基于IO Server技術(shù)的Intouch與AB—PLC的光纖篩選系統(tǒng)的發(fā)展

1、基于IO Server技術(shù)的Intouch與ABPLC的光纖篩選系統(tǒng)的發(fā)展關(guān)鍵詞： 光纖篩選；監(jiān)控系統(tǒng)；Intouch；IO ServerKey words： optical fiber screening；monitoring system；Intouch；IO Server中圖分類號(hào)：TH6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2013）05-0029-030 引言隨著我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，光纖的產(chǎn)能已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有市場(chǎng)的需求。因此，光電行業(yè)都在尋找一條在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)提高產(chǎn)能的途徑。目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)控制的方法已經(jīng)應(yīng)用于很多大型高科技產(chǎn)業(yè)，將這種方

2、法引入光纖生產(chǎn)行業(yè)也是大勢(shì)所趨。本文提到的Intouch軟件監(jiān)控是一種將虛擬儀器引入生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)，提供一種直觀、集中和操作方便的人機(jī)交互界面。軟件將儀器儀表、網(wǎng)絡(luò)通信、硬件設(shè)施有機(jī)結(jié)合，為光纖篩選生產(chǎn)提供了便利的方法。本光纖篩選系統(tǒng)基于Intouch開發(fā)平臺(tái)，以MS-SQL Server2005數(shù)據(jù)庫作為信息管理軟件，采用以太網(wǎng)IO Server技術(shù)，對(duì)可編程邏輯控制器AB PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)光纖篩選過程中各單元的數(shù)據(jù)采集與傳送、數(shù)據(jù)分析、報(bào)警顯示，參數(shù)控制、登陸管理等功能，并保證了光纖產(chǎn)品的篩選穩(wěn)定性。1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能1.1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 原有的篩選系統(tǒng)采用人機(jī)交互界面

3、（FactoryTalk View Plus600觸摸屏）進(jìn)行參數(shù)交流，為了將方便光纖生產(chǎn)管理的產(chǎn)品跟蹤系統(tǒng)（PTS系統(tǒng)）引入日常的生產(chǎn)進(jìn)程中，現(xiàn)有系統(tǒng)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)。下位機(jī)選用AB公司的SLC500系列的中小型規(guī)模PLC。工控機(jī)和PLC之間采用以太網(wǎng)形式連接，只需要提供一個(gè)少量接口的交換機(jī)，避免了選用西門子PLC需要采用CP5621PCI通訊板卡的方式。上位機(jī)監(jiān)控軟件是用Intouch2010平臺(tái)開發(fā)的源文件，將源文件植入Intouch軟件中生成可執(zhí)行的Development文件。SLC500系列PLC中的DI和AI模塊負(fù)責(zé)采集篩選機(jī)系統(tǒng)中的各個(gè)限位傳感、張力傳感及安川伺服驅(qū)動(dòng)

4、器的輸出信息等，通過IO Server技術(shù)傳送給上位機(jī)，完成實(shí)時(shí)信息顯示和報(bào)警等功能；PLC的DO和AO模塊負(fù)責(zé)將所有的指令信號(hào)傳送給對(duì)象（伺服電機(jī)、電磁閥和繼電器等）。系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。篩選機(jī)在進(jìn)行篩選時(shí)，光纖在兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)輪（大盤驅(qū)動(dòng)輪和篩選驅(qū)動(dòng)輪）的驅(qū)動(dòng)下保持高速運(yùn)動(dòng)。在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪直接保持一定的速度差，使得位于兩輪之間的光纖受到一定的張力作用，通過張力傳感器將該張力穩(wěn)定在9.8N。當(dāng)光纖不能承受9.8N的張力時(shí)，光纖將會(huì)發(fā)生斷裂，篩選工作將中斷，此部分光纖則成為報(bào)廢品或者非標(biāo)產(chǎn)品。1.2 通過IO Server建立OPC服務(wù)器 Intouch軟件采用IO Server與AB

