基于组态王SQL访问的胎面线数据监控管理系统

郭鹏，门喜德

(1、天津赛象科技股份有限公司，天津 300384；2、天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072)

基于组态王SQL访问的胎面线数据监控管理系统

郭鹏1，2，门喜德1

(1、天津赛象科技股份有限公司，天津 300384；2、天津大学电气与自动化工程学院，天津 300072)

本文介绍了轮胎胎面/胎侧压出联动线设备中采用的过程控制和数据监控管理系统。结合生产线特点、生产工艺、过程控制、电气选型等因素，利用现场总线、PLC、数据库、工业以太网等技术，实现对胎面线生产过程数据的监控、采集、存储、查询、调用分析、制作报表等功能。其中详述了组态王的人机界面，利用现有本机的ACCESS数据库并可向远程服务器数据库访问的SQL技术，强化数据的大容量存储及不同数据库系统的兼容，实现生产线的实时监控和真正的生产过程可控化。

组态王；PLC；数据库；轮胎设备

近年来，随着我国轮胎产业产能的日趋饱和和轮胎出口形势的越发严峻，国内轮胎制造业由原先面临的低端化、同质化、恶性价格竞争等行业现状，逐渐转为追求技术创新、智能制造、高端品牌战略的路线。在这一转型过程中，对轮胎部件制品的品控要求越来越高，进而反向推动轮胎设备的性能提升。大数据时代的来临，传统的企业质量管理越来越多地被以高效处理海量数据为中心的信息化管理战略所取代。生产现场的过程控制和数据监控管理是企业智能化、信息化、网络化管理的基础组成部分。在此背景下，对于轮胎制造业重要生产设备之一的轮胎胎面/胎侧压出联动线（以下简称“胎面线”），由以往的单机运行控制，到全线自动过程控制，再到现如今的信息化、网络化运行管理，正顺应了这一趋势。

工业现场的过程控制一般基于PLC控制系统、人机界面系统的实时监控与数据传输，结合专业数据库软件的数据采集及分析，并通过工业互联网技术将数据进行企业级的网络监控和管理。本文重点介绍了在胎面线的设备制造中，由西门子S7系列PLC、组态王人机界面组态软件、本机ACCESS数据库、面向远程SQL数据库访问技术等要素构成的控制系统，是如何实现上述过程控制与数据管理的。

1 系统各部分简介

1.1 西门子PLC控制

西门子PLC具有体积小、速度快、通讯能力强、稳定性高等优点，在轮胎工业中广泛应用。本文采用的S7-400是西门子的中高档系列可编程控制器，具有极高的处理速度，强大的通讯能力和卓越的CPU资源量，使用西门子PLC专用编程软件SIMATIC Manager STEP7 V5.5进行编程维护，可以实现复杂的自动化控制任务要求。

1.2 组态王人机界面软件

组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。

组态王软件具有功能强大、运行稳定、使用方便、适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

1.3 ACCESS数据库

Microsoft office Access 是由微软发布的关系数据库管理系统。MS ACCESS以它自己的格式将数据存储在基于Access Jet的数据库引擎里。它还可以直接导入或者链接存储在其他应用程序和数据库的数据，与SQL等数据库形成数据传输。

1.4 SQL访问

组态王SQL访问功能是为了实现组态王和其他ODBC数据库之间的数据传输。它包括组态王SQL访问管理器、如何配置与各种数据库的连接、组态王与数据库连接实例和SQL函数的使用。组态王SQL访问管理器用来建立数据库列和组态王变量之间的联系。通过表格模板在数据库中创建表格。组态王可以与其他外部数据库(支持ODBC访问接口)进行数据传输。首先在系统ODBC数据源中添加数据库，然后通过组态王SQL访问管理器和SQL函数实现各种操作。组态王SQL函数可以在组态王的任意一种命令语言中调用。这些函数用来创建表格，插入、删除记录，编辑已有的表格，清空、删除表格，查询记录等操作。

2 在胎面线设备上的应用实现过程

2.1 总体方案设计

2.1.1 软硬件选型

胎面线设备流程，由复合挤出机、辅线传输冷却、卷取裁切装置、温度控制装置、宽度检测、重量检测装置等部分组成。

本文介绍的胎面线采用的均为主流的电气系统配置：以PLC作为控制单元，通过对变频器的速度控制，实现全线自动运转。选用西门子S7-400系列CPU（414-3DP）作为主控CPU，复合挤出机机头处选用西门子ET200M系列的151-7CPU组成局部控制，挤出机主电机变频驱动采用西门子SINAMICS G150变频装置，联动线小功率变频驱动采用ABB ACS550系列变频器。

