GE Fanuc的iFIX監控軟件在水泥廠ABB BAILEY系統中的應用
摘要：本文主要以ABB Bailey 為例，介紹DCS系統的替代操作站，以普通PC和WINDOWS為平臺，使用通用監控軟件iFIX以及配套的驅動軟件OPSCON，集成為DCS操作站，其成本低廉，編程軟件先進，遵守OPC協議。

關鍵字：iFIX Bailey INFI-90 OPSCON

1.背景介紹
我公司是一家2000t/d的回轉窯水泥生產企業。自動化系統采用美國Bailey(現屬于ABB公司)的INFI-90系列，它采用環形通訊網，該網絡簡稱廠環。INFI－90系列配置了兩臺操作員工作站（OIS），也稱為上位機,型號是OIS20。自1994年投產以來,已使用近10年。從發展的角度考慮,我認為存在以下幾點不足:
1) 硬件已進入老化周期,處于多故障階段,隨時可能影響生產。
2) 硬件發展快，更新快，目前我公司在用的某些型號的設備,在Bailey公司已幾乎不生產,即便能買到,也是價格昂貴。
3) 我公司要進行信息管理系統（MIS）的建設，很需要讀取生產實時數據。而INFI-90系統是一個“封閉”的系統，很難實現此功能。
此外，每個OIS帶一個操作員控制站（OIC，它只有鍵盤及顯示器，主機是OIS），算起來中控室共有四個操作臺,對于我公司從原料調配到水泥入庫的工藝生產線來說，操作臺略顯緊張。
綜合以上幾點因素，我公司于2002年初在中控室增加了兩臺運行iFIX監控軟件的計算機作為上位機，我們稱之為iFIX上位機。
2 iFIX系統簡介：
2.1 iFIX主要特點
iFIX是由GE Fanuc公司開發研制的工業自動化軟件，操作平臺是Windows 2000 或Windows NT 4.0。其優點很多：
1) 軟件功能強大，對控制系統中所要求的控制功能都能實現。
2) 嵌入式VBA(Visual Basic for Application)，功能強大的標準腳本語言，簡便易學。
3) 畫圖功能非常強大。iFIX軟件包含大量圖形工具，使用戶能夠快速簡單地開發系統。
4) 結構簡單，組態靈活方便，使組態工程師從繁重編程工作中解放出來，提高了編程效率。
5) 采用許多工業標準技術，保證其開放性和可擴展性，使得系統的開發和集成變得十分簡便
2.2 iFIX主要功能
2．2.1 數據采集功能
iFIX為操作人員提供實時數據的過程如下：
1） I/O驅動程序軟件從I/O設備中讀取數據，并把數據傳入驅動程序映射表(DIT)的地址中。
2） 掃描、報警、控制程序（SAC）從DIT中讀數據，并將處理后的數據傳輸到過程數據庫（PDB）中。
3） PDB訪問功能從本地或遠程的數據庫讀取數據，并將這些數據傳輸至請求數據的應用程序中去。
數據也可以按相反的順序寫回現場過程硬件，執行控制操作。如圖1所示