5、公司的SLC500系列PLC通過以太網(wǎng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，首先需要建立一個(gè)topic，即OPC服務(wù)器。OPC服務(wù)器，是指按照OPC基金組織規(guī)定的OPC規(guī)范群開發(fā)的軟件驅(qū)動(dòng)。OPC服務(wù)器作為中間媒介負(fù)責(zé)從數(shù)據(jù)源讀取數(shù)據(jù)再跟另外一端的客戶端通信。通信的發(fā)起端也可以是OPC客戶端?？蛻舳撕头?wù)器的對(duì)話是雙向的，也就是說，客戶端既可以從服務(wù)器讀出也可以向服務(wù)器寫入。OPC有一個(gè)開放的技術(shù)規(guī)范，它制定了過程客戶應(yīng)用服務(wù)和服務(wù)器應(yīng)用程序之間進(jìn)行交互的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。在開始建立OPC服務(wù)器之前，需要做好以下準(zhǔn)備工作：為了確保Intouch平臺(tái)與PLC之間能夠通過以太網(wǎng)方式通信，須正確配置PLC的以太網(wǎng)端口。在本

6、地的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上安裝以太網(wǎng)板卡，安裝并配置TCPIP協(xié)議。安裝Wonderware ABTCP IO server V7.5.0.2（或更高）軟件。安裝Rockwell 的 RSLogix 500 和 RSLinx 軟件。本地計(jì)算機(jī)設(shè)置好windows XP系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)后，繼續(xù)配置SLC500的Channel1。首先通過交換機(jī)PLC，運(yùn)行RSLogix500軟件，在On-Line模式下進(jìn)入控制器，打開Channel Configeration，對(duì)用于以太網(wǎng)通訊的Channel1通道進(jìn)行地址、波特率等參數(shù)的設(shè)置。如圖2和圖3所示：圖中PLC的IP地址前三段192.168.*與上位機(jī)網(wǎng)卡的IP地

7、址前三段必須一致，子網(wǎng)掩碼255.255.255.0與上位機(jī)網(wǎng)卡子網(wǎng)掩碼一致。為了提高對(duì)上位機(jī)和PLC的網(wǎng)絡(luò)域名解析效率，可以通過Hosts文件建立域名和IP的映射關(guān)系來達(dá)到目的。根據(jù)微軟系統(tǒng)規(guī)定，在進(jìn)行DNS請(qǐng)求以前，Windows系統(tǒng)會(huì)先檢查自己的Hosts文件中是否存在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)域名的映射關(guān)系。如果有，則調(diào)用這個(gè)IP地址映射，如果沒有，再向已知的DNS服務(wù)器提出域名解析。也就是說Hosts的請(qǐng)求級(jí)別比DNS高。所以為了使篩選系統(tǒng)通訊成功，須配置Hosts文件。如圖4所示：通過C：WinNTSystem32driversetc路徑，用記事本打開Hosts文件，添加PLC的IP地址和別名。配置

8、好Hosts文件后，在ABTCP IO Server中的菜單欄選擇Configure/Topic Definition，在彈出的Topic List窗口中點(diǎn)擊New… 新建一個(gè)Topic ，名為SLC505PLC，如圖5所示。HostName為SLC505，這與之前在hosts文件中的定義一致。2 篩選機(jī)系統(tǒng)的人機(jī)交互界面篩選機(jī)控制系統(tǒng)的上位機(jī)選用Windows XP作為操作系統(tǒng)，選擇美國(guó)Wonderware公司的Intouch10.0版組態(tài)開發(fā)軟件為平臺(tái)界面，通過與PLC中的標(biāo)簽對(duì)應(yīng)或者自身的腳本編輯功能實(shí)現(xiàn)邏輯判斷和運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控。光纖篩選機(jī)的人機(jī)界面增加了工業(yè)級(jí)的PTS系統(tǒng)