工控计算机选用研华UNO3083系列，操作系统使用Win-7，组态软件使用组态王6.55版本，本地数据库使用Microsoft Office ACCESS数据库。温控仪表使用RKC-CH402带通讯型。

2.1.2 通讯方式设计

全线以多种通讯方式采集数据，各CPU、变频器、现场各远程站之间通过PROFIBUS-DP总线通讯，控制输出装置的动作，并读取实时变频速度、压力、重量等；通过RS-485通讯协议读取智能仪表实时温控数据（当多仪表串接时需进行RS232-RS485转换）；通过工业以太网通讯读取实时宽度数据。组态王人机界面通过PROFIBUS-DP通讯协议与PLC进行实时数据交换，并通过SQL访问方式将数据记录到ACCESS数据库中，再通过组态王人机界面可实现实时报警查询，数据调取并进行分析的功能。

2.1.3 方案图设计

方案图如图1所示。

图1 总体方案图设计

通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。以下分别详述。

2.2 PLC为核心的控制层

如图2所示，在西门子编程软件STEP7的硬件组态界面可以直观地看到：在PROFIBUS(3)通讯回路中，414-3DP CPU作为主CPU，ET200S系列的151-7 CPU作为从CPU，基于PROFIBUS-DP通讯总线进行主从通讯；在PROFIBUS(1)回路中，使用ET200M/ET200S分站读取实时生产线状态每个模块状态、控制每个模块的输出动作，使用现场总线模块GKDP进行现场气路部分的集中控制，使用西门子SINAMICS G150变频装置作为主机部分驱动。

控制层的搭建，实现了胎面线的单机运行控制的主要功能，并能将PLC中的速度、电流、压力、温度、重量、宽度等现场实时数据收集并上传到监控层，即人机界面中。

图2 控制系统网络结构图

2.3 人机界面为核心的监控层

监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。

本系统通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。

组态王软件配置：组态王与西门子PLC进行DP通讯，在设备→COM1里，新建设备，设备名称“新IO设备”，连接方式是S7-400（S7），设备地址：2.2。

监控界面分布，如图3所示。

式中：和代表集合平均与控制预报之差；κ=cp/Tr，cp=1 004J/(kg·K)，Tr=287 K；M、N、L分别代表经向、纬向、垂直方向的总格点数。

图3 组态王监控画面

（1）登录界面：用于对现有用户进行权限分类，对相应操作进行限制，并可用于追溯时人员的反向查找。可设置多级权限管理，现有用户分组为：系统管理员、技术员和操作员，每个用户分组可分别有不同的人员对应。系统管理员有最高权限可对其他用户进行管理。

（2） 工程目录：用于显示现有人机界面相关操作界面的总览。

（3）配方操作界面：用于技术人员对相应的配方参数进行修正，以及操作人员批量调用配方数据用于生产。

（4） 生产线：用于显示生产线各部分驱动运行状态，以及物料位置监控。

（5）历史报警查询：查询历史发生的报警，以日期为查询条件，查询报警数据库中报警。

（6）调节辊：用于维护调节辊装置时，校正数据时使用，也可观察生产时调速情况。

（7）数据查询：查询历史数据，并以班组和日期作为查询条件，查询对应数据库中数据。

（8） 温度控制：用于调整温控装置各部分的温度设置，及显示实际温度值。

（9）实时报警：现在设备运行情况及实时未确认报警。

2.4.1 建立数据链接

如图4所示，数据通过组态王记录到ACCESS数据库中，首先需进行数据链接操作。

图4 数据采集方案图

新建数据链接：打开控制面板→管理工具→数据源ODBC数据源管理器→用户DSN→添加→“Driver do Microsoft Access(*.mdb)”→完成→数据源命（本例中使用“SQL数据库”作为源名称）→电击“选择”→找到数据库文件存放路径，左侧将显示相应的文件（本例文件名“SQL数据库.mdb”）→确定。即完成数据库链接操作，报警存储数据库链接相同，本例中报警数据库名为“报警数据库”，链接文件名称为“Alarm.mdb”。

连接数据库指令：在命令语言→应用程序命令语言→启动时写入指令“SQLConnect(DeviceID, "dsn=SQL数据库;uid=;pwd=");”，即在人机界面进入时自动进行数据库链接操作。在停止时写入“SQLDisconnect(DeviceID);”断开数据库指令。

2.4.2 数据存储

2.4.2.1 报警存储

将报警数据存储到外部ACCESS数据库中，可按照需要的条件进行查询，方便故障的追溯。

打开系统配置→报警配置→报警配置属性页→选中“记录报警事件到数据库、记录操作事件到数据库、记录登录事件到数据库、记录工作站数据到数据库”前的勾选，并将数据源选择为上面已定义过的“报警数据库”，如图5所示。

