摘要：在對某焦化廠生產調度系統的現狀及需求進行分析的基礎上,設計了基于FIX組態軟件和CAN總線技術的監控系統方案并進行了工程實施。運行結果表明：該系統可靠、先進、經濟。 關鍵詞：組態軟件 現場總線 DDE CAN總線 FIX 1. 引言 監控組態軟件是計算機技術和監控技術發展的產物。“組態”的概念是伴隨著集散控制系統（distributed control system）的出現才被廣大的生產自動化技術人員所熟知的。 監控組態軟件是面向監控與數據采集的軟件平臺工具，具有豐富的設置項目，使用方法靈活，功能強大。監控組態軟件最早出現時，人機接口是其主要內含。隨著它的快速發展，實時數據庫、實時控制、SCADA、通信及聯網、開放數據接口對I/O設備的廣泛支持已經成為它的主要內容。組態軟件的主要目的是使使用者在生成適合自己需要的應用系統時不需要修改軟件的源代碼，大大縮短了軟件開發時間，降低開發成本，而且功能強大，運行可靠。 現場總線是一種特殊的網絡技術。根據IEC1158定義，現場總線是“安裝在生產過程區域的現場設備、儀表與控制室內的自動控制裝置、系統之間的一種串行、數字式、雙向傳輸、多分支結構的通訊網絡”。同其它網絡一樣，現場總線的網絡系統也具備OSI的若干層協議，從這個意義上講，它與普通的網絡系統具有相同的屬性；但現場總線時針對工業現場而開發的網絡，因而在工業現場中具有其他網絡無法比擬的優點。 2.總體方案設計 2.1 用戶需求 為焦化廠調度人員提供實時數據，在調度室能夠直觀的觀察到全廠各個車間的生產技術數據、設備運行狀態數據等。這些實時數據是高效率發揮人力、物力和實現自動化的關鍵；全廠生產數據可在調度室進行監視、處理存儲、打印、越限報警；監控計算機軟件要求圖形人機界面。 2.2 總線選擇 當今主要的幾種現場總線有：FF基金會現場總線、Lonworks總線、PROFIBUS總線、CAN總線等。通過比較分析，我們最終選取了CAN總線。 CAN總線是由德國Bosch公司推出，并已被ISO國際標準組織定為國際標準。它得到了如Motorola、Intel、Philip、Siemens、NEC等大公司的支持，并已被廣泛應用。CAN總線也是最早進入我國的現場總線之一，其應用技術和相關產品都已進入成熟階段。 當通信速率為5kb/s時，無需中繼器，傳輸距離可達10km，完全滿足我們在廠區的布線要求。其傳輸介質為雙絞線。可掛接設備數最多為110個，滿足廠區采集點數要求。 CAN總線為多主站主從式工作方式，網絡上任一節點均可在任意時刻主動向網絡上其他節點發送信息，而不分主從，通信靈活。利用這一特點可方便的構成多級備份系統。它的每幀信息都有CRC校驗及其他檢驗措施保證了數據的出錯率極低?；谝陨咸攸c，我們認為CAN總線是一種可靠、高效、成熟的技術，能夠滿足工程要求。 2.3組態軟件選擇 根據客戶要求，人機界面要友好，軟件功能要強大，以利于后繼再開發，我們選了Intellution公司的FIX軟件。根據PCWEEK Special Report世界工控組態軟件前幾名的名次是：Intellution公司的FIX Dmacs For Windows、Wonderware公司的Intouch、U.S.DA－TA公司的Factorylink、IBM公司的Plantworks、Heunristics公司的Onspec、Iconics公司的Genesis、Intec Controls公司的Paragon。上述軟件一般都支持世界知名廠家的現場設備，在綜合考慮了性能和廠方要求，本系統采用了FIX組態軟件。 FIX軟件集控制技術、人機界面技術、圖形技術、數據庫技術、網絡技術于一體，包括動態顯示、報警、趨勢、控制策略、控制網絡通信等組件。提供了一個友好的用戶界面，使用戶在不需要編寫大量代碼的情況下便可以生成自己需要的應用軟件。 3.系統結構 焦化廠工業監測系統由RSM模塊、屏蔽雙絞線、三臺上位機、兩臺打印機和一套投影設備組成（如上圖）。正常工作時兩臺主上位機獨立工作，兩臺打印機分別連接這兩臺上位機。另一臺計算機作為備份數據和連接投影儀，從兩臺上位計算機讀取任何一臺的數據庫數據；當一臺主機發生異常時，則從另一臺讀取數據。而發生異常的主機重新啟動后，從另一臺主機拷貝數據，使歷史數據得以完整。 PC機中的CAN總線通訊卡和智能采集模塊，是國內的華控公司的產品。但是FIX不支持華控的設備，這就需要用華控的軟件來完成采集功能，而其他的功能由FIX來完成。FIX和華控軟件的通訊，采用DDE方式。HUCS對現場的各采集模塊進行組態以后，由其從硬件實時采集數據并送至華控的HKDDEserver，再由FIX通過DDE客戶端從Server中取得數據，進行進一步處理。 4.軟件設計 4.1界面設計 FIX提供了強大的人機圖形編輯功能，有自帶的素材庫，還有較多范例。