圖1 數據采集過程

2．2.2數據管理功能：
1）過程數據庫（PDB）：PDB是iFIX的核心，由標簽組成。它從硬件中獲取或給硬件發送過程數據,其數據隨時被刷新，只保留最后一個。畫面編輯、報警、曲線顯示等等功能都要依靠數據庫，數據庫設計的好壞也直接關系到各個部分功能的實現。
2)圖形界面應用程序：iFIX最重要的功能是為用戶提供一個可視化的窗口進行過程信息處理。iFIX在用戶屏幕上提供的圖形化過程信息包括：原始數據、報警、計算數據、變量字符串、點信息、趨勢報警或變量狀態。圖形應用程序的核心是從數據庫訪問信息。
3)報警系統：iFIX提供了報警系統，報警系統可用于生成、顯示、存儲報警和信息，并將報警和信息發送到網絡上的任意節點，及與iFIX相連的打印機、磁盤文件、報警概要顯示、報警歷史窗口以及多媒體報警系統。報警狀態欄根據報警設備的優先級顯示不同的報警顏色，提示操作員及時處理。
4）安全系統：安全系統包括基于用戶的安全系統和系統安全性應用程序。基于用戶的安全系統可保護iFIX文件、重要的程序、操作顯示畫面和配方、數據庫模塊。系統安全性應用程序包括安全配置和登陸限制。須輸入密碼后才能進入各畫面進行操作。
5）通過企業網共享數據：iFIX監控軟件具有網絡功能，iFIX是基于結點管理，只要物理上保持聯接就可以自動尋找網絡結點。
此外iFIX還有先進的報表功能，實時及歷史趨勢功能，調度等功能。這里就不再細說。
3 解決方案：
本次改造的宗旨：盡量與原來系統的監控畫面、人機對話窗口等保持一致，使操作員能夠沿用原來的操作方式及操作習慣，減少誤操作。
3．1 必要條件
進行以下改造有兩個必要條件：首先在廠環中要有可用的計算機接口，其次要有能與該接口進行通信的驅動。
3．2 硬件系統
1）新增加的兩臺計算機的主要配置相同:CPU P4 1.6GHZ,內存 256M,硬盤 20GB。將它們組成C/S結構。用廠環中一個一直末用的計算機接口與iFIX進行通訊。具體方法是：將該接口通過光纜連接到服務器的COM1口，因為經過實驗只有光纜連接最穩定。此服務器直接從過程硬件獲取數據，稱為SCADA（監視控制和數據采集）服務器。
2）按照Bailey公司操作員專用鍵盤的外形，加工了兩個薄膜鍵盤。經過硬件翻譯電路，最后接入到計算機的COM2口。并重新對鍵值進行了定義，供編程使用。
3．3 軟件系統
操作系統采用中文版Windows 2000, iFIX的版本為2.6。本次改造用的I/O驅動程序為OpsCon 3.5，由加拿大Previse公司開發。 OPSCON系統可以連接Bailey系統中多個系列的通訊模件，包括CIC、NCIU、ICI 、MPC等。支持一整套Bailey數據庫中的數據塊，OPSCON數據塊能與Bailey功能碼通訊。
3．4 實施過程
1） 順序安裝WINDOWS2000/iFIX2.6/OPSCON。在iFIX安裝過程中輸入節點名稱，這個節點名稱就是iFIX與OPSCON通訊的接口。
2） 用OPSCON中的工具將INFI-90系統的標簽庫、趨勢庫轉化的OPSCON過程數據庫。將INFI-90系統中的監控畫面轉換成GRF文件。通過標簽同步功能，iFIX中的PDB就得到了OPSCON過程數據庫的數據。用OPSCON轉換的畫面本身含有與PDB的連接。使得改造工作的任務量大大降低。
3） INFI－90 系統中用以實現人機交互的彈出式窗口，通過使用圖形工具及VBA全部得以實現
4） 取消了ADP鍵盤（用于報警提示及畫面切換），通過程序實現。即在屏幕下方增加了兩排按鈕，通過鼠標點擊就可以對監控畫面、報警畫面、歷史趨勢等畫面進行切換，報警時有紅色方塊提示。如圖2 所示，改造后各工藝環節的操作畫面如圖3——圖9所示。

圖2 替代ADP鍵盤的按鈕


圖3 生料磨操作畫面

圖4 廢氣處理操作畫面

圖5 生料入窯操作畫面


圖6 水泥窯操作畫面

圖7 窯頭操作畫面

圖8 煤磨操作畫面

圖9 水泥磨操作畫面

3．5 改造后的網絡結構
如圖10所示：其中PCU為過程控制站，INICI01為計算機接口，EWS為工程師工作站。

圖10 改造后網絡結構圖

4 應用總結:
目前,我公司中控室iFIX上位機與OIS共同使用，解決了原來操作員用機較為緊張的狀況。如果OIS出現不可恢復的故障，我們只需增加一臺iFIX上位機，即增加一臺運行iFIX的客戶機（這樣的客戶機最多可以有255個）。解決了OIS老化、無備件的后顧之憂。
替代的操作站同時可以作為MIS系統的生產實時數據的數據源，即作為動態數據服務器用。通過iFIX軟件本身提供的網絡功能，就可以把過程硬件的運行情況傳到遠程的客戶機上，使公司領導及時了解遠程工業現場的運行情況。
本次改造的投資成本只有OIS的30％，卻收到了很好的效果。iFIX系統自2002年初投入使用至今，一直運轉良好。
推而廣之的話，其他的“老式”DCS系統都可以應用此方案進行改造，只不過是選用不同的數據驅動軟件而已。通過FIX軟件+驅動軟件的方式，既可以將原有系統保留下來繼續使用，還能符合現代管理的需要，實現信息化管理。
參考文獻:
1. Intellution公司《iFIX用戶手冊》


(邢偉)