基于ControlNet現場總線技術的冷站CIMS系統設計與集成
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3 基于controlnet的冷站cims系統
3.1 冷站cims體系構建
為了實現底層控制網絡與工廠信息網絡的連接，將車間層的現場設備信息及生產過程數據實時傳輸到工廠管理層，實現控制網絡與信息網絡的集成，構建了基于 controlnet現場總線技術的cims系統:設計中采用了車間過程監控級、工廠管理級二層網絡結構,結構圖如圖3所示。
3.2 系統軟件架構
為實現控制網絡與信息網絡數據的鏈接、交換與融合，構建了如圖4所示的軟件架構。在監控層，rsview32利用實時數據庫對現場實時數據進行存儲;在管理層，rsview32可實現與監控層數據的鏈接與交換。實現控制網絡與信息網絡集成，要解決的核心問題有:
（1） 如何實現實時數據的采集，將其寫入組態軟件實時數據庫;
（2） 如何實現管理監控機與中間監控上位機間組態軟件內部實時數據信息的交換，并實現遠程監控。
在冷站控制系統中，監控層組態軟件既是opc客戶端，又作為opc服務器端。在實現現場設備實時數據的采集時，組態軟件作為opc客戶端，制冷機可編程控制器plc作為opc服務器。每個opc服務器都被作為一個外部設備，可以進行定義、增加或刪除。在系統運行中，opc服務器對下層設備提供接口，使得現場控制層的各種過程信息能夠進入opc服務器; rsview32和每個opc服務器建立連接，自動完成和opc服務器之間的數據交換，把各子系統的數據采集到組態軟件的實時數據庫中。同時，監控層上位機組態軟件rsview32又作為opc服務器端，管理層監控軟件rsview32作為其opc客戶端，通過對客戶端與服務器端的通訊配置，實現控制網絡與信息網絡的數據交換與集成。
4 冷站控制網絡監控操作平臺的組態設計
4.1 實現冷站系統的控制功能軟件組態設計的主要內容
（1） 人機界面。在人機界面上顯示冷站工藝流程圖，也即模擬顯示現場系統及其環境;顯示現場設備操作方式、控制開關及運行狀態等;顯示系統運行環境和工作的說明信息;顯示類似于其它windows應用軟件界面彈出式菜單，以便供操作人員調用非主界面信息，如各種現場設備的歷史運行曲線圖、生產報表、二級顯示監控界面和報警記錄等。
（2） 實時和歷史數據的管理。包括對各種實時數據的響應和處理方式的設計，對歷史數據的篩選和存儲管理的設計，實時和歷史數據的顯示設計（如采用動態顯示曲線圖、歷史趨勢圖、報表等），實時和歷史數據的輸出設計（如打印方式、與其它應用軟件程序的數據交換協議以及網絡發布方式等等）。
（3） 報警和事件管理。對現場事故和故障信息予以記錄，使相應的報警信息顯示到監控界面或傳送給其它聲、光報警裝置，同時也將報警信息傳送給相應的控制處理單元;對現場生產事件和操作信息進行記錄，以圖表形式提供查詢系統的運行操作情況。
4.2 創建項目
rsview32組態軟件主要包括系統、圖形顯示、警報、數據記錄設置、邏輯和控制等組件，運用這些基本組件可方便地開發出監控系統的上述功能。首先在rsview32中創建這個項目:某卷煙廠冷站控制系統。先打開rsview32，單擊工具欄“文件”菜單里的“新建”按鈕，在“創建項目”對話框的 “項目名”里填寫本項目名稱，圖5所示，然后單擊“打開”，就完成了項目的創建。一旦創建了項目，即可看到項目管理器（project manager）,就可以在系統通訊配置后進行圖形、報警或趨勢等的畫面組態。
4.3 通道節點組態
rsview32通過附帶的rslinx與掛接在controlnet上的可編程控制進行通訊，所以在啟動rsview32之前要先打開 rslinx。啟動rsview32后，雙擊項目編輯器里的“系統”組件，出現通道和節點等編輯器。在通道編輯器里選擇節點所連接的網絡 controlnet。由于本系統采用的可編程控制器是omronplc、control logix5555，在節點編輯器中:數據源選擇“opc服務器”，rsview32通過rslinx與omronplc、controllogix5555進行通信，各制冷機節點為opc服務器，組態軟件則為 opc客戶端。在節點名中輸入自定義的可編程控制器的節點名，冷卻塔的節點名為opcnode_cooltower。選中“啟用”，單擊“接受”保存節點定義，單擊“下一個”，然后定義另一個節點，或選擇“關閉”命令，退出節點編輯。
4.4 標記數據庫組態
標記數據庫是由稱為標記的記錄組成。系統內各部分都可以使用標記值。圖形顯示使用標記值來控制動畫對象或更新趨勢圖形;警報系統監視標記值并把它們與 “可接受”范圍進行比較;“數據記錄”則存儲標記值并創建歷史記錄。但標記值存儲在數值表格里，而不是在數據庫里。可通過把標記的數值記錄到數據文件里，使標記值永久地記錄在磁盤里。要創建一個標記，需要指定它的名字、鍵入它的數據、以及它的數據源。在標記數據庫編輯器里設置單個標記的警報，可以在添加標記時設置，或以后編輯標記時添加這個信息。
在創建本項目時，rsview32將創建系統標記。若標記數據庫需監視標記參數值的變化過程以產生報警信息時，就必須進行報警信息組態，指定哪些標記需要監視報警信息。在標記數據庫編輯器里選擇一個標記，然后選擇“alarm”警報框啟動警報編輯器。本程序帶報警的標記都為開關量標記，即如果該標記的值為1則觸發報警。
標記數據庫創建好之后，就可將標記參數與趨勢或歷史報表建立聯系，使系統可以以曲線或表格的形式向用戶顯示實時數據的變化過程。rsview32的趨勢、歷史報表都是以標準圖形的形式給出的，開發者需要對相應的參數進行設置。趨勢中的參數包括時間范圍、掃描周期、數值范圍、數據源等，歷史報表中的參數則包括報表的起始時刻、時間范圍、時間間隔、數據源、變量等。
4.5 畫面組態
圖形編輯器中提供了大量的圖形對象，利用這些基本圖形對象以及插入外部位圖，可以組態設計出冷站控制系統流程圖畫面和各工況畫面，監控主畫面是缺省的主畫面，需要時可切換到各工況畫面。
冷站控制系統的監控主畫面由操作參數、工程參數、狀態顯示、歷史曲線、歷史報警、通訊測試、報表打印等組成。在主畫面中通過選擇各菜單項，可以執行窗口的切換。狀態顯示的是整個冷站監控系統的設備、管道、閥門的連接情況和運行原理，當系統沒有啟動時，整個畫面是靜態的。一旦系統進入運行，畫面將顯示當前的工況、相應設備和閥門開啟，管道內的介質不停地流動，同時從現場檢測的溫度、壓力、流量顯示在對應位置。上述的動畫是通過圖形編輯器中的動畫連接功能實現的。冷站控制系統監控界面如圖5和圖6所示。
rsview32還可以用報警圖形對象來組態設備或工藝參數的報警畫面，設備的故障報警由自身所帶的控制器判斷并執行相應保護動作，但其報警信息可通過通信接口上傳，顯示在設備報警畫面上;工藝參數的報警根據數據庫組態時設定的報警參數，當有報警發生時，在報警畫面上顯示報警產生的時間、報警位號、報警類別、報警當前值以及是否被確認等信息，同時發出聲音報警，關閉相關設備，用戶可以通過確認按鈕對當前報警進行確認后，進行故障的排除。
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