基于Factory Talk View Studio堆垛機在線報警監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

唐寧

（四川中煙工業(yè)責(zé)任有限公司西昌卷煙廠設(shè)備管理科 四川省涼山彝族自治州西昌市 615000）

堆垛機自動化集成度高，該設(shè)備廣泛應(yīng)用于倉儲系統(tǒng)中，用于貨物或原料的出入庫區(qū)輸送任務(wù)，控制精準，效率高，簡化生產(chǎn)過程，降低勞動力成本。但由于堆垛機長時間高效、滿負荷運行，堆垛機逐漸發(fā)生設(shè)備故障，諸如檢測元件損壞、貨物超差、位置過極限、行走提升不到位、貨物探測異常、通訊異常等故障。當(dāng)故障發(fā)生時，作業(yè)人員只能通過停機進入庫區(qū)查明故障點和故障原因，對癥解決問題，處理故障后恢復(fù)正常運行。此過程耗時較長，時常影響設(shè)備正常運行。本文提出一種在線報警監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，基于FactoryTalk View Studio 工控軟件系統(tǒng)，在需要的場合合理設(shè)計配置監(jiān)測程序，包括工作現(xiàn)場和辦公區(qū)等，作業(yè)人員能夠全天候監(jiān)測堆垛機動態(tài)參數(shù)和報警情況，當(dāng)堆垛機發(fā)生故障時能夠及時報警，同時能夠及時跟蹤堆垛機報警發(fā)生原因和故障點，以致及時處理故障，減少設(shè)備待機待產(chǎn)和維護時間。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)方案

對于堆垛機運行狀態(tài)中實時報警和監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，目前可以采用兩種方式進行，其中一種是采用組態(tài)軟件開發(fā)人機界面，采用此方式的優(yōu)點是設(shè)計簡單，不需要涉及編程語言即可完成，但是界面較簡單，大多采用按鈕和指示燈顯示等完成；另一種就是采用計算機程序設(shè)計，此方法采用的時計算機程序語句編程，采集信息，以VB、VC++、v#為編程語言，設(shè)計可視化界面，設(shè)備動態(tài)運行過程都能夠直接反映到界面內(nèi)，但開發(fā)較前者復(fù)查，周期較長。本文提出一種方式，通過采用與羅克韋爾PLC 控制系統(tǒng)配套的組態(tài)開發(fā)環(huán)境FactoryTalk View Studio(簡稱FTV)設(shè)計觸摸屏程序或開發(fā)上位機人機交互應(yīng)用界面，采用Ethernet 網(wǎng)絡(luò)通訊，PLC 可編程控制器與觸摸屏或PC 機通信，實時采集PLC 內(nèi)部繼電器標(biāo)簽TAG 數(shù)據(jù)。用戶使用應(yīng)用程序，對堆垛機報警信息，狀態(tài)信息，位置信息，以及各電氣元件的實時數(shù)據(jù)采集，詳細顯示在交互界面上，達到在線監(jiān)測的目的。

該設(shè)計包括兩個具體的部分：報警信息反饋和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。報警信息主要是對堆垛機出現(xiàn)的各類報警信息的數(shù)據(jù)采集，并在界面能夠具體直觀顯示出來，主要體現(xiàn)在堆垛機超速報警、超差報警、位置報警、通訊報警、超時報警、探貨報警、行走提升不到位報警、極限報警等。設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，即設(shè)備運行情況的各種狀態(tài)監(jiān)測，包括通過界面能夠了解設(shè)備的運行待機狀態(tài)、設(shè)備升降狀態(tài)、設(shè)備行走狀態(tài)、設(shè)備當(dāng)前列層狀態(tài)、變頻器參數(shù)實時數(shù)據(jù)、設(shè)備電氣元件有無效狀態(tài)等。

