／臺達(dá)集團(tuán)中達(dá)電通股份有限公司 楊永升／

DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件在并條車間生產(chǎn)信息監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

／臺達(dá)集團(tuán)中達(dá)電通股份有限公司 楊永升／

本文在并條生產(chǎn)車間管理模式的基礎(chǔ)上，提出了利用臺達(dá)DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件和SQL數(shù)據(jù)庫建立并條車間生產(chǎn)信息監(jiān)控系統(tǒng)的方法。該并條機(jī)型采用全套臺達(dá)電控方案，使用臺達(dá)DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件可以方便地實現(xiàn)機(jī)臺組態(tài)，將采集到的車間生產(chǎn)信息運(yùn)用到上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，并依托SQL Server數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲管理。結(jié)果表明：所搭建的信息監(jiān)控系統(tǒng)在車間管理過程中，可以方便快捷地實現(xiàn)生產(chǎn)所需的在線監(jiān)控、產(chǎn)量統(tǒng)計、工藝在線修改和故障報警等功能。經(jīng)對比認(rèn)為，與車間普通管理模式相比，使用該信息監(jiān)控系統(tǒng)可以有效減少企業(yè)用工、提高生產(chǎn)效率，并保證產(chǎn)品質(zhì)量。

DIAView ；并條車間；Delphi；數(shù)據(jù)庫；監(jiān)控系統(tǒng)

0 引言

某紡織企業(yè)客戶的并條機(jī)車間共有70臺機(jī)臺，平時實行三班工作制運(yùn)行。車間管理人員反映，該車間存在產(chǎn)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計準(zhǔn)確性和實時性差、操作工因容易誤改工藝參數(shù)而造成質(zhì)量安全無法保證、紡紗品種更換時工藝參數(shù)調(diào)整費(fèi)時費(fèi)力、機(jī)臺故障無法及時發(fā)現(xiàn)等諸多問題。此外，車間通常會由工藝員進(jìn)行定期巡檢，不僅費(fèi)時費(fèi)工、增加人工成本，而且無法及時地避免問題的發(fā)生。為了解決困擾客戶的問題，臺達(dá)采用自主研發(fā)的DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件和Delphi平臺架構(gòu)一套高性能、高可靠性、易于操作的車間生產(chǎn)信息監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了車間整體機(jī)臺的管理、監(jiān)控、工藝修改以及產(chǎn)量效率報表統(tǒng)計等功能。

1 解決方案

1.1 機(jī)型配置及工作原理

該客戶并條機(jī)臺采用的是臺達(dá)“HMI+PLC+伺服”的控制方案。方案由臺達(dá)標(biāo)準(zhǔn)型PLC主機(jī)DVP-ES2系列負(fù)責(zé)控制整機(jī)的工藝運(yùn)行，并通過RS232方式實現(xiàn)與臺達(dá)DOPAS57BSTD型HMI通訊，而與臺達(dá)交流伺服驅(qū)動器ASDA-A2及小型多功能矢量變頻器VFD-E系列則通過MODBUS RS485方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通訊控制。

并條機(jī)臺主傳動即前羅拉采用變頻器驅(qū)動變頻電機(jī)的方式運(yùn)行，二三羅拉使用光學(xué)編碼器將轉(zhuǎn)速脈沖信號傳送至后級伺服驅(qū)動裝置，由伺服電機(jī)驅(qū)動運(yùn)行。其中，伺服接受的編碼器脈沖信號由PLC依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定量與檢測定量的差值運(yùn)算結(jié)果后，通過MODBUS總線方式發(fā)出指令并改變伺服電子齒輪比，從而達(dá)到動態(tài)改變牽伸比的目的，直到檢測定量符合國標(biāo)工藝要求。

1.2 聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浼軜?gòu)

