Factory Talk View Site Edition软件在盐井选煤厂的应用

钱丽霞

(1.中煤科工集团唐山研究院有限公司，河北 唐山063012；2.河北省煤炭洗选工程技术研究中心，河北 唐山063012)

盐井选煤厂隶属于重庆天弘矿业有限责任公司，是一座处理能力为1.8 Mt/a的矿井型选煤厂，该厂采用跳汰-重介的洗选工艺。选煤厂机电设备众多，生产工艺复杂，由于设备之间存在一定的联锁关系，每台设备必须按照特定的工艺流程顺序启停运转，否则将造成堆煤事故，对安全高效生产造成影响[1]。因此，为了实时检测全厂设备的运行状况，则需构建各生产车间工艺流程和设备运行状态的组态画面，统一由调度室计算机发出指令，实现对生产过程的全程控制[2]，但这一组态画面的实现过程对大型生产系统的稳定性、可靠性、兼容性与操作简便性等方面提出了更高的要求。为了保证选煤生产过程的高效有序，结合盐井选煤厂的生产工艺和现场实际情况，引入了自动化控制系统，其中集中控制系统采用美国罗克韦尔公司的AB PLC为核心控制器，上位管理系统选用Factory Talk View Site Edition(以下简称VSE)组态软件，并采用在线双机热备的方式进行实现。通过VSE组态软件创建选煤厂生产工艺流程的组态画面，实现了生产调度人员对现场生产情况进行实时监视和控制，减少了设备故障的发生，保证了生产过程的顺利进行[3]。

1 VSE组态软件简介

作为开发和运行多用户分布式服务器人机界面的集成软件包，VSE是专为自动化过程、机器监视与管理控制而设计的软件。该软件具有以下特点：①支持在线/远程编辑。此功能可实现对生产过程的远程组态和监控；②优良的通讯兼容性。其与市场上主流PLC都可形成通讯，尤其与罗克韦尔公司的AB PLC编程软件兼容性最高，不但能实现双机热备冗余，同时系统性能十分稳定；③标签和画面可重复使用。这一功能将节约大量时间，提高整体生产效率；④人机界面和数据服务器冗余。在访问控制信息时，系统连续运行，不会发生中断问题；⑤强大的扩展能力和监控功能，通过Web发布及时对设备进行监控[4]；⑥应用项目开发和调试的时间相对缩短，系统功能更为全面，可靠性进一步提高。

VSE软件包含创建生产过程监控系统所需的全部工具，并采用专业面向对象的图形和动画创建用户友好的上位机人机交互界面，画面清晰美观，结合大屏幕显示器使用时，可显示全厂设备的运行状态、控制参数等内容，信息丰富、全面，可靠性高[5]。

2 上位管理系统功能

上位管理系统主要功能包括：①硬件配置组态，实现与现场设备(旋流器、离心机、刮板输送机与胶带输送机等)之间的数据采集与数据交换；②画面组态，即采用图形和动画的形式对选煤生产车间工艺流程进行展示，并通过人工操作实现对过程参数的控制[6]；③创建实时或历史数据趋势曲线，反映出仓位、液位等变量随时间变化的关系；④实时数据存储、历史数据查询与报警功能[7]；⑤各类报表的生成和打印功能[8]。

3 VSE软件组态方法

针对盐井选煤厂的生产工艺，基于VSE软件设计了选煤厂上位机管理系统，并结合PLC控制器(下位机)进行了调试过程。具体操作为：①启动人机界面编辑环境，新建一个用于存放系统组态所有文件的应用项目，并选择创建应用程序的类型，输入项目名称(如“盐井选煤厂”)和描述信息；②在项目“盐井选煤厂”下，建立空白画面，命名为“主画面”，并绘制画面；③采用VSE自带的图库绘制人机界面，然后建立RSlinx数据通讯，对设备对象进行参数定义，同时建立图像和动画、上位机冗余、安全措施与报警功能，从而实现对全厂设备运行状态的监测和过程参数的控制[9]。

3.1 组态画面

鉴于该系统设备和过程参数较多，根据实际工艺流程和系统工作特性对组态画面进行分屏显示，按照控制功能的不同将画面分为主画面和单机启停联锁画面、设备运行状态画面、控制参数画面与报表画面等各分级画面。

3.1.1 主画面组态

主画面由静态文本、图形、OLE(日期、时钟等)、图形切换按钮与退出按钮组成。在背景画面中插入画面窗口，调整其尺寸与各分级画面相同，确保该窗口能完整显示分级画面；编写切换画面的语言代码，便于调用各分级画面[10]。盐井选煤厂主画面由原煤准备车间、主洗车间、压滤车间三部分组成，画面如图1所示。

3.1.2 分画面组态

VSE组态软件可直接采用图库中的图形元素绘制画面，并根据图形对象的颜色转换显示设备的运行情况。设备标号上边沿处的圆形图标显示为红色时，表明设备处于故障情况；点击设备标号，弹出该设备的控制对话框，即单机启停控制画面(图2)，在对话框中可对设备进行单机启停、解锁操作；点击设备图形，将弹出设备运行状态的画面，进而实现对设备部分状态的监测(图3)，图中402代表刮板输送机，401和802代表胶带输送机，设备标号前红点表示设备处于解锁状态[11]。

