（检测技术与自动化装置专业论文）基于ifix的铝粉氮气雾化分级过程监控系统设计.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 氮气雾化法生产铝粉具有细粉率高，铝粉活性好，球形铝粉成型率高，生产安全等 优点。本文采用i f i x 组态平台进行监控系统设计，实现了生产过程的自动化和一体化 控制，为提高铝粉生产和过程控制的质量奠定了基础。该监控系统功能齐全，操作简 单，界面友好，系统容易扩展，可以为其它监控系统的开发提供参考。 本文首先介绍了氮气雾化法生产铝粉的工艺流程，对目前具有代表性的组态软件进 行了综合比较，尤其对i f 的特点进行了比较详细的介绍，由于i f i x 具有很多优点， 本文选择i f i x 开发了铝粉氮气雾化分级过程监控系统。由于铝粉生产具有一定的危险 性，在系统硬件配置上采取了多种冗余措施以保证系统的安全。上位机系统开发了监控 系统所要求的基本功能外，特别针对于监控系统中存在的不足之处做了一些改进，并提 出了一些新的设计思想。后台关系型数据库与监控系统相结合，使得系统易于扩展和维 护；引入的关系型数据库的查询功能，增强了系统的灵活程度，降低了用户熟悉和使用 系统的难度；在经济全球化的影响下，监控系统面向的对象范围不断扩大，对于这种趋 势，本文提出了监控系统的多语言解决方案：对于该系统中的通用功能，只需对原系统 后台数据库做简单的更改，便可以应用到其它的监控系统中。这些设计思想具有重要的 推广价值和借鉴意义。 该系统已经成功在某企业运行，为企业安全生产、设备稳定运行提供根本保证，为 企业创造巨大的经济效益和社会效益。 关键词：铝粉：氮气雾化；监控系统设计；组态软件；i f i x 基于i f i x 的铝粉氮气雾化分级过程监控系统设计 t h e d e s i g n o ft h ea l u m i n i u mp o w d e r n i t r o g e n a t o m i z a t i o n c l a s s i f i c a t i o nm o n i t o r i n g s y s t e m b a s e do ni f i x a b s t r a c t n i t r o g e na t o m i z a t i o nm e 1 0 dh a st h ef o l l o w i n gp r i v i l e g e s ! h i g hp e r e e n tf i n ep o w d e r ， g o o da c t i v a t i o n a n ds h a p e ，p r o d u c t i o ns a f e t ye t e t h em o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do l li f i x c o n f i g u r a t i o np l a t f o r mr e a l i z e sa u t o m a t i ca n di n t e g r a t i v ec o n t r o lo f t h ep r o d u c t i o np r o c e s s t h e s y s t e m h a st h ef e a t u r e so ff u l lf u n c t i o n s ，e a s yo p e r a t i o n , f r i e n d l yi n t e r f a c ea n d e a s ye x p a n s i o n e t c i tc a no f f e rr e f e r e n c ef o rd e v e l o p m e n to f o t h e r m o n i t o r i n gs y s t e m s f i r s t ，t h i sp a p e rp r e s e n t st h et e c h n o l o g i c a lp r o c e 髑o f n i t r o g e na t o m i z a t i o n ，t h e nc o m p a r e s s y n t h e t i c a l l y t h er e p r e s e n t a t i v ec o n f i g u r a t i o ns o f t w a r ea n di n t r o d u c e st h ec h a r a c t e r i s t i c so f i f i x e m p h a t i c a l l y t h e ni f i xi s c h o s e nt od e v e l o pt h ea l u m i n u mp o w d e rn i t r o g e na t o m i z a t i o n c l a s s i f i c a t i o np r o c e s sm o n i t o r i n gs y s t e mf o ri t s a d v a n t a g e s a st h ea l u m i n u mp r o d