IFIX自动化物流监控系统的设计及实现

IFIX自动化物流监控系统的设计及实现

张建云

福建省龙岩金叶复烤有限责任公司福建龙岩364102

摘要：随着我国烟草行业的不断技术改造，生产自动化的程度要求越来越高，自动控制系统得到了广泛的应用。在这种形势下，对于公司的自动化生产物流监控系统而言，既要求现场控制具有高可靠、高精度和全分散的特点，又要求上位软件具有强大的功能和友好的交互界面。而iFIX工控组态软件由于具有良好的开放性、安全性和扩展性，能够很好地满足我们公司自动化生产物流监控系统的性能要求。

关键词：IFIX自动化物流；监控系统；设计；实现

1、前言

在自动化物流系统中，监控系统是非常重要且不可或缺的一部分。自动化物流监控系统既要求监控软件安装操作简便、维护便捷，又要求系统具有强大的功能和友好的人机交互界面。IFIX组态软件具有良好的开放性、安全性和扩展性，能够很好地满足烟厂企业自动化物流监控系统的性能要求。

2、监控系统配置及要求

IFIX是一套HMI/SCADA自动化监控组态软件，用于为用户提供一个过程可视化窗口，并为操作人员和应用程序提供实时数据采集和数据监控。IFIX可以精确地监视、控制生产过程，并优化生产设备和企业资源管理。IFIX易于扩展和集成，运用了直观的图形工具，且提供了很多与其他PLC的连接驱动，其VBA脚本功能比较强大，适合做综合类型的项目。

监控软件使用GE的ProficyHMI/SCADA-IFIX中文版软件，自动化物流系统电控部分的主控制器采用西门子的S7-400系列PLC，因此I/ODriver选择S7A，软件版本升级到IFIX5．0中文版。根据初步统计的上位机与PLC的通信过程变量来选择IFIX的版本，订购的容量应比实际用到的容量多13，以便将来扩容。SCADA可采用无限点I/O版。另外，上位机的硬件配置也会影响IFIX的运行性能。因此，采用高性能的PC机系统将明显获得较高的系统性能。

监控系统需求如下。

①子系统可以分别独立完成烟丝库的布料区、存储区和出库区这3个区的生产设备的运行、停机、故障报警等各种过程控制。

②通过现场操作员终端，可以实现单机自动切换操作。

③具有每台设备运行状态显示及信息查询和设置功能，用户能直观观察到信息实物流向。

④能够查看与其他系统连锁的接口信号状态和值。

⑤中控室通过上位监控系统集成现场所辖子系统的所有监控操作画面，可以监控整个自动化物流系统所有设备的运行状况、货物的所在位置及数据等。

3、监控系统的实现

3．1系统结构

自动化物流系统采取的总体设计思路为“集中管理、分散控制、综合与分片监控相结合”。系统中的每一个被控对象均由独立的软硬件接口以模块的方式接入主站系统，再通过工业以太网与系统的主干网相连。

底层PLC控制系统用于采集生产现场的各种数据，并对下层设备进行控制、连锁保护、计量等，通过工业以太网与上位调度计算机进行通信，向上位管理调度系统发送现场生产、工艺数据和物流信息。上位管理调度系统向下发布生产计划及调度信息数据和指令。控制系统采用集中/分散型工业总线控制方式［6］，将传感器、PLC、无线通信、电子标签、工业机器人等技术结合在一起。采用方便灵活的软硬件模块组合设计，以适应各个系统中不同特点的工艺控制和管理要求。系统既满足工艺要求的精确控制，又满足管理现代化。PLC通过工业现场总线与现场操作员终端通信。现场操作员终端把设备运行状态、故障报警和物流信息通过图形、文字实时显示并完成单机控制功能，由上位监控系统集成所辖范围内所有监控操作画面。自动化物流系统结构如图1所示。

整个监控系统由上位监控计算机、通信系统、底层控制系统、现场操作终端和器件组成。网络结构如图2所示。服务器、计算机和主控制器之间通过以太网进行数据交换，传输实时监控数据和设备状态。各子站通过Profinet或Prufibus-DP工业现场总线连接到主站。