通过数字可直观显示出液位、电机电流与阀门开度等控制参数。当控制参数较多时，也可集中显示[12](图4)。

合介桶、循环水池等液位和煤仓料位参数，不仅用数字显示，同时也用各桶、池、仓旁边的柱状图显示，当达到设定的高低限时,闪烁报警。

3.2 建立RSlinx数据通讯

为确保上位管理系统与现场PLC及外围设备数据链路的顺畅，建立了RSlinx数据通讯。首先搜集与之通讯的PLC和外围设备信息，然后确定上位管理系统与可编程控制器和外围设备的通讯方式，最后确定设备的数据地址。上位机与下位机网络通讯采用工业环网结构(图5)。

图1 主画面显示的画面

图2 单机启停联锁画面

图3 设备运行状态画面

图4 控制参数显示画面

图5 上位机与下位机网络通讯图

采用RSLinx Enterprise (RSLinx企业版)建立通讯，在应用项目的编辑环境中创建RSLinx 数据服务器，实现对PLC数值、标签数值和状态信息、处理器变量信息的查看功能。

该数据服务器的标签包括数据服务器名称、描述信息与所在计算机名称等信息。对主、从数据服务器设置时，应保证当主服务器失效时，可自动切换到从服务器，减小对客户端的破坏。

3.3 在线读取数据标签

为了在组态画面中对现场设备进行控制，将设备变量与PLC程序中相应的控制点进行点对点连接，完成上位机与下位机之间的数据交换和信息传递。

在编辑器中建立标签并存储于设备、数据服务器与HMI标签数据库中，在数据服务器和处理器的编辑器中，创建一个数据服务器标签，并在服务器标签中，创建具有附加属性的标签，如报警、安全与数据操作。

在访问标签时，打开选择的图形对象(如402刮板输送机)，导入PLC标签，进入PLC数据库浏览器，通过在线方式获取最新的标签信息(电源、运行与故障)。将402刮板输送机的图形对象和标签进行链接，当上位管理系统运行时，标签值将自动传送给402刮板输送机对应的图形对象，这种方式能够在线监测现场设备和仪表(刮板输送机、离心机与浮选机等)的运行状态，并存储于远程数据日志和生成数据报表中，进而为选煤厂的生产过程提供重要的实时和历史数据。

3.4 冗余配置

为确保上位管理系统的稳定性和可靠性，减少故障造成的损失，对人机界面和数据服务器进行冗余配置。该上位管理系统由两台具有主从关系的上位管理计算机组成，它们具有系统监视和控制功能。当主机正常工作时，从机同步监视主机的运行状态，并实时更新数据；当主机出现故障时，主从关系立即进行切换，从机将作为主机工作。为了实现上位管理系统的冗余，主机与从机可以具备不同的硬件配置，但必须安装相同的软件平台和用户程序。具有热备冗余的上位管理系统如图6所示，该系统由一台上位管理主机和一台热备上位机(即从机)组成，它们之间通过工业交换机与下位机和PLC进行网络通讯。

图6 热备冗余上位管理系统

设置该上位管理系统冗余的具体步骤为：①在从机上安装VSE软件，将人机界面服务器文件和数据服务器组态文件复制到从机，确保每台计算机具有相同的数据服务器组态设置，如主题、网络与其他设置；②在人机界面编辑条件下，设置数据服务器的属性，并指定冗余的数据服务器所处计算机名称；③设置人机界面服务器的冗余属性，将主服务器和从服务器的设置与应用项目一并保存，在安装服务器的计算机上设置服务器冗余，不必在客户端计算机上进行设置。通常情况下，当主服务器出现故障时，客户端在5 s内就能检测出通讯丢失的问题，及时切换到从服务器，确保客户端运行期间不发生中断；当主服务器再次启用时，系统将自动切回主服务器，在服务器故障检测和切换过程中，不需要采取任何措施，也无须重新启动软件，即可持续地使用系统。

4 应用效果

基于矿用工业以太网的盐井选煤厂上位机监控系统，采用VSE大型组态软件后，可将控制技术、人机界面技术、网络技术与数据库技术合而为一，进而实现数据采集、过程监控、报警及打印、实时与历史趋势分析等功能。采用VSE组态软件创建的选煤厂上位机管理系统，其系统开发和调试时间较短，减轻了工人生产劳动强度,实现了选煤厂机电设备的自动控制, 降低了选煤厂生产和维护成本，提高了盐井选煤厂的信息化、自动化水平。

5 结语

基于VSE组态软件的上位机管理系统在盐井选煤厂监控系统的成功应用，不仅满足了生产工艺现场控制的需求，同时与PLC等各种设备的通讯兼容性良好。VSE组态软件具有画面美观，操作简单，组态灵活，系统稳定，开发和调试时间短的优势，在选煤厂自动化控制系统中具有很好的应用前景和推广价值。