u c t i o ni s d a n g e r o u sm a n yk i n d so f r e d u n d a n tm e a s u r e sa r et a k e no l lh a r d w a r et oi n s u r a n c et h es a f e t yo f t h e s y a e m b e s i d e sg e n e r a l f u n c t i o n so fm o n i t o r i n g s y s t e m ，t h i sp a p e r m a k e ss o m e i m p r o v e m e n tt ot h ed e f i c i e n c yo f t h em o n i t o r i n gs y s t e ma n dp u t sf o r w a r ds o m en e w d e s i g n i d e a t h ec o m b i n a t i o no f d a t a b a s ew i t h m o n i t o r i n gs y s t e mm a k e s t h es y s t e m e a s yt oe x p a n d i n g a n dm a i n t e n a n c e i n q u i r yf u n c t i o no ft h er e l e v a n td a t a b a s es t r e n g t h e n st h ef l e x i b i l i t yo ft h e s y s t e ma n dm a k e s i te a s yf o ru s e r st oa c q u a i n tw i t ht h es y s t e ma n du s ei t w i t ht h ei n f i u e n c eo f e c o n o m i cg l o b a l i z a t i o n ，t h em o n i t o r i n gs y s t e mf a c e se x t e n d i n gu s e r s ，t h ep a p e rp r o p o s e s s c h e m eo f m u l t i p l el a n g u a g e s t h eg e n e r a lf u n c t i o ni nt h i ss y s t e mc a n u s ei no t h e rs y s t e mw i t h s i m p l ec h a n g et oo r i g i n a ls y s t e mb a c k g r o u n dd a t a b a s e t h e s ed e s i g ni d e ai s v a l u a b l ef o r p o p u l a r i z a t i o na n ds i g n i f i c a n tf o rr e f e r e n c e t h i ss y s t e mh a sa l r e a d ys u c c e e d e di nr u n n i n gf o ra l o n gt i m e t h es y s t e mc a no f f e rb a s i c a s s l l r a n c ef o rs a f e t yp r o d u c t i o na n de q u i p m e n ts t e a d i l y r u n n i n g i th a sc r e a t e de n o r m o u s e c o n o m i cb e n e f i t sa n ds o c i a lb e n e f i t sf o rt h e e n t e r p r i s e k e yw o r d s ：a l u m i n i u m ；m o n i t o r i n ga n d c o n t r o l ；c o n f i g u r a t i o ns o f t w a r e ；i f i x i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 大连理工大学或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢 意。 作者签名：趸西芷日期：垄墼墨i 日 大连理工大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 选题的理论意义和应用价值 铝粉在国民经济建筑和国防工业中占有重要地位，被广泛应用于国防、航天、化 工、冶金、建材等行业，其需求量亦不断增加，尤其是高质量的微细球形铝粉以其活性 铝含量高、粒度均匀等优点而倍受市场青睐。特别是微细铝粉产品直接与军事工业有 关，美国生产的雾化铝粉一直采用美国军用规格m l 。而在冷战时期各国都把铝粉作为 战略物质加以控制。铝粉的生产工艺有很多种，目前世界各国的铝粉生产工艺大都采用 二战期间发明的空气雾化法。