1.2 使用Factory Talk View Studio 建立人機界面工程

FactoryTalk View Studio(簡稱 FTV Studio)集成了兩種可編輯的開發(fā)環(huán)境FactoryTalk View SE(簡稱 FTV SE)和FactoryTalk View ME（簡稱 FTV ME）。一種是在工業(yè)PC 機上建立人機界面應(yīng)用的開發(fā)環(huán)境在另一種是開發(fā)觸摸屏人機界面應(yīng)用的開發(fā)環(huán)境。一共有三種開發(fā)方式，網(wǎng)絡(luò)分布式、本地站點一級觸摸屏版本。這三種開發(fā)方式下的工程程序可以根據(jù)需求互相移植，并且不影響使用功能，可以同時滿足不同操作人的不同要求。FTV SE 和 FTV ME 應(yīng)用程序，其報警管理更高效、安裝更簡單，建立OPC 服務(wù)器實現(xiàn)標(biāo)簽數(shù)據(jù)公用，節(jié)約數(shù)據(jù)資源。FTV Studio 軟件可在單一系統(tǒng)中支持更多НMI 客戶端和服務(wù)器，從而擴大了支持FactoryTalk View SE 報警子系統(tǒng)FactoryTalk 報警和事件的系統(tǒng)規(guī)模。FTV Studio 軟件繼承了FTV SE 和 FTV ME 兩種程序的功能，工程包可以打包移植，從而縮短同時開發(fā)兩種人機交互界面的開發(fā)周期。在設(shè)計功能方面，F(xiàn)TV Studio 設(shè)計環(huán)境具有全新查找和替換功能，用戶可針對НMI 和全局對象顯示畫面，在多個服務(wù)器和畫面范圍內(nèi)查找和替換標(biāo)簽或字符串。FTV Studio 開發(fā)環(huán)境具備全新的網(wǎng)絡(luò)選件，可使單一計算機НMI 更好地與FactoryTalk Нistorian SE 和ME 軟件等產(chǎn)品集成。全新的FTV SE Station 軟件聯(lián)網(wǎng)后，用戶可以直接在操作員工作站瀏覽FactoryTalk Нistorian SE 服務(wù)器，選擇標(biāo)簽并查看這些標(biāo)簽的歷史信息。

1.3 通訊建立

該報警監(jiān)控程序的設(shè)計主要是以羅克韋爾組態(tài)通信為基礎(chǔ)，運用羅克韋爾RSlinx 通訊管理軟件建立DDE 和OPC 通訊，配置Ethernet 通訊環(huán)網(wǎng)，可識出網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備層各種設(shè)備，包括可編程控制器plc,變頻器、遠程模塊、觸摸屏、編碼器等終端設(shè)備。RSLinx包 含 了RsLinx lite, RSLinx single node, RSLinx Professional, RSLinx Gateway。首先是RSLinx lite,應(yīng)用于組態(tài)設(shè)備硬件和plc 編程通訊；RSLinx Professional 是最為廣泛使用的,它的功能是建立OPC 和DDE 服務(wù)器以及對網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的檢查搜索；RSLinx Gateway 是最功能最完全的版本,它支持遠程 OPC,有時候可以這樣理解：一臺裝有RSLinx 通訊管理軟件的的計算機當(dāng)做一個網(wǎng)關(guān)，通過該網(wǎng)關(guān)訪問PLC 內(nèi)部儲存和繼電器狀態(tài)，是我們進行組態(tài)時遠程訪問的必備軟件。

本文中使用opc 通訊，建立Ethernet 網(wǎng)絡(luò)將各模塊設(shè)備組入同一個IP 段中，使用RSLinx 通訊管理軟件可以掃描出各設(shè)備和進行查看時候有效。接下來使用DeviceNet 通訊，使用1756DNB 模塊將可編程控制器機架上及其系統(tǒng)中各個模塊組網(wǎng)，建立一整套通訊系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊完全建立。本文中使用FactoryTalk View Studio 進行組態(tài)和觸摸屏設(shè)計時，既可以使用opc通訊，也可以設(shè)置RSLinx Enterprise 服務(wù)器來建立通訊。

圖1：堆垛機報警監(jiān)控系統(tǒng)

