基于Wonderware 系统的SCADA 在玻璃行业中的应用

朱俊贤

（桐乡华锐自控技术装备有限公司南京办事处，江苏 南京 210000）

玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高等多种优点，在制造业很多领域都有广泛应用。

随着信息化的不断建设构建贯穿玻璃纤维生产全方位全过程的生产工艺数据采集系统，为能源管理、精益生产管理、设备管理、MES、报表电子化、综合决策支持等系统提供有力的支撑。提升产品质量控制水平，需做好各工序的生产过程质量控制。要做好生产过程质量控制，不能仅靠生产部门自觉执行，要建立全过程关键控制点的工艺管理规章制度，加强公司层面的监督与监管。按照目前工艺人员配备和检测方式已不能满足现代质量管理的要求。针对工厂的底层数据采集平台，该平台负责所有底层自动化数据采集，所有采集的数据集中统一管理，并对外提供统一数据接口。

1 玻璃生产线工艺介绍

（1）玻璃生产线包含6 大工序，分别为熔制工序、拉丝工序、烘制工序、络纱工序、短切工序、捡装工序，另包含公用系统的制冷、污水处理、污泥处理、能源计量等。

（2）烘制工序：包含池窑、通路氧气燃气的燃烧控制；风机风压控制；电助熔控制；能源计量；投喂料控制等。

（3）拉丝工序：包含漏板温度控制（漏板规格、温度、电流电压等）、涂油系统、小循环系统、拉丝机系统（共420 台拉丝机，9 种拉丝机机型，涉及自由互换功能）、化工系统等，拉丝报表统计、产量、能耗统计等。

（4）烘制工序：包含微波烘箱系统、隧道烘箱系统、高频烘箱系统，主要用于玻璃的烘干；还包括输送系统、物流仓储系统等。

（5）络纱工序：包含800 台不同品牌PLC 的络纱机。

（6）短切工序：包含短切机；短切烘箱。

（7）捡装工序：包含外圈络纱机；热缩机；摆脱机；整托物流生产线。

（8）以上工序的所有设备均是独立的单机设备或相同数量较多的设备自成一套数据监控系统。

2 软件介绍

2.1 Wonderware 软件介绍

Wonderware 软件是施耐德公司推出的基于Microsoft Windows 的人机界面自动化软件。

可用于可视化和控制工业生产过程。它为工程师提供了一种易用的开发环境和广泛的功能，使工程师能够快速地建立、测试和部署强大的连接和传递实时信息的自动化应用。

是一个开放的、可扩展的人机界面，为定制应用程序设计提供了灵活性，同时，为工业中的各种自动化设备提供了连接能力，及完善的Server/Client 架构。

Wonderware 软件提供了广泛的通讯协议转换接口—DA Server，能方便的连接到各种控制设备，如各种品牌的PLC、各种品牌的运动控制器、各种品牌的上位软件、数据库等。

2.2 SCADA 系统介绍

SCADA（Supervisor Control And Data Acquisition）数据监控及采集系统，目的是为了实现智能化工厂，为MES提供标准的OPC 数据源，将每条生产线原来信息孤立的所有设备全部联结起来进行数据的上传及下发。

SCADA 为MES 等高级管理系统提供数据支撑。整个项目共计15 万采集点。

历史报警、曲线记录查询，报表等查询，存储数据。

同时，SCADA 还提供一种远程/集中诊断能力，这种诊断能力支持对进程、硬件、 平台和各个对象的监视，并具有控制运行时执行的能力。

3 编程调试

3.1 系统软件设计

该系统由Wonderware 软件、PLC 编程软件、VB、C#编写的非标软件构成。Wonderware 软件负责参数设置、流程监控、报警记录、操作记录、曲线记录等，并通过DA Server 读取PLC 数据；PLC 编程软件负责参数的计算中转等工作；VB 及C#的程序负责与MES 系统对接的非标接口。包括参数参数上传、下发等。

与个独立监控系统的接口采用Web Servers 构架，确保数据准确性及稳定性，通讯交互产生Log 记录，可追溯错误发生的时间等详细信息。

3.2 网络拓扑图

数据采集系统平台系统由一套组态监控系统平台服务器（含1 台组态管理GR 服务器、6 台实时数据处理AOS/OI 服务器、1 台历史数据库服务器、7 台操作员站（其中6 台与AOS/OI服务器合并设置）、1 台工程师IDE 站（与GR 服务器合并设置）。

系统平台服务器是数据采集及SCADA 系统的核心，具有实时采集监控数据和工况进行存储和处理；保存各种系统组件如画面、报警定义、安全系统定义；并提供各种系统服务如报警检测，存储历史数据，进行安全管理等功能。