虽然工艺简单，但细粉率低，无法生产高质量的球形铝 粉，并且生产极不安全，当铝粉与空气混合，含氧量 9 ，浓度达到2 0 5 0 9 m 3 ，点火 温度 6 0 0 c ，点火能量 1 5 m i 时，就有爆炸的危险，爆炸压力可达到0 7 o 9 m p a 。 随着粉末冶金工艺的不断发展，从事气体雾化粉的生产者正在致力于提高细粉的收得率 和降低成本的研究和开发工作，已取得了显著的成绩。其主要的措施有：采用紧密耦合 的气体雾化器( c c g a ) ；提高气体体积流量与金属液质量流量的比值；在保护气氛中 制粉等。氮气雾化工艺制备出的铝粉具有粒度小，活性高，铝粉颗粒形状规则，形状大 多为圆形等优点，适应市场需求。 对于基于空气雾化工艺，提出的铝粉氮气雾化生产工艺具有细粉率高，铝粉活性 好，球形铝粉成型率高，生产安全等优点，具有非常高的市场推广价值。因空气雾化工 艺不稳定，众多厂家都决定采用氮气雾化工艺，并且增添分级工艺。 氮气雾化生产过程具有很大的危险性，铝粉雾化压力，雾化温度对铝粉的质量有很 大的影响，这些都对监控系统提出了很高的要求。 1 2 课题内容及本人所做工作 在了解铝粉氮气雾化生产工艺和分级工艺基础上，通过对现在比较流行的组态软件 比较后，由于组态软件i f 提供了一个千百万v b 开发者非常熟悉的完整的集成开发 环境，提供了对i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 组件和外部数据及对象无限制的读取和扩展能力， 能够将一些新的想法实现出来，最终采用组态软件i f i x 来开发铝粉雾化分级监控系 统。在系统设计开发中提出了一些新的设计思想和功能。本人所做工作归纳起来主要有 一下几点： 1 ) 提出后台关系型数据库与监控系统相结合的思想。 2 ) 为监控系统添加关系型数据库的查询功能，降低了用户使用本系统的技术难 基于i f i x 的铝粉氮气雾化分级过程监控系统设计 度，增强了系统的灵活程度。 3 ) 提出了监控系统的多语言解决发案。 4 ) 完成监控系统画面组态，实时数据库和后台数据库的开发工作。 5 ) 完成p l c 硬件组态及现场调试工作。 2 大连理工大学硕士学位论文 2 铝粉生产工艺简介 铝粉氮气雾化分级王艺是相对于对原空气雾化工艺，保留熔化炉、雾化炉、雾化 室、袋滤器等装置，取消合金生产、螺旋输送机，增加氮气循环装黄，并在袋滤器后安 装分级装置。对铝粉生产的雾化、分级和输送环节进行全封闭，生产之前先抽真空然后 充氮气，形成微正压( 空气雾化工艺是微负压) ，氧含量不超过0 7 5 a 原来的热压缩 空气被热压缩氮气替代，使铝液在氮气环境下雾化，分级过程也是在氮气保护下进行 的。 图2 1 铝粉氮气雾化工艺流程图 f i g 2 1a l u m i n i u m p o w d e r n i t r o g e n a t o m i z a t i o nf l o wc h a r t 铝粉氮气雾化工艺流程如上图所示。合格的铝锭加入到熔化炉中用燃料气加热达到 一定温度后熔化成为铝液，手动或自动操作熔化炉将铝液通过导流槽送至雾化炉中，铝 液在雾化炉中被继续加热到9 0 0 。c 左右并保持在这个温度，在生产前的准备环节中，装 置中的空气已经被氮气置换，氮气压力和氧含量生产要求，然后下到生产指令，程序自 动将雾化炉移动到生产状态，打开雾化室入口的翻板阀，铝液在液面压力和环形分布 器的高温高压氮气的抽吸作用下由雾化喷嘴呈雾状喷出，在环境氮气的保护和冷却下， 在雾化室中迅速凝固成铝粉。大的铝粉颗粒落到雾化室底部，经过筛分后送到熔化炉， 3 基于 f i x 的铝粉氮气雾化分级过程监控系统设计 细铝粉通过高压风机的吸引进入袋状过滤器中，铝粉过滤后留在过滤器内，通过垂直方 向的补充氮气的吹动和过滤器上的敲击锤共同作用，铝粉被送至下方的储料罐，然后再 被送往铝粉分级系统经过离心分级器、旋风分级器和旋风除尘器进行多次分级生产出各 种等级的微细铝粉。在袋滤器中和铝粉分离的氮气经过高压风机抽送到储气罐，再经过 换热器冷却后进入氮气压力平衡罐中，一部分经过滤器过滤后进入压缩机，加压后的氮 气经过干燥器和加热器加热后成为雾化炉雾化喷嘴工作时所需要的高温高压氮气。另一 部分氦气经风机抽送到雾化室作为环境氮气冷却雾化铝粉。生产用的氮气在密闭状态下 被循环利用。生产过程中氮气的损耗是难免的，为了维持装置中的氮气压力平衡和氧含 量，必须通过位于平衡罐上的补充阀从厂区及时补充氮气和仪表空气。 雾化氮气循环系统的目的是提供雾化过程所需的环境氮气和热压缩氮气。氮气在雾 化过程中循环利用，雾化氮气循环系统主要由氮气换热器、氮气压力平衡罐、氮气过滤 器、氮气压缩机、压缩氮气罐、氮气干燥器和氮气加热器等构成。如下图所示： 图2 2 雾化氮气循环流程图 f i g 2 2c i r c u l a t i o nf l o wc h a r to f a t o m i z e dn i t r o g e n 来自雾化生产装置的微细铝粉采用氮气输送到达分级生产装置中的铝粉接收料罐， 进入铝粉分级全封闭生产系统。利用罗茨风机将铝粉送到离心分级器、旋风式分级器、 双联旋风除尘器迸行分级，分离出的四种不同规格铝粉利用气刀栓流式密相气力输送系 统经发送料罐分别被送往四条铝粉包装生产线。