該客戶并條機(jī)臺采用的臺達(dá)標(biāo)準(zhǔn)型PLC主機(jī)DVP-ES2系列具有兩組RS485通訊端口，均支持MODBUS主/從站模式。其中，一組用于同下位驅(qū)動裝置通訊，實現(xiàn)運(yùn)動控制；另一組可用于設(shè)備聯(lián)網(wǎng)通信。與此同時，現(xiàn)場還采用臺達(dá)高功能型主機(jī)DVP-SV系列，通過MODBUS RS485收集10臺并條機(jī)主控DVP-ES2系列的寄存器數(shù)據(jù)以及I/O點(diǎn)狀態(tài)，再由DVP-EN01以太網(wǎng)模塊上傳至交換機(jī)。由交換機(jī)將數(shù)據(jù)集中上傳至臺達(dá)DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件，進(jìn)行整體數(shù)據(jù)架構(gòu)組態(tài)，實現(xiàn)機(jī)臺設(shè)備實時數(shù)據(jù)的在線監(jiān)控與統(tǒng)計管理。圖1為整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽鈭D。

2 數(shù)據(jù)解析

2.1 數(shù)據(jù)分類

根據(jù)客戶并條機(jī)車間生產(chǎn)過程中的監(jiān)控和管理需求，可將并條機(jī)數(shù)據(jù)細(xì)分為機(jī)臺ID、工藝參數(shù)、故障報警、產(chǎn)量信息、人員信息以及通訊狀態(tài)等。

2.2 數(shù)據(jù)排隊

數(shù)據(jù)分類完成后，數(shù)據(jù)在傳輸過程中需要進(jìn)行有序的排隊，才能夠確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤地存放在服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫中。排隊過程主要分為兩部分，一是單機(jī)臺數(shù)據(jù)通過MODBUS RS485總線，以數(shù)據(jù)類ID、機(jī)臺ID為索引，按順序排列上傳至高功能型主機(jī)DVPSV系列；二是以DVP-EN01以太網(wǎng)模塊IP地址為索引，多機(jī)臺數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)類ID歸分，以機(jī)臺ID為主鍵，對應(yīng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表依次排序上傳至服務(wù)器端。

2.3 數(shù)據(jù)入庫

通過臺達(dá)DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件，用戶可以快速地完成對服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)配置，打開數(shù)據(jù)庫訪問頁面，新建數(shù)據(jù)表，輸入服務(wù)器名稱及數(shù)據(jù)庫名稱。點(diǎn)擊測試，測試聯(lián)通后點(diǎn)擊確認(rèn)。

數(shù)據(jù)入庫其實就是對服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表的插入、修改和刪除記錄的過程，使用SQL語句可以輕松實現(xiàn)這一功能。在入庫過程中，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表名對應(yīng)數(shù)據(jù)分類ID，表鍵ID對應(yīng)機(jī)臺ID，表列對應(yīng)數(shù)據(jù)變量。例如，使用SQL INSERT語句對TMES_DevList中插入一條記錄，圖2為對應(yīng)操作的數(shù)據(jù)表，可以使用以下命令：

圖2 數(shù)據(jù)庫中機(jī)臺信息數(shù)據(jù)表

3 信息監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 監(jiān)控整體架構(gòu)

基于臺達(dá)DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件的并條車間生產(chǎn)信息監(jiān)控系統(tǒng)，可以分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)庫存儲層和數(shù)據(jù)管理層。圖3為系統(tǒng)整體機(jī)構(gòu)示意圖。

圖3 軟件整體架構(gòu)

數(shù)據(jù)采集層是在臺達(dá)DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件的I/O通信功能上建立的，通過特定的通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與傳輸，具有高度的可靠性、穩(wěn)定性、實時性，主要包括通道設(shè)置、設(shè)備組態(tài)、MODBUS TCP協(xié)議驅(qū)動以及通訊故障策略。數(shù)據(jù)存儲層是在Microsoft SQL Server 2008 R2和DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫工程配置上建立的。前者主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的對應(yīng)入庫存儲及主鍵索引數(shù)據(jù)的調(diào)取功能；后者主要完成數(shù)據(jù)庫的配置連接及數(shù)據(jù)交互。數(shù)據(jù)管理層主要是利用DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件中良好的圖形、報表顯示，來完成對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控顯示、工藝參數(shù)在線設(shè)定和歷史數(shù)據(jù)查詢。