服务器的主要功能是数据处理及管理，服务器通过软件系统实现对巨石三分厂各种工作数据、故障报警记录的存取，提供动态的工艺监控图形，具备友好的人机界面，并且可以提供数据查询和网络管理。系统中的任何数据点都可以根据用户指定的速率采样存储。数据处理主要包括历史数据的保存和历史数据的显示。这些存储的数据是进行系统优化和调整的强有力工具。工程师可以通过这些数据检查引起某项特殊事件或事故发生的原因。

事件处理功能：系统中的重要操作和运行事件，服务器都将对它进行记录、管理。事件处理主要包括事件登录、事件检索、事件记录等，并具有事件记录打印功能。同时，还可以根据系统当前发生的事件自动触发执行制定的命令和程序。

什么是任意性？Saussure[12]67在论述语言符号的性质时指出：“能指和所指之间的关系是任意的。”他举证说，法语中的s-o-r与它所指的对象“sister”之间没有必然的联系，而不同的语言又可以用不同的符号指代同一个人或物，如法语用b-ö-f指代“ox”，而英语却用o-k-s指代该种动物[13]2。

3.2.1 工程师IDE 站

配有多种工具软件，能对PLC 和上位机应用软件在线编辑、调试。同时，可以在网上对PLC 进行在线诊断。工程师站能同时打开网络中的所有系统平台服务器的数据库和系统组件，并对其进行编辑、组态。

（1）显示工程设备的运行状态，显示工艺流程的动态参数，显示相关参数的趋势、历史数据及历史记录、各类报表。

（2）打印过程回路控制的参数给定值，报警记录，报表、趋势图等。

（3）报警设有优先级管理，任意管理均在屏幕上显示。

（4）在操作过程中，设有启动、停止、复位和选择等软手动操作功能。

（6）系统有在线和离线修改功能，并带有自诊断功能。

（7）系统稳定性：不因误操作和通讯问题死机，重要技术参数修改应有软锁。

（8）能够和所有控制站组成部分保持通讯，数据扫描周期为1 秒。系统要负责所有控制系统组成部分的协调通讯。

（9）要完成报警记录，要显示报警总汇，至少应根据收到的次序显示，所有报警都要标有日期、时间、至少有8 个报警优先级，并且可以总体报警或一个接一个报警。

3.2.2 操作员站

通过以太网与系统平台服务器连接，获取实时的生产工况数据。显示动态的工艺监控图形，且所有画面均在系统启动时自动从系统平台服务器获取，在操作员站不需保存任何画面。

操作员站的主要功能有：

图形功能：生成总平面图、工艺图、工艺区域图、工艺单元图、工艺控制图、单元控制图，给用户提供友好的人机界面。

控制功能：在控制图形上通过鼠标和键盘对工艺参数进行修改，对工艺过程和控制设备进行控制和调节。

报警功能：在设备及工艺过程中发生故障时发出警报，显示故障点和故障状态，按照报警等级作出相关反应，记录故障的信息。

安全操作：设立不同的安全操作等级，针对不同的操作者设置相应的加密等级，记录操作员及其操作信息。

3.3 拉丝机自由互换功能说明

该系统共包含420 台拉丝机，9 种拉丝机机型（德国拉丝机6 种机型、岛津拉丝机1 种机型、萧山拉丝机2 种机型），涉及到不同品牌的PLC、运动控制器之间的自由互换。

原方案：对生产线上的拉丝机进行停机保养时，必然会用备用拉丝机替换。那么，不同品牌之间互换时，工作人员必须到熔制工序DCS 系统中，做相应的软件修改，目的是调整拉丝机的数据链通讯地址及数据链的长度，以符合更换拉丝机操作带来的数据及相关信息的变化。如若不进行此项软件修改工作，由于现场工位上的拉丝机机型已经发生了改变，系统极有可能从错误的数据链地址中，读取错误的数据，从而在系统中生成毫无意义的分析或结论。所以，每次进行拉丝机更换，都要进行数据链地址的校对和相应软件修改。

SCADA 方案：目前，我们在本项目实施过程中，通过构建新的硬件、软件系统，重新定义了更加科学且行之有效的拉丝机数据采集模式。新的数据采集架构，硬件方面，由高性能可编程控制单元、人机交互单元、数据传输单元、数据高速储存及分析处理单元等元素构成；软件方面，我们开发了新的软件系统，新系统整合了工厂日常生产过程中，使用的所有品牌和型号的拉丝机，针对不同的拉丝机，开发了对应的软件运行脚本。

4 结语

本文主要概述了基于Wonderware 系统的SCADA 的设计，设计重点是数据管理、分析、拉丝机自由互换。目前，该系统已经投入使用，并且运行稳定，为建立智能化工厂迈出了第一步。