整个分级过程的铝粉传送均采用氮气作 为输送介质，氮气在密闭分级系统中构成循环回路。生产过程中氮气的损耗由连接到气 压平衡罐的厂区氮气进行补充。 4 大连理工大学硕士学位论文 铝粉分级生产装置将铝粉粒度分级生产的主要过程连为一体，全封闭，采用氮气保 护的生产工艺，生产过程安全可靠，实现了微细铝粉的多次分级生产处理，可以获得多 种不同规格的优质微细铝粉，设计生产能力6 0 0 0 t 付，单位时间最大生产能力 l5 0 0 k g l a a 铝粉来自雾化生产 图2 3 分级系统工艺流程图 f i g 2 3c i r c u l a t i o n f l o wc h a r to f a t o m i z e d n i t r o g e n 分级生产装置采用了氮气回收并循环使用的工艺，比氮气放空工艺大大降低了生产 成本；铝粉产品输送采用脉冲气刀栓流式密相输送，输送过程安全，料气输送比高，尾 气回收方便；采用离心式和旋风式粒度分级器串联使用，粒度可在较大范围内任意调 整，一次可以分离出四种以上不同粒径的铝粉，粒径大于4 5 t j x n 的铝粉采用回旋振动筛 分级，还可以用真空混料机对产品粒度进行调整和组批，以满足不同客户对产品粒度的 要求；采用脉冲反吹式布袋除尘器作为气体回收循环使用的分离装置，可不停机连续工 作和清灰；高效过滤器作为气体进入机械系统的末级分离装置，可有效分离气体中极细 微的铝粉颗粒；气体压力、流量的平衡采用多级减压方式，与其它方式相比减少了设备 体积和占地面积。 5 基于i f i x 的铝粉氮气雾化分级过程监控系统设计 3 组态软件介绍 在使用工控软件中，我们经常提到组态一词，组态英文是 c o n f i g u r a i i o n , 其意义究 竟是什么呢? 简单的讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具 体任务的过程。 与硬件生产相对照，组态与组装类似。如要组装一台电脑，事先提供了各种型号的 主板、机箱、电源、c p u 、显示器、硬盘、光驱等，我们的工作就是用这些部件拼凑成 自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要 比硬件中的“部件”更多，而且每个“部件”都很灵活，因为软部件都有内部屙i 生，通过 改变属性可以改变其规格( 如大小、性状、颜色等) 。 在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序( 如使用b a s i c ，c ， f o r t r a n 等) 来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工 期。组态软件的出现，解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就 可以完成。 组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早 出现在工业计算机控制中。如d c s ( 集散控制系统) 组态，p l c ( 可编程控制器) 梯形 图组态。入机界面生成软件就叫工控组态软件。其实在其他行业也有组态的概念，人们 只是不这么叫而已。如a u t o c a d ，p h o t o s h o p ，办公软件( p o w e r p o i n t ) 都存在相似的 操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程 序。组念形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。但是不同之处在于，工 业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。组态工具的解释引擎，要根据这些组态结 果实时运行。从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。 虽然说组态就是不需要编写程序就能完成特定的应用。但是为了提供一些灵活性， 组态软件也提供了编程手段，一般都是内置编译系统，提供类b a s i c 语言，有的甚至 支持v b 。 目前看到的所有组态软件都能完成类似的功能：比如，几乎所有运行于3 2 位 w i n d o w s 平台的组态软件都采用类似资源浏览器的窗口结构，并且对工业控制系统中的 各种资源( 设备、标签量、画面等) 进行配置和编辑；都提供多种数据驱动程序；都使 用脚本语言提供二次开发的功能。 - 6 大连理工大学硕士学位论文 3 1i f 组态软件介绍 i f i x 。是i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 自动化软件产品家族中的h m i s c a d a 最重要的组 件它是基于w i n d o w s n t ，2 0 0 0 平台上的功能强大的自动化监视与控制的软件解决方 案。i f i x 可以帮助您精确地监视、控制生产过程，并优化生产设备和企业资源管理。它 能够对生产事件快速反应，减少原材料消耗，提高生产率，从而加快产品对市场反应速 度。