3．2系统组态

在现场操作终端和上位监控计算机上安装IFIX5．0。当IFIX运行在节点上时，运行用户无法修改图形显示和过程数据库，用户只能够监视过程、更改设置、确认故障报警。安装S7AI/O驱动器，以完成从I/O设备中读写数据。在Workspace环境中，启动系统配置模块SCU，完成网络配置、I/O驱动程序配置、数据库配置、系统驱动参数及初始化任务配置、文件路径配置、SCADA配置、报警配置等。

图2系统网络结构

3．3数据采集

IFIXSCADA服务器的数据来自I/O驱动器。这些软件组件使IFIX能够与应用过程中的硬件进行通信。定义相应设备中数据块的参数，一般包括初始地址和数据类型。I/O驱动程序从硬件设备采集数据，并把数据传入驱动程序映射表(DIT)的地址中。扫描、报警和控制程序(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。PDB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。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。

3．4监控界面及功能实现

系统组态完毕，按照工艺流程设计监控系统画面。所有项目的配置都将在Intellution工作台中完成。工作台有两种模式，即编辑模式和运行模式。Intellution工作台是使用IFIX的起点，用户在工作台里面可以添加图形，创建脚本，调用其他程序中集成的ActiveX控件。首先要进行画面配置，根据画面创建向导相关属性、名称的设置;随后可以开始画面设计工作。本系统监控画面大致分为几个部分:主屏幕、各设备屏幕、信息屏幕、故障报警屏幕、从站诊断屏幕以及所涉及到的各个单机及接口的连锁屏幕。

公司的自动化监控系统的集中监控主屏幕显示该库所有设备的载货状态及故障报警状态。在集中监视画面上，按照工艺流程将物流设备、各单机系统、操作员终端放置于画面中，通过连接动画、后台变量、创建脚本等方式，在主画面上实现对设备的运行状态、物流方向、载货状态、货物信息、故障报警等进行显示。操作人员可以直观地从画面上查看设备当前状态及故障信息，方便判断设备运行状态，以及能够及时地处理故障。

①单机设备屏

在设备屏幕中，开发了堆垛机、穿梭车、夹抱合分机、翻箱倒料机、布料车等单机设备图，单机设备图可以显示该单机设备的运行状态、检测控制点、故障状态、接口连锁等信息。单机设备屏上的按钮还可对单机设备进行操作，以穿梭车为例，在穿梭车单机设备屏上，可以执行如手/自动切换、上动力电、故障复位、任务清除等操作。

②布料管理屏

对于像布料小车布料这样重要的控制流程，还开发了针对该流程的管理屏。该屏主要显示上位机下达的布料信息以及当前布料信息、批次、接口设备运行状态、连锁信号等，便于操作人员查看布料信息，及时判断当前状态是否正常，有效避免生产事故的发生。

③信息查询屏

点击“信息屏幕”按钮，即可进入信息屏幕操作画面。该屏幕用于对系统设备工位信息进行查询、修改、维护。

④故障报警屏

故障报警屏用来显示当前故障信息，当设备出现故障时，可以在故障报警屏上查看详细的报警信息，如隔离开关故障、空开故障、超时故障等。故障处理后，可通过故障确认按钮将故障信息确认删除。

⑤从站诊断屏

从站诊断屏用于将相应生产线上的所有连网设备在画面上加以显示，并为其配置动画效果来表示设备是否掉线，方便故障查询。网络主要分为Profinet和Profibus-DP两种类型。Profinet主要连接各子站，Profibus-DP主要连接穿梭车等，如果Profinet和Profibus-DP站有掉站情况发生时，会在诊断屏幕上加以显示，方便操作人员找到相应的设备，并对总线进行查找。

4、结语

经过长期实际应用，使用部门反映良好，没有因为iFIX监控系统故障而造成生产线长时间停车。系统安全、稳定、可靠、高效，标准的vBA语言，体现了系统的可扩展性和可维护性，对于当前越来越庞大和复杂的自动化控制系统是一种非常好的解决方案

参考文献：

［1］马庆文．制丝加料切换在IFIX监控系统中的实现［J］．信息技术，2008(23):30．

［2］王永利．分布式网络视频监控系统的架构［J］．自动化仪表，2010，31(7):42－44．