基于Wonderware System Platform的DCS系统在烟草企业制丝车间的应用

摘要：文章介绍了一种应用于卷烟厂制丝车间，基于Wonderware System Platform的DCS系统（分布式控制系统），该系统能够对制丝生产线各工序设备进行实时监控，并配制有历史数据库对各工序传感器数据与生产数据进行存储与查询，同时可以通过网页服务器将监控画面以网页的形式进行发布。

关键词：Wonderware System Platform；DCS系统；生产监控；烟草企业；制丝车间 文献标识码：A

1 卷烟厂制丝车间应用环境

卷烟厂制丝车间生产线一般由若干工序组成，包括烟包解包、松散回潮、加料、切丝、烘丝、掺配、加香等工序如图1所示：

每个工序由各自的PLC进行控制，如图2所示：

使用基于Wonderware System Platform的分布式控制系统能够组建车间模型，将各工序控制设备组建到System Platform（系统平台）下，通过System Platform IDE（系统平台集成开发环境）进行配制、部署，从而实现对车间各工序设备的监控，一种系统平台的拓扑结构如图3所示：

图3 系统平台拓扑图

在该平台下PLC作为现场设备的控制器，对现场设备的各种传感器数据进行采集，并控制现场各种执行装置完成工序作业，数据采集服务器运行与管理工厂模型，同时对现场PLC的各种数据进行采集，并按照需要将数据分发到各监控计算机与各台服务器，平台配置数据库（Galaxy Repository）存储系统平台的配制数据，历史数据库运行IndustrialSQL Server? Historian软件，存储各种需要保存的历史数据，管理数据库对生产管理提供支持，Web服务器可以将监控画面通过互联网向远程发布，监控计算机运行InTouch? HMI，可以对各工序的生产过程进行监控。

2 工厂模型的建立

2.1 System Platform中类与对象的概念

Wonderware System Platform使用类（模版）与对象（实例）的概念来组建与管理工厂模型，该方法使用类似面向对象的编程的思想，工厂模型中的各种实例（Instance）皆由模版（template）生成，实例继承模版的各种属性（data）与方法（Script），模版之间也可以存在继承关系，子模版继承父模版的属性与方法，如图4所示：

图4 模版与对象示例

2.2 在System Platform IDE中创建车间模型

在System Platform IDE中创建的车间模型如图5所示：

图5 制丝生产线层次模型 图6 制丝系统中添加的各实例

在模型的制丝系统中添加$WinPlatform实例、$AppEngine实例、$ViewEngine实例、$DDESuiteLinkClient实例，其中$WinPlatform实例作为$AppEngine实例与$ViewEngine实例的容器，与平台中的计算机对应，$DDESuiteLinkClient实例对系统中的PLC进行数据读取与写入，$AppEngine实例运行车间模型。

2.3 在System Platform IDE中对模型中的各实例进行部署

部署指的是对平台的每个计算机的功能进行分配，如图7所示，其中GR是配制数据库，Web作为网页服务器使用，每个生产段各有监控计算机进行监控，数据采集1是数据采集服务器，数据采集1_1作为数据采集1的冗余服务器，AE001_1是由$AppEngine模版生成的实例，DDESuiteLinkClient001是由模版$DDESuiteLinkClient生成的实例，ViewEngine切丝段监控是由$ViewEngine模版生成的实例，InTouchViewApp切丝段监控是由模版$InTouchViewApp的子模版生成的实例。

图7 平台计算机的部署

2.4 对模版$DDESuiteLinkClient的实例的参数设置

$DDESuiteLinkClient模版的实例用于对PLC数据进行读写，如图7中的DDESuiteLinkClient001，双击DDESuiteLinkClient001进入该实例的属性设置页面，如图8所示：

图8 DDESuiteLinkClient001属性设置页面

在该页面中Server node项填入运行DAServer的计算机的名称，Server name填入DASSIDirect，Communication protocol选择SuiteLink。DAServer是一个用于读写PLC数据的服务程序，别的应用程序能够通过DAServer对PLC数据进行读写，由于篇幅限制，对于DAServer的设置这里不再说明。在图8所示页面中选择Topic，进入如图9所示页面： 图9 Topic页面中的设置

在该页面中Avialable topics填入在DAServer中填入的Device Groups中的项，Attribute中填入在Wonderware System platform中引用的名称，Item Reference中填入的是与Attribute中的项对应的DAServer中设置的Device Items中的项，Attribute中的项对应PLC中数据的地址在DAServer中通过Device Items中的项进行设置。

2.5 对模型的参数进行设置

下面以松散回潮机中的滚筒电机为例，打开滚筒电机的属性设置页面如图10所示：

图10 滚筒电机的属性设置页面

在该图Field attribute中可以添加该实例的属性，如上图添加的Alarm、Statue、Speed_PV、Speed_SP，其中Alarm、Statue为开关量变量，Speed_PV、Speed_SP为模拟量变量。如图10所示，Speed_PV的Access mode为Input，其Input source为DDESuiteLinkClient001.Topic_SSHC.Motor1_Speed_PV，该设置与图9的设置相对应。

2.6 操作界面的制作

通过Intouch Window Maker对$InTouchViewApp的子模版$InTouchViewApp松散回潮段进行编辑，可以制作该段的操作界面，制作的界面框架如图11所示：

图11 松散回潮段监控界面框架

从该操作界面可以看出，该工段由解包机械手、切片机、松散回潮机、风选除杂机、激光除杂机、储叶柜等部分组成，与图5中所建立的生产线模型对应。每个段都有各自的监控界面，这里不再叙述。

3 结语

通过构建基于Wonderware System Platform的DCS系统能够在车间层级对生产流程进行规划；对生产数据进行监控、管理；对生产设备进行整体监控。由于Wonderware System Platform具有良好的开放性，有利于生产车间根据自己需要将第三方应用集成在管理平台中用于对已有功能进行扩展。

参考文献