生产的关键信息可以通过i f 贯穿从生产现场到企业经理的桌面的全厂管理体 系，以方便管理者做出更快速更高效的决策，从而获得更高的经济效益。 全面支持w i n d o w sn t 及w i n d o w s2 0 0 0 平台；支持w i n d o w s2 0 0 0 终端技术 ( t e r m i n a ls e r v e r ) ，支持基于因特网的远程线组态；即插即解决结构及c o m d c o m 组件技术，全面支持a c t i v e x 控件；安全容器的专利技术，保证系统稳定运行；功能强 大的微软标准描述语言，嵌入式v b a ( v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n ) ；标准s q l o d b c 接 口，直接集成关系数据库及管理系统；真正的实时的客户服务器模式允许最大的规模 可扩展性：多重冗余支持：s c a d a 冗余，通道冗余，l a n 网冗余，控制器冗余，客户 端冗余：调度处理器使任务可以基于时间或事件触发，根据需要在前台或后台运行：先 进的报警和信息管理，提供无限制的报警区域和报警计数器，报警过滤和远程报警管理 等功能；高度免编程关系数据库引擎v i s c o n x 控件集。 下面从图形及组态方案、数据点管理、网络功能、通信功能、管理方面、加锁设计 等六个方面作以详细地介绍。 1 ) 图形功能： i f i x 的图形功能很强，支持多种图形格式，其追加的图形库，内容丰富，解决了原 来图形过大的问题。可同时使用2 5 6 种颜色，其中有6 4 种颜色可用彩虹色调色，组成 各种调色方案，嵌入图形中不会因放大缩小而失真。组态中提供树形结构图，能够浏览 所画画面中的所有图形对象。组态信息，提供了全局性的变量组态方案，供画面组态调 用，从两实现一改全改的功能，而且全局性的变量并不占用t a g 点，对于画面中g r o u p 组内的对象组态并不改变，使状态变化丰富多彩，点数的扩展功能很强，有全面解决扩 展点的报警、报警记录、历史记录的方法，有查找替换功能，可以替换整个图画以及画 面中的对象的属性、组态点信息，对于同类型物体，避免重复组态。内嵌v b a 具有自 己的内部函数，又有广泛的v b 函数，功能扩展更为有利。支持双向o p c ，支持所有类 型的a c t i v e x 、o l e ，对不健全的控件所引发的错误进行保护，对控件的属性操作完全 控制。编辑与运行是切换进行的，这有利于对现场生产安全的保障；有独立的报警监视 7 基于i f i x 的铝粉氮气雾化分级过程监控系统设计 程序，支持在线修改，具有画面分层功能，运行时可以根据程序很方便地更换对象的连 接数据源，可以使控制更灵活。 2 ) 数据点管理 i f 提供了统一环境进行数据点的定义，而且提供了很多的数据类型，有很多现成 的功能块：历史记录块、趋势块、计算块、p i d 块、计时块等。数据点管理是独立于画 面运行的，直接反映现场信息，数据点一经设定就可以立即反映现场状态( 如果通信是 成功的) 。i f i x 提供了数据管理库的输入、输出功能，可以把t a g 信息输出到e x c e l 这样一个网格文档操作最方便的工具中，可以在e x c e l 中方便地完成繁琐的t a g 点定 义设置工作，再从e x c e l 回输到数据库中来。 3 ) 网络功能 i f i x 是基于结点的，寻找的是节点名，只要物理上保持联结就可以自动寻找网络结 点，不必人工设定，是第一个完全基于c l i e n t s e r v e rh m i 软件，具有c s 架构软件的所 有功能，可以监视远程节点的所有数据点而不用增加任何的 r a g ，可以在线增加、修 改、删除远程节点中的数据库点，真正实现远程组态。远程拨号修改现场数据库画面， 对网络上任何节点数据库点的修改都是完全在线的，不用重新启动。其画面可以通过 i n t e r a c t 用正浏览器浏览。 4 ) 通信功能 i f i x 是基于组件对象技术( c o m 、d c o m ) ，几乎针对工业应用的所有硬件都有接 口，实用于现场，应用上稳定性好。其通信设计都很方便，打通通讯相对比较容易。 5 ) 管理方面 安全管理：在工程管理上能满足工业生产的级别管理，是面向操作人员的级别控 制，但对操作系统的安全防护上，如不能重启动( 锁o x l a l t d e l 、w i n d o w s 锄，i f i x 只 要直接组态( 设置) 就可以不重新启动软件即可生效。 报警管理：i f i x 采用的是控件组态方式，相对灵活一些。i f i x 还提供了一个历史 报警的记录阅读程序，这里同时包含着登录操作的记，i f i x 有自己的a l a r mo d b c 。 报表方面：i f i x 有内嵌的v b a ，带有s q l 语言，全面支持a d o ，r d o ，所以对 于常用的办公软件如o f f i c e 以及一般的数据库软件如s q ls e r v e r 、a c c e s s 、o r a c l e 、 f o x p r o 等都能很好的访问和操作。 加锁方法：i f i x 采用硬件狗。由于操作系统( 软件) 自身的稳定性不好所以使用软 狗总给人一种恐院。 