圖2：堆垛機故障恢復(fù)平均時間

1.4 監(jiān)控程序設(shè)計

采用FactoryTalk View Studio 進行人機界面設(shè)計，實現(xiàn)НMI 項目包的建立，主要是通過實時讀取PLC 程序中標(biāo)簽實現(xiàn)的。首先我們要新建立一個項目，根據(jù)用戶需要選擇項目的類型，本文中設(shè)計的報警監(jiān)控程序可以放在網(wǎng)絡(luò)中各環(huán)節(jié)，用戶包括操作層面、維修層面以及管理層面，因此選擇建立SE 網(wǎng)絡(luò)分布式項目，同時考慮到使用站點本地操作，也建立ME 觸摸屏程序。其次確定項目配置選擇，確定需求，同時選擇OPC 服務(wù)器和RSLinx Enterprise，建立通訊服務(wù)、區(qū)域服務(wù)。在項目類中建立НMI 標(biāo)簽組，圖形顯示組，在圖形界面中設(shè)計故障模塊、按鈕實現(xiàn)、數(shù)據(jù)顯示、畫面設(shè)計、布局規(guī)劃等。本文中，主要采用畫面動態(tài)設(shè)計，將堆垛機的報警狀通過顏色變化反映出來。建立報警設(shè)置，通過邏輯與控制設(shè)置，利用圖形庫選擇合理可用的模塊，把握全局對象，可設(shè)置НMI 標(biāo)簽報警、配方、參數(shù)等，采用合理的邏輯與控制，最終實現(xiàn)功能。

設(shè)計圖形文件時，結(jié)合現(xiàn)場工藝設(shè)備布局是十分必要的，不僅可以確認功能要求，也能夠增加管理使用者對人家界面可識別性。本文中我們沒有采用傳統(tǒng)圖形界面中使用的按鈕、指示燈等顯示，而是采用程序編輯與圖形按鈕結(jié)合的方式。既要求功能設(shè)計，也進行圖形人性化可識別設(shè)計，建立3D動態(tài)畫面。既能夠滿足功能需求，又能夠提高可識別性能，提高了對堆垛機報警和運行動態(tài)的快速識別。

設(shè)計生成的圖形文件，通過配置，既可以應(yīng)用于FactoryTalk View SE 開發(fā)的pc 機電腦上，使用鼠標(biāo)鍵盤操作；也可以將圖形文件加載應(yīng)用于FactoryTalk View ME 中，通過在RSLinx Enterprise服務(wù)器修改參數(shù)名，修改配置即可運用。在需求范圍內(nèi)，兼具SE與ME 使用環(huán)境的合理性配置，縮短開發(fā)周期。

2 對策實施

進行組態(tài)聯(lián)網(wǎng)后，將設(shè)計好的報警監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用程序以及項目包一起拷貝至需要監(jiān)測控電腦或者觸摸屏內(nèi)中，然后啟用FactoryTalk View Studio 還原工程功能，還原后生成EXE 文件，然后在PC 機上打開應(yīng)用或者直接啟動觸摸屏自動加載人機交互界面，進行報警、狀態(tài)監(jiān)控。見圖1。

3 效果驗證

報警監(jiān)測系統(tǒng)投入使用后，進行6 個月的跟蹤，對監(jiān)控程序?qū)崟r監(jiān)控能力進行分析，堆垛機報警信息有效性為100%,堆垛機狀態(tài)監(jiān)測準確率達到100%。設(shè)備故障預(yù)判準確度達到85.7%，堆垛機故障恢復(fù)平均時間降低9.7min，如圖2。

4 結(jié)語

基于FactoryTalk View Studio 堆垛機在線報警監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，采用Ethernet 環(huán)網(wǎng)式可靠穩(wěn)定，是一種比成熟應(yīng)且較穩(wěn)定的通訊方案，通過利用RSLinx 通訊配置，將所有設(shè)備層設(shè)備設(shè)置在同一個網(wǎng)段，便于檢查和系統(tǒng)管理。通過實時數(shù)據(jù)傳輸，對堆垛機報警信息和運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集，進行故障預(yù)判，可實時監(jiān)測堆垛機的運行狀態(tài)，進而滿足高架庫穩(wěn)定運行的要求。基于FactoryTalk View Studio 堆垛機在線報警監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，改善了設(shè)備運行的效率和提高作業(yè)人員對故障的識別率，使作業(yè)人員熟練掌握了組態(tài)軟件和編程軟件，同時提高了創(chuàng)新解決問題的能力。