我們既用了它的素材庫中的圖形元件，也用了范例中的圖形元件，設計了具有立體感的界面。主選擇畫面有十二個按鈕，包括一到四號焦爐的焦爐煤氣和高爐煤氣、五號焦爐、舊減壓、新減壓、中央泵房和凈化黃河水，如圖2： 圖2 主畫面 其中每一個按鈕都以一幅位圖表示，并在按鈕下方添加了對應的說明文字。對每一個按鈕進行編程，加入相應的命令語句，使用戶點擊時彈出相應的第二級畫面。第二級畫面包含管道的連接圖以及管道上面的模擬的傳感元件，在模擬的傳感元件上有銘牌，利用了FIX 的數據鏈接控件，可以在銘牌上實時顯示現場數據。 同時，當用戶點擊銘牌時，彈出此采集點的實時曲線畫面，調度員可以監視此曲線的變化。實時曲線畫面包括一個多筆曲線、三個歷史曲線查看按鈕、一個歷史報表按鈕以及一個返回按鈕。三個歷史曲線按鈕是：20分鐘、8小時、24小時曲線。FIX提供了用EXCEL輸出報表的功能，它是通過DDE服務器將數據傳送到應用程序EXCEL的。我們通過FIX的腳本語言編寫了程序，點擊歷史報表按鈕，運行此程序，自動起動DDE服務器程DMEDDE.EXE，繼而打開EXCEL程序，進行報表輸出工作。 4.2數據庫的設計 FIX的從硬件得到數據的過程是這樣的，先由O/I驅動器（本軟件采用FIX Dynamic DataExchange I/O driver）從I/O中讀入數據并將其傳送到驅動器映象表（DIT）的指定地址；然后掃描、報警和控制程序(SAC)從DIT讀入數據，進行處理并把它傳給過程數據庫；內部數據庫訪問功能從數據庫中讀取數據并把它傳遞給要取數據的應用軟件。所以，數據庫是FIX的核心。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。 FIX軟件提供了不同類型的塊，每一個塊完成唯一的功能。生成數據庫的目的就是按一定順序把這些塊鏈接起來完成一個特定的任務。一個鏈能夠完成檢驗、自動報警、獲得數據以及過程控制等功能。一個數據庫包括了很多鏈，以完成不同的功能。因為數據庫的內容比較多，下面僅舉兩例進行簡要說明：例一，一號焦爐采集點PIC202是模擬量，故一級塊選用模擬量輸入塊，在此塊的屬性對話框內輸入一些數據，就可以完成一定的功能，非常方便。定義此點的點名為J1PIC202，因為是從DDE客戶端讀取數據，所以硬件特性欄中設備應為DDE，I/O地址是＝hkdde|var!aio.pv ；工程單位定義為：下限0.00kpa,上限為4.00kpa；掃描時間為1秒；此節點的后繼塊為擴展趨勢塊J1PIC202ETR。這個鏈就建好了，運行時掃描、報警和控制程序（SAC）就以定義好的時間間隔執行每個塊的指令，完成定義的功能；例二，模擬量采集點PI401要求有報警信息，所以選取模擬量報警塊為一級塊，在報警欄要選擇“允許報警”選項，并填寫高報警時此模擬量的值，同時定義了兩個觸點名：J1PI401H.F_CV和J1PI401L.F_CV分別對應高、低限，當越限時，使J1PI401H和J1PI401L的值分別為1，而J1PI401H和J1PI401L實際上是兩個硬件特性為SIM的開關量報警塊，這個鏈的關系可以由圖3說明。 圖3 報警鏈結構圖 4.3歷史趨勢顯示 FIX是通過歷史定義、歷史采集和歷史顯示三個獨立的程序來完成歷史趨勢顯示功能的。在做系統設計時，先在歷史定義里定義好所有需要歷史記錄的采集點；然后使歷史采集程序在系統運行時始終運行并將采集來的數據存儲在硬盤上；最后，在用戶需要觀察采集量歷史時在歷史顯示程序中使用相應的畫筆將數據以圖形形式顯示在界面上。 4.4數據備份 FIX提供了歷史數據備份的功能，可以根據用戶的定義靈活方便地按照規定的要求將數據存儲。要使用FIX的歷史數據，必須要先讓FIX采集現場的量并存儲于硬盤上并通過自己的DDE服務器將歷史數據共享給DDE客戶程序，本系統采用了EXCEL作為DDE客戶程序?；玖鞒倘鐖D4： 圖4 數據流圖 5.結束語 在該焦化廠測控系統中，CAN總線技術和FIX組態軟件得到完美結合，系統運行穩定可靠，抗干擾能力強，操作簡單方便，深受用戶的歡迎，因而該方案具有實用推廣價值。 參考文獻 1、 魏瑞軒，韓崇昭等，基于CAN總線構件大型復雜工業現場的實時測控網絡,工業儀表與自動化裝置，2000.6 2、 王巖，張福恩，現場總線技術的現狀與發展，電子器件，2001.3 3、 王新英，工控組態軟件FIX32體系結構及其應用，微計算機信息，2001（17） 4、 劉曉強等，FIX組態軟件在微機監控中的二次開發與應用，煤炭科學技術,2000.2 作者簡介：楊偉（1965-），男，講師，從事電力系統自動化及工業生產自動化方面的教學與研究工作。 通信地址： （210094 南京市南京理工大學動力學院807教研室 ）楊偉 電話：（025）4315987 13851879502