6 ) 先进技术 8 大连理工大学硕士学位论文 由于最终用户和系统集成商所需的解决方案变得越来越复杂，预期每个客户的不同 需求变得更加困难。面对这些变化，i f i x 中加入了下列的工业标准技术：o l ef o r p r o c e s sc q m r o l ( o p c ) ，v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n s ( v b a ) ，a c t i v e x ，以提供一个强大 的开发环境。达到用户的特殊需求。 o p c 是一个软件标准，它可以使自动化应用程序方便地读取工业企业的工厂级数 掘。i 基于我们在创办o p c 任务队伍中的活跃角色，我们领导着o p c 的开发，由一批处 于领导地位的工业自动化供应商组成的基金会推动着这一基于o l e 通迅标准的发展。 o p c 的目标是基于m i c r o s o f t 的组件对象建模( c o m ) 技术定义一个标准接口，允许自 动化和控制应用程序、控制设备、以及商业和办公应用软件之间相互操作。 使用o p c ，i f i x 工作台能与任何本地o p c 服务器直接通迅。通过使用数据服务器 安装程序，能给i f i x 结点添加一个本地o p c 服务器。这个应用存放在d y n a m i c s 目录 下，从有效的i f i x 数据服务器列表中添加、修改和删除o p c 服务器。要了解关于使用 数据服务器安装的更多信息，请参阅程序的在线帮助。 工作台不能直接的与远程o p c 服务器通迅。如果需要一个远程的o p c 服务器通 迅，请使用o p c 客户端驱动程序。该驱动器与任何本地或远程服务器通信，且把信息 储存在过程数据库中。当o p c 客户端驱动程序与一个远程o p c 服务器通迅时，它将使 用m i c r o s o f t 的分布式组件对象模型( d c o m ) 来建立连接，工作台不支持使用d c o m 直接与一个远程o p c 服务器相连。要了解关于使用o p c 客户端的更多信息，请参阅驱 动程序在线帮助。通过从y o 驱动程序和o p c 服务器c d 光盘的安装，能获取o p c 客 户端驱动程序。 v b a 是i n t e l l u f i o nd y n a m i c s 完全内置的一个强有力的编程工具，可以快速方便地 生成自动的操作任务和自动化解决方案。v b a 脚本可以根据需要写得简单或复杂， i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 可根据需要适应自动化策略。它的强大和易用的开发环境允许重新 使用现有的v i s u a lb a s i c 编码。 v b a 替代了以往f i x 的脚本语言，提供了一个千百万v b 开发者非常熟悉的完整 的集成开发环境。它提供了对i n t e l l u f i o nd y n a m i c s 组件和外部数据及对象无限制的读取 和扩展能力。i n t e l l u t i o nd y n l i c s 的v b a 工具包括以下特性： 可以访问所有列出的i n t e l l u t i o n d y n a m i c s 对象的属性、方法和事件。 支持多种数据源，包括i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 过程数据库、任何o p c 服务器、其 它对象的属性和s q l 数据库。 o d b c 的支持。 9 基于i f l x 的铝粉氮气雾化分级过程监控系统设计 a c t i v e x 控件支持。 v b a 脚本生成向导及i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 命令可以帮助为常用任务自动生成程 序代码。 第三方a c t i v e x 控件的安全容器。 i n t e l l u t i o n 工作台提供了访问v i s u a lb a s i ce d i t o r ( v b e ) ，一个内置编辑器和调试 器，允许观看、停止、暂停和恢复当前程序的运行。在v b e 中，可以对所有的 i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 对象生成v b a 形式，获得任何有效数据源，使用对象浏览器显示 并调试脚本。可以使用v b a 为工具条按钮写程序，还可以为s c h e d u l e r 的调度任务入口 写程序脚本。 i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 为公共全局子程序提供了一个可在一个地方修改的全局库。它 提供对数以千计的商业对象和a c t i v e x 控件的完全支持。 i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 的v b a 工具包括强有力的查询和替代特性，高速保持特性大 大减少文件检索时间。增强的剪切和粘贴特性能复制所有窗体、方法和脚本，这些增强 的特点能显著地减少开发时间和增强系统的总体性能。