3.2 生產(chǎn)信息監(jiān)控系統(tǒng)界面

基于臺達(dá)DIAView SCADA工業(yè)組態(tài)軟件的并條車間生產(chǎn)信息監(jiān)控系統(tǒng)界面主要實現(xiàn)對用戶權(quán)限的管理，不同權(quán)限使用不同注冊等級，并對應(yīng)不同的軟件管理功能?？梢愿鶕?jù)不同用戶需求，方便快捷地進(jìn)行操作、查看，同時在一定程度上有效避免了誤操作的出現(xiàn)（見圖4）。

圖4 用戶管理

并條車間生產(chǎn)信息監(jiān)控系統(tǒng)主要功能模塊：

1）故障報警模塊。可實時顯示機(jī)臺的報警狀況，并追溯報警歷史（見圖5）。

2）圖形監(jiān)控模塊。通過該模塊可監(jiān)控到車間每一個機(jī)臺的生產(chǎn)信息，包括機(jī)臺的運(yùn)行電流、當(dāng)前產(chǎn)量、運(yùn)行時間等，通過圖形、動畫的方式，還可更直觀地反應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場的信息（見圖6）。

圖5 故障報警

圖6 圖形監(jiān)控

（3）參數(shù)管理模塊?？梢栽诋a(chǎn)品進(jìn)行切換時對工藝參數(shù)進(jìn)行批量修改。

（4）報表統(tǒng)計模塊。報表功能可以根據(jù)客戶設(shè)定，定時生成日報、周報、月報等，格式與Excel完全兼容（見圖7）。

圖7 報表統(tǒng)計

4 數(shù)據(jù)庫生成與管理

4.1 數(shù)據(jù)表的生成與刪除

為了能夠方便用戶對數(shù)據(jù)靈活地劃分存儲，在整個系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需要根據(jù)不同的操作生成各種數(shù)據(jù)庫新表。數(shù)據(jù)表的生成過程就是對數(shù)據(jù)表名、列、數(shù)據(jù)類型的定義過程。數(shù)據(jù)表的刪除需要對該表的所有數(shù)據(jù)、索引、觸發(fā)器、約束和權(quán)限規(guī)劃。例如，對TMES_DevList數(shù)據(jù)表的生成如下：

4.2 外接ERP對數(shù)據(jù)庫的訪問

外接ERP對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，主要是通過對數(shù)據(jù)表操作類的封裝和功能模塊來實現(xiàn)的。將數(shù)據(jù)表的所有操作封裝在一個可以重復(fù)調(diào)用的類中，根據(jù)類中不同的方法和過程可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的不同操作。整個過程就是類的聲明、類的調(diào)用、方法及過程的聲明、具體方法過程的實現(xiàn)以及使用后類的處理。功能塊的實現(xiàn)是外接ERP系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫訪問的重要組成部分，一般主要是對類的實例化和釋放。

5 結(jié)束語

該生產(chǎn)信息監(jiān)控系統(tǒng)在紡織行業(yè)車間管理中的應(yīng)用，可以方便快捷地滿足生產(chǎn)過程中所需要的在線監(jiān)控、產(chǎn)量統(tǒng)計、工藝在線修改和故障報警等功能。相較于傳統(tǒng)的車間管理模式，該監(jiān)控生產(chǎn)信息系統(tǒng)可以有效減少企業(yè)用工，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。該系統(tǒng)不僅可以用于紡織并條工序，而且適用于整個紡織工序，對于紡織行業(yè)客戶實現(xiàn)對整個工廠信息監(jiān)控方面具有重要意義。在后期系統(tǒng)改進(jìn)和完善過程中，臺達(dá)也將逐步導(dǎo)入數(shù)據(jù)的云儲存功能，從而實現(xiàn)移動遠(yuǎn)端對車間信息的在線監(jiān)控。