基于Factory Talk View Studio堆垛机在线报警监测系统的设计

唐宁

（四川中烟工业责任有限公司西昌卷烟厂设备管理科 四川省凉山彝族自治州西昌市 615000）

堆垛机自动化集成度高，该设备广泛应用于仓储系统中，用于货物或原料的出入库区输送任务，控制精准，效率高，简化生产过程，降低劳动力成本。但由于堆垛机长时间高效、满负荷运行，堆垛机逐渐发生设备故障，诸如检测元件损坏、货物超差、位置过极限、行走提升不到位、货物探测异常、通讯异常等故障。当故障发生时，作业人员只能通过停机进入库区查明故障点和故障原因，对症解决问题，处理故障后恢复正常运行。此过程耗时较长，时常影响设备正常运行。本文提出一种在线报警监测系统的设计，基于FactoryTalk View Studio 工控软件系统，在需要的场合合理设计配置监测程序，包括工作现场和办公区等，作业人员能够全天候监测堆垛机动态参数和报警情况，当堆垛机发生故障时能够及时报警，同时能够及时跟踪堆垛机报警发生原因和故障点，以致及时处理故障，减少设备待机待产和维护时间。

1 系统设计

1.1 系统方案

对于堆垛机运行状态中实时报警和监控系统的设计，目前可以采用两种方式进行，其中一种是采用组态软件开发人机界面，采用此方式的优点是设计简单，不需要涉及编程语言即可完成，但是界面较简单，大多采用按钮和指示灯显示等完成；另一种就是采用计算机程序设计，此方法采用的时计算机程序语句编程，采集信息，以VB、VC++、v#为编程语言，设计可视化界面，设备动态运行过程都能够直接反映到界面内，但开发较前者复查，周期较长。本文提出一种方式，通过采用与罗克韦尔PLC 控制系统配套的组态开发环境FactoryTalk View Studio(简称FTV)设计触摸屏程序或开发上位机人机交互应用界面，采用Ethernet 网络通讯，PLC 可编程控制器与触摸屏或PC 机通信，实时采集PLC 内部继电器标签TAG 数据。用户使用应用程序，对堆垛机报警信息，状态信息，位置信息，以及各电气元件的实时数据采集，详细显示在交互界面上，达到在线监测的目的。

该设计包括两个具体的部分：报警信息反馈和设备状态监测。报警信息主要是对堆垛机出现的各类报警信息的数据采集，并在界面能够具体直观显示出来，主要体现在堆垛机超速报警、超差报警、位置报警、通讯报警、超时报警、探货报警、行走提升不到位报警、极限报警等。设备状态监测，即设备运行情况的各种状态监测，包括通过界面能够了解设备的运行待机状态、设备升降状态、设备行走状态、设备当前列层状态、变频器参数实时数据、设备电气元件有无效状态等。

1.2 使用Factory Talk View Studio 建立人机界面工程

FactoryTalk View Studio(简称 FTV Studio)集成了两种可编辑的开发环境FactoryTalk View SE(简称 FTV SE)和FactoryTalk View ME（简称 FTV ME）。一种是在工业PC 机上建立人机界面应用的开发环境在另一种是开发触摸屏人机界面应用的开发环境。一共有三种开发方式，网络分布式、本地站点一级触摸屏版本。这三种开发方式下的工程程序可以根据需求互相移植，并且不影响使用功能，可以同时满足不同操作人的不同要求。FTV SE 和 FTV ME 应用程序，其报警管理更高效、安装更简单，建立OPC 服务器实现标签数据公用，节约数据资源。FTV Studio 软件可在单一系统中支持更多НMI 客户端和服务器，从而扩大了支持FactoryTalk View SE 报警子系统FactoryTalk 报警和事件的系统规模。FTV Studio 软件继承了FTV SE 和 FTV ME 两种程序的功能，工程包可以打包移植，从而缩短同时开发两种人机交互界面的开发周期。在设计功能方面，FTV Studio 设计环境具有全新查找和替换功能，用户可针对НMI 和全局对象显示画面，在多个服务器和画面范围内查找和替换标签或字符串。FTV Studio 开发环境具备全新的网络选件，可使单一计算机НMI 更好地与FactoryTalk Нistorian SE 和ME 软件等产品集成。全新的FTV SE Station 软件联网后，用户可以直接在操作员工作站浏览FactoryTalk Нistorian SE 服务器，选择标签并查看这些标签的历史信息。