i n t e u u t i o nn y l l a m j c s 独无二的 结构极大地增强了v b a 的性能和速度。 a c t i v e ? ( 是由微软发明的一种编程技术，允许用不同编程语言生成的软件组件在一 个网络环境中互相作用。它是从o l e 的开发标准演化过来的，在最近几年中，对象的 连接与嵌入的概念已经发展得很广泛。i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 就是一个a c t i v e x 控件的容 器。 与o l e 类似，a c t i v e x 是建立在c o m 编程模型上的，支持对软件组件的全面集 成。它支持分布式c o m ( d c o m ) ，在分布式网络上集成同样的组件，包括i n t e m e t 和 i n t r a n e t 。然而a c f i v e x 大小和速度已被优化，它允许开发者使用这个复杂的o l e 接口 子设备来创建交互的应用程序。a c t i v e x 允许任何第三方开发的o c x ( a c t i v e x 控件) 与i n t e l l u t i o n 所创建的对象一样工作。 为了保护系统不受a c t i v e x 控件可能存在问题的影响，i n t e l l u t i o nd y n a m i c s 提供了 安全容器技术。与其它支持a c t i v e x 控件的系统不一样，如果在i n t e l l u t i o ni 加a m i c s 运 行时，一个a c t i v e x 控件出错，此出错控件将被封闭，而系统将继续正常运行。使用了 安全容器，对于控制过程来说，没有数据的丢失或冲突。 1 0 大连理工大学硕士学位论文 3 - 2 其它几种典型组态软件与i f l x 的性能比较 g e 公司的c i m p l i c i t y 、w o n d e r w a r e 公司的i n t o u c h 以及s i e m e n s 公司的w i n c c 与 i n t e l l u t i o n 公司的i f i x 作以比较，这其中i n t e l l u t i o n 公司和w o n d e r w a r e 公司是专门从事 监控软件工作的，在市场占领绝大一部分份额；c i m p l i c i t y 和w i n c c 是g e 和s i e m e n s 公司自动化产品的配套产品，正努力推向市场。下面就把这几种主要软件从图形及组念 方案、数据点管理、网络功能、通信功能、管理方面、加锁设计等六个方面作比较。 1 ) 图形功能： c i m p l i e i t y ：图形功能最为强大，国库图形丰富多彩，它支持从画面到画面包含对 象的颜色渐变，这是目前其他监控软件都不具备的功能，只是对插入的对象一定要进行 格式转化，不然会有死机现象。一个画面一个进程，运行脚本是多线程的，所以图画虽 然大，但运行速度很快。具有基于对象链接的拷贝功能，可以像i f i x 一样避免对同一 对象在多个画面中出现时修改的多次进行，但存在着运行时母板必须处于激活状态的缺 憾。编辑与运行分开，有独立的报警、历史趋势运行管理程序，内嵌v b a ，具有自己 的内部函数，又有广泛的v b 函数，组v b a 与通用运用方式不一样，支持a c t i v e x 、 o l e 插入，但对控件其中的一些属性进行了锁定。点的扩展功能与i f i x 一样强大，用 之不竭的虚拟变量并不占用点数，但对于扩展点的报警设定比较难解决，输出问题，历 史记录是没问题的。对数据节点的修改不是在线的，必须先停止工程，再启动工程。支 持多条件组态，为组态方案提供了很好的解决方法。 i n t o u c h ：图形界面的美观性较差，粘贴位图操作较为繁琐，且引入的图形放大后 的变形很大，自配的按钮文字不能变色，实现起来比较费事。支持a c t i v e x 控件，但不 具有第三方控件的出错保护，不健全的控件会造成系统出错。采用有限的内部函数，其 功能也只是常用监控的功能，复杂一点的功能如报表就只能借助于其他工具。无论是否 i o 点，包括全局变量，都占用t a g 点数，点数的扩展只局限于模拟量读入，按位分 解，比起i f i x 、c i m p l i c i t y 显得小气得多，常常会让设计者因为点数的不足而窘迫。支 持组态对象的查找、替换功能。对象组合上存在着组合后原单个物体的组态都将消失、 使得在状态变化设计上得另谋出路。 w i n c c ：图形功能如i n t o u c h 一样，调色板中可以同时使用的颜色有1 6 种，提供 的图库有限、不支持a u t o c a d 的图形格式，点数的扩展也同i n t o u c h 一样，只有模拟 量读入，按位分解，w i n c c 提供公开的位操作手段，可以对模拟量中的位进行读取并 进行报警设定，但没有直接的方法进行历史趋势记录，也没有直接的方法对位进行修 基于i f i x 的铝粉氨气雾化分级过程监控系统设计 改。有双向o p c 支持，支持a c t i v e x 。使用内部语言，环境如同c 语言。同样使得其 功能扩展变得容易。 