图5 报警记录配置

2.4.2.2 数据存储

数据记录是使用现有的数据记录表格模板，创建数据库中相应的子数据表格，使用记录体将数据整体写入数据库中。为便于对比查询或单独查询数据，可新建不同的记录体，将同一数据分别进行记录，利于以后数据分析使用。

选择工程浏览器左侧大纲项“SQL访问管理器文件表格模板”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出对话框。该对话框用于建立新的表格模板。

根据需要新建表格模板，并使用指令在数据库中创建/删除表格模板，如图6所示。

图6 表格模板

创 建 表 格：SQLCreateTable(DeviceID1, "Fcw eighTable", "Fcweigh");

删 除 表 格：SQLDropTable( DeviceID1, "Fcw eighTable", "Fcweigh" );

记录体用来连接表格的列和组态王数据词典中的变量。选择工程浏览器左侧大纲项“SQL访问管理器文件记录体”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出对话框。该对话框用于建立新的记录体，如图7所示。

图7 记录体

数据存储触发条件：选择工程浏览器左侧大纲项“命令语言事件命令语言”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出对话框。用于新建存储触发条件，可通过PLC编程，按照定时或定长度来触发相应的变量，用于记录记录体数据到数据库，如图8所示。

图8 数据记录触发条件

2.4.3 数据查询

2.4.3.1 报警查询

报警查询是选择相应的日期进行日期报警查询，需使用Microsoft的日期控件选中日期，并通过KV控件进行查询和显示。

在“工具箱插入通用控件“弹出窗口选择“Microsoft Date and Time Picker Control 6.0(sp4)”控件，控件名称为：“Ctrl20”，双击”控件事件CloseUp”新建函数声明“CloseUp20()”对应下面语句：

最后得到的“选择日期”变量中的日期即为操作时选择的日期。

在“工具箱插入通用控件“弹出窗口选择“KVADODBGrid Class”控件，用于显示查询出来的数据，右键控件控件属性浏览Microsoft OLE DB Provider for ODBC Drivers下一步使用数据源名称选择“报警数据库”，确定后，选择数据库中“Alarm”并配置需要显示的报警类型及顺序。

报警查询指令：新建报警查询按钮，在弹起时输入命令：

运行画面时，选择查询日期，点击查询按钮，会将查询到的符合条件的变量显示在KV控件中。

2.4.3.2 数据查询

数据查询与报警查询的区别是查询条件，数据查询条件是：符合选择日期的班组数据。

日期查询指令与报警相同：新建日期控件“Ctrl21”，函数声明“ClseUp21()”

最后得到的“选择日期”变量中的日期即为操作时选择的日期。

班组查询条件

“工具箱菜单”插入菜单型控件，在菜单项中新加“甲班、乙班、丙班”，命令语言：

即选中第一个甲班的时候，“数据查询班组”变量的值为1，选中乙班变量为2，选中丙班变量为3.

新建KV查询控件，与报警查询类似，调整好需要显示的变量。控件名称“Ctrl201”。

数据查询指令：新建数据查询按钮，在弹起时输入命令：

运行画面时，选择查询日期和班组，点击查询按钮，会将查询到的符合条件的变量显示在KV控件中。

3 结束语

可以预见，胎面线生产中的过程控制和数据监控管理系统今后将得到越来越多的应用。本文介绍的系统，通过对大量现场数据按照用户的需要进行监控、采集、存储、查询、调用、分析、制表等数据库管理操作，为设备的使用维护人员掌握设备运行和故障情况，工艺技术人员对制品配方参数的提升优化等，都提供了强有力的技术支持，实现了生产过程可控化管理。在现场使用中取得了良好的效果，获得用户的广泛好评。

[1] 组态王6.55用户手册.北京亚控科技发展有限公司.

(R-01)

Tread line monitoring data management system based on kingview SQL access

Tread line monitoring data management system based on kingview SQL access

Guo Peng,Men Xide
(Tianjin Saixiang Technology Co., LTD., Tianjin 300384)

Process control and monitoring data management system used in tread/side wall extrusion line equipment was introduced in this paper . Combining with the characteristics of the production line, production process, process control, electrical selection factors, using the field bus and PLC, database, industrial Ethernet technology, implement the tread line production process monitoring, data acquisition, storage, query, call analysis, production reports, and other functions. Detailing the kingview man-machine interface, using the existing native ACCESS database and SQL technology, strengthening the large capacity of data storage and compatibility of different database system, implementation of real-time monitoring and the real production process control.

kingview; PLC; database; tire equipment

TQ330.493

1009-797X(2016)23-0058-07

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.23.013

郭鹏（1982-），男，工程师，2004年毕业于天津大学自动化学院自动化系，现从事轮胎生产设备的电气控制系统设计研发工作。

2016-07-07