1.3 通讯建立

该报警监控程序的设计主要是以罗克韦尔组态通信为基础，运用罗克韦尔RSlinx 通讯管理软件建立DDE 和OPC 通讯，配置Ethernet 通讯环网，可识出网络中设备层各种设备，包括可编程控制器plc,变频器、远程模块、触摸屏、编码器等终端设备。RSLinx包 含 了RsLinx lite, RSLinx single node, RSLinx Professional, RSLinx Gateway。首先是RSLinx lite,应用于组态设备硬件和plc 编程通讯；RSLinx Professional 是最为广泛使用的,它的功能是建立OPC 和DDE 服务器以及对网络中设备的检查搜索；RSLinx Gateway 是最功能最完全的版本,它支持远程 OPC,有时候可以这样理解：一台装有RSLinx 通讯管理软件的的计算机当做一个网关，通过该网关访问PLC 内部储存和继电器状态，是我们进行组态时远程访问的必备软件。

本文中使用opc 通讯，建立Ethernet 网络将各模块设备组入同一个IP 段中，使用RSLinx 通讯管理软件可以扫描出各设备和进行查看时候有效。接下来使用DeviceNet 通讯，使用1756DNB 模块将可编程控制器机架上及其系统中各个模块组网，建立一整套通讯系统，实现数据实时传输，实现网络通讯完全建立。本文中使用FactoryTalk View Studio 进行组态和触摸屏设计时，既可以使用opc通讯，也可以设置RSLinx Enterprise 服务器来建立通讯。

图1：堆垛机报警监控系统

图2：堆垛机故障恢复平均时间

1.4 监控程序设计

采用FactoryTalk View Studio 进行人机界面设计，实现НMI 项目包的建立，主要是通过实时读取PLC 程序中标签实现的。首先我们要新建立一个项目，根据用户需要选择项目的类型，本文中设计的报警监控程序可以放在网络中各环节，用户包括操作层面、维修层面以及管理层面，因此选择建立SE 网络分布式项目，同时考虑到使用站点本地操作，也建立ME 触摸屏程序。其次确定项目配置选择，确定需求，同时选择OPC 服务器和RSLinx Enterprise，建立通讯服务、区域服务。在项目类中建立НMI 标签组，图形显示组，在图形界面中设计故障模块、按钮实现、数据显示、画面设计、布局规划等。本文中，主要采用画面动态设计，将堆垛机的报警状通过颜色变化反映出来。建立报警设置，通过逻辑与控制设置，利用图形库选择合理可用的模块，把握全局对象，可设置НMI 标签报警、配方、参数等，采用合理的逻辑与控制，最终实现功能。

设计图形文件时，结合现场工艺设备布局是十分必要的，不仅可以确认功能要求，也能够增加管理使用者对人家界面可识别性。本文中我们没有采用传统图形界面中使用的按钮、指示灯等显示，而是采用程序编辑与图形按钮结合的方式。既要求功能设计，也进行图形人性化可识别设计，建立3D动态画面。既能够满足功能需求，又能够提高可识别性能，提高了对堆垛机报警和运行动态的快速识别。

设计生成的图形文件，通过配置，既可以应用于FactoryTalk View SE 开发的pc 机电脑上，使用鼠标键盘操作；也可以将图形文件加载应用于FactoryTalk View ME 中，通过在RSLinx Enterprise服务器修改参数名，修改配置即可运用。在需求范围内，兼具SE与ME 使用环境的合理性配置，缩短开发周期。

2 对策实施

进行组态联网后，将设计好的报警监测系统应用程序以及项目包一起拷贝至需要监测控电脑或者触摸屏内中，然后启用FactoryTalk View Studio 还原工程功能，还原后生成EXE 文件，然后在PC 机上打开应用或者直接启动触摸屏自动加载人机交互界面，进行报警、状态监控。见图1。

3 效果验证

报警监测系统投入使用后，进行6 个月的跟踪，对监控程序实时监控能力进行分析，堆垛机报警信息有效性为100%,堆垛机状态监测准确率达到100%。设备故障预判准确度达到85.7%，堆垛机故障恢复平均时间降低9.7min，如图2。

4 结语

基于FactoryTalk View Studio 堆垛机在线报警监测系统的设计，采用Ethernet 环网式可靠稳定，是一种比成熟应且较稳定的通讯方案，通过利用RSLinx 通讯配置，将所有设备层设备设置在同一个网段，便于检查和系统管理。通过实时数据传输，对堆垛机报警信息和运行状态的数据采集，进行故障预判，可实时监测堆垛机的运行状态，进而满足高架库稳定运行的要求。基于FactoryTalk View Studio 堆垛机在线报警监测系统的设计，改善了设备运行的效率和提高作业人员对故障的识别率，使作业人员熟练掌握了组态软件和编程软件，同时提高了创新解决问题的能力。