9、，界面中通過Reel ID;子菜單錄入當(dāng)前詳細(xì)的產(chǎn)品信息，這樣可以有效的實(shí)現(xiàn)光纖產(chǎn)品從上游拉絲到下游入庫出庫的信息管理；同樣，人機(jī)交互界面具有完善的報(bào)警功能，當(dāng)設(shè)備的某一功能部分出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可以及時(shí)的提示操作人員報(bào)警位置和報(bào)警內(nèi)容；系統(tǒng)的Maintenance Menu;菜單，不但可以在線測(cè)試各電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，還能通過調(diào)整設(shè)置各伺服驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的PID參數(shù)，為設(shè)備的調(diào)試帶來方便。除了常規(guī)的控制標(biāo)簽外，Intouch軟件還定義了量程轉(zhuǎn)換、掉電數(shù)據(jù)保存、超限報(bào)警參數(shù)設(shè)定等標(biāo)簽。界面上可以隨時(shí)改變參數(shù)和保存參數(shù)、初始值和與AB-PLC通訊的地址參數(shù)設(shè)置等功能。整個(gè)篩選工藝的人機(jī)交互界面如圖6所示，

10、系統(tǒng)中的用戶登錄等級(jí)分為三級(jí)，其中工程師級(jí)可以進(jìn)行原點(diǎn)校準(zhǔn)等維護(hù)菜單的設(shè)置，管理員級(jí)可以對(duì)各伺服電機(jī)進(jìn)行PID參數(shù)設(shè)置；子菜單Take-up Reel Parameter可進(jìn)行收線端光纖筒徑和寬度、光纖排線間隙的設(shè)定；Pay-off Reel Parameter子菜單可以進(jìn)行放線端光纖筒徑的設(shè)定；Line Speed Capstan Control子菜單負(fù)責(zé)伺服電機(jī)升速減速的時(shí)間設(shè)定、篩選模式的選擇等功能；Alarm子菜單可以顯示報(bào)警信息，包括當(dāng)前報(bào)警和已經(jīng)消除的報(bào)警歷史信息等。3 AB-PLC的硬件組態(tài)及軟件使用RSLogix500軟件在一個(gè)新建工程文件中需要首先進(jìn)行硬件組態(tài)，在定義好的框架

11、里選擇與硬件匹配的模塊拖入。IO模塊放入的槽號(hào)根據(jù)實(shí)際使用情況由用戶指定，并且需要為CPU機(jī)架配置好電源模塊。針對(duì)光纖篩選系統(tǒng)，PLC設(shè)置一個(gè)機(jī)架，IO模塊主要包括：數(shù)字量輸入模塊，負(fù)責(zé)各開關(guān)、按鈕的信號(hào)輸入；數(shù)字量輸出模塊，負(fù)責(zé)各伺服驅(qū)動(dòng)器的數(shù)字量控制信號(hào)及電磁閥、繼電器的控制信號(hào)；模擬量輸入模塊，負(fù)責(zé)壓力傳感器和跳舞輪位置傳感器的模擬量信號(hào)；模擬量輸出模塊，輸出各伺服驅(qū)動(dòng)器速度給定控制信號(hào)；高速計(jì)數(shù)模塊，輸入速度驅(qū)動(dòng)輪、收線筒旋轉(zhuǎn)和收線端排線電機(jī)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)。4 研究分析及總結(jié)本文簡(jiǎn)要分析了光纖篩選控制系統(tǒng)的硬件和軟件結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)通過采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，將上位機(jī)、PLC和伺服驅(qū)動(dòng)等對(duì)象的三層結(jié)構(gòu)連接在一起。經(jīng)過生產(chǎn)認(rèn)證，光纖篩選控制系統(tǒng)達(dá)到了各項(xiàng)要求指標(biāo)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，單臺(tái)故障停機(jī)率為1.2次/10萬公里。同時(shí)，PTS系統(tǒng)的加入，有效的實(shí)現(xiàn)了光纖產(chǎn)品的企業(yè)化管理。參考文獻(xiàn)：【1】劉清建，王太勇等.基于總線架構(gòu)的多層次監(jiān)控開放數(shù)控系統(tǒng).吉林大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，40（6）：15891924.【2】李瑞棠.自動(dòng)控制理論基礎(chǔ).西安：電子科技大學(xué)出版社，1996.5.【3】Wonderware Corporation.Wonderware FactorySuit System Administrators Guide.Revision G，