)房,供維護(hù)人員程序調(diào)試。

    系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與其他系統(tǒng)相連,具體的網(wǎng)絡(luò)布置如圖1所示。系統(tǒng)的工作原理是:HMI服務(wù)器存儲(chǔ)來(lái)自加速冷卻二級(jí)服務(wù)器的規(guī)程信息,以及來(lái)自一級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)測(cè)信息。各個(gè)HMI終端根據(jù)監(jiān)控和操作的需要,從HMI服務(wù)器上獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)信息,用于畫面顯示。

2 開(kāi)發(fā)軟件和冗余機(jī)制

    WinCC(WindowsControlCenter,視窗控制中心)系統(tǒng)軟件包是HMI服務(wù)器的核心軟件,它具有數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制自動(dòng)化過(guò)程的強(qiáng)大功能,是基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的操作監(jiān)視系統(tǒng),其顯著特點(diǎn)就是全面開(kāi)放。在Windows2000標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中,它能有效結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)程序和用戶程序建立人機(jī)界面,精確地滿足生產(chǎn)實(shí)際要求,確保安全可靠地控制生產(chǎn)過(guò)程。WinCC還提供成熟可靠的操作方式和高效的組態(tài)性能,同時(shí)具有靈活的伸縮能力。

圖1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布置

   
WinCC服務(wù)器的可選軟件為客戶提供了客戶機(jī)朋及務(wù)器解決方案。在這里,服務(wù)器承擔(dān)主要控制任務(wù),如為客戶機(jī)進(jìn)行程序連接和日志記錄�？蛻魴C(jī)則利用服務(wù)器提供的服務(wù),通過(guò)獨(dú)立的終端總線與服務(wù)器通信�？蛻魴C(jī)間的通信采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議,客戶機(jī)可自動(dòng)尋找分配給它們項(xiàng)目的服務(wù)器,這就為以后方便地切換服務(wù)器而不引起任何不利后果提供了基礎(chǔ)。

   
WinCC冗余可選軟件使得2臺(tái)HMI服務(wù)器始終保持并聯(lián)運(yùn)行,保證存檔數(shù)據(jù)自動(dòng)互相匹配。具體的雙機(jī)冗余工作流程如下:

    (l)雙機(jī)啟動(dòng),主服務(wù)器處于工作狀態(tài),從服務(wù)器處于熱備狀態(tài)。

    (2)主服務(wù)器出現(xiàn)故障,停止運(yùn)行,從服務(wù)器檢測(cè)到主服務(wù)器故障后,自動(dòng)接管控制任務(wù),進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和保存。

    (3)經(jīng)過(guò)故障處理后,主服務(wù)器恢復(fù)工作,接管從服務(wù)器的控制任務(wù),從服務(wù)器重新進(jìn)人熱備狀態(tài)。

    (4)主服務(wù)器讀取從服務(wù)器上的數(shù)據(jù),將故障期間缺失的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整后,繼續(xù)后續(xù)的控制任務(wù)。

3 OPC通信機(jī)制

    界面服務(wù)器與ACC二級(jí)系統(tǒng)之間的通信采用OPC方式實(shí)現(xiàn)。界面服務(wù)器作為服務(wù)器端,同時(shí)安裝WinCC軟件。ACC二級(jí)系統(tǒng)作為通信的客戶端,無(wú)論是否安裝WinCC軟件,都能完成通信功能。為了完成通信功能,需要在客戶端和服務(wù)器端做相應(yīng)的配置。

   
3.1 客戶端的配置

    運(yùn)行deomenfg.exe,選擇OpCSeoer.WinCC,然后點(diǎn)屬性按鈕。選擇常規(guī)標(biāo)簽,將認(rèn)證級(jí)別設(shè)為“無(wú)”;在位置標(biāo)簽下,選擇“在下列機(jī)器上運(yùn)行應(yīng)用程序”,同時(shí)在下面輸人服務(wù)器端的機(jī)器名,如圖2所示。

 

圖2 客戶端配置

   
3.2 服務(wù)器端的配置

    運(yùn)行deomenfg.exe,選擇Opcseoer.wincc,然后點(diǎn)屬性按鈕。選擇常規(guī)標(biāo)簽,將認(rèn)證級(jí)別設(shè)為“無(wú)”;在位置標(biāo)簽下,選擇“在這臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序”,如圖3所示。

 

圖3 服務(wù)器端配置

3.3 關(guān)鍵代碼

    用VC++編寫客戶端通信程序。OPC客戶端程序封裝為COPCChellt類,用戶程序需引人下列源文件:

 
 
 

 

4 界面設(shè)計(jì)

   
界面設(shè)計(jì)主要包括監(jiān)控主界面、模擬計(jì)算界面、原始數(shù)據(jù)管理界面和報(bào)警信息顯示界面。

    (l)監(jiān)控主界面。主要顯示的內(nèi)容包括:軋件原始信息、設(shè)定規(guī)程信息和實(shí)際規(guī)程信息、冷卻策略信息、冷卻集管健康狀態(tài)信息,以及冷卻功能投用狀態(tài)信息。其中設(shè)定規(guī)程信息包括:鋼板速度、冷卻加速度、冷卻速度、水冷速度、邊部遮蔽量、上下集管的流量、上下集管的開(kāi)閉狀態(tài)、開(kāi)冷溫度、終冷溫度、返紅溫度。監(jiān)控主界面如圖4所示。

圖4 監(jiān)控主界面

   
(2)模擬計(jì)算界面。為現(xiàn)場(chǎng)操作人員提供一種人工請(qǐng)求計(jì)算的途徑。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的實(shí)際需要,有時(shí)需要修改軋件的原始數(shù)據(jù)信息,此時(shí)操作人員可以在界面上修改數(shù)據(jù),然后通過(guò)點(diǎn)擊模擬計(jì)算按鈕,將軋件信息發(fā)送到二級(jí)模型系統(tǒng),模型系統(tǒng)根據(jù)通信得到的數(shù)據(jù)信息計(jì)算冷卻規(guī)程后,將結(jié)果送回界面顯示,經(jīng)操作人員確認(rèn)規(guī)程信息可用后,將規(guī)程發(fā)往一級(jí)控制系統(tǒng)。

(3)原始數(shù)據(jù)管理界面。通過(guò)此界面,操作人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)在線軋件的原始數(shù)據(jù)信息的查詢、修改、保存和新增等功能。

(4)報(bào)警信息顯示界面。對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行集中管理,可以查詢歷史信息,或者把報(bào)警信息保存在文件中,以備將來(lái)故障診斷。在其他界面的頂部都留有報(bào)警信息的顯示位置,由于空間的限制,只能顯示***近報(bào)出的幾條信息。如果要查詢先前的信息,必須到報(bào)警信息界面中查詢。

5 結(jié)論

    本機(jī)界面系統(tǒng)于2009年已在某鋼鐵企業(yè)中板廠應(yīng)用,效果良好。由于HMI服務(wù)器采用了雙機(jī)熱備方式,為整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保證,在線運(yùn)行的時(shí)間內(nèi),從未出現(xiàn)過(guò)由于服務(wù)器故障引起的停機(jī)事故。界面功能設(shè)計(jì)合理,能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)操作人員生產(chǎn)和維護(hù)的需要。