2 ) 数据点管理 它们都提供了统一环境进行数据点的定义，i n t o u c h 与c i m p l i c i t y 提供了为数不多 的几种数据类型，但c i m p l i c i t y 提供了对监控点的采样处理技术，没有别的功能块； w i n c c 数据类型相对多一些，而i f i x 提供的数据类型最多，有很多现成的功能块；历 史记录块、趋势块、计算块、p i d 块、计时块，这对于设备运行时间计算，数据转化等 工作可以不必在画面中去做，同时i f i x 还提供十多种信号发生器，在调试中帮助很 大，实现非常方便。4 种软件中i f i x 的数据点管理是独立于画面运行的，直接反映现场 信息，数据点一经设定就可以立即反映现场状态( 如果通信是成功的) ，这是其他3 种软 件所不具备的特点。c i m p l i c i t y 另外提供了一个查看点的信息平台，在运行时可以用来 监视点状态，编辑时可以用来查看点组态信息，实现组态的替换。i f i x 、c i m p l i c i t y 都 提供了数掘管理库的输入、输出功能，可以把t a g 信息输出到e x c e l 这样一个网格文 档操作最方便的工具中，可以在e x c e l 中方便地完成繁琐的t a g 点定义设置工作，再 从e x c e l 回输到数据库中来。由于受工程属性的影响，c i m p l i c i t y 在读回数据时总存在 一点问题。 3 ) 网络功能 所有这些监控软件都有网络功能，但性能上差别比较大，w i n c c 、c i m p l i c i t y 与 i n t o u c h 基于工程的，在网络上寻找的是工程名，而i f i x 是基于结点的，寻找的是节点 名，w i n c c 、c i m p l i c i t y 、i n t o u c h 都有较为复杂的参数设定，而i f i x 只要物理上保持 联结就可以自动寻找网络结点，不必人工设定，是第一个完全基于c l i e n t s e r v e rh m i 软 件，具有c s 架构软件的所有功能，可以监视远程节点的所有数据点而不用增加任何的 t a g ，可以在线增加、修改、删除远程节点中的数据库点，真正实现远程组态。所以远程 拨号修改现场数据库画面，对网络上任何节点数据库点的修改都是完全在线的，不用重 新启动。w i n c c 、i n t o u c h 、c i m p l i c i t y 无远程组态功能，只有本地组态、网络拷贝到远 程节点，对数据库点的任何修改，必须重新启动才有效。i f i x 、c i m p l i c i t y 都可以通过 i n t e m e t 用i e 浏览器浏览。 4 ) 通信功能 w i n c c 与c i m p l i c i t y 分别是西门子与通用电气公司推出的适用于配套产品的监控套 装软件，因此所支持的硬件( p l c ，d c s ) 是有限的，而i f i x 、i n t o u c h 是基于组件对象技 术( c o m ，d c o m ) ，几乎针对工业应用的所有硬件都有接口，是专业从事监控软件的公 1 2 大连理工大学硕士学位论文 司，更实用于现场，应用上稳定性更好。其通信设计都很方便，打通通讯相对比较容 易。 5 ) 管理方面 安全管理：在工程管理上都能满足工业生产的级别管理，是面向操作人员的级别控 制，但对操作系统的安全防护上，如不能重启动( 锁c t r la l td e l 、w i n d o w s 键) ，i f i x 只 要直接组态( 设置) 就可以不重新启动软件即可生效。其他软件有较为复杂的操作、设 定，而且还要系统重新启动方起作用。 报警管理：g e 的c i m p l i c i t y 相对来报警功能最全，因为它同时拥有独立的报警管 理器和报警控件，但它不提供报警的分区管理。i n t o u c h ，i f i x 采用的是控件组态方 式，相对灵活一些。i f i x 还提供了一个历史报警的记录阅读程序，这里同时包含着登录 操作的记录。c i m p l i c i t y 、w i n c c 、i n t o u c h 都有自己的记录，没有直接提供阅读这些记 录的工具。c i m p l i c i t y 和i f i x 都有自己的a l a r mo d b c 。 报表方面：由于c i m p l i c i t y 和i f i x 有内嵌的v b a ，i f i x 还带有s q l 语言，全面支 持a d o ，r d o ，所以对于常用的办公软件如o f f i c e9 7 以及一般的数据库软件如s q l s e r v e r 、a c c e s s 、o r a c l e 、f o x p r o 等都能很好的访问和操作。而w i n c c 使用的是s y b a s e 的s q la n y w h e r e 作为其o d b c 组件，也只依赖于这一产品。l n t o u c h 没有直接的数据 库操作工具，它使用自己的s q l 函数实现数据的输入输出。后两种在面对综合管理时 就明显没有前两种方便。 加锁方法：i f i x 采用硬件狗，i n t o u c h 采用硬狗结合软权( 可复制) ，w i n c c 采用软 盘授权( 不可复制) ，c i m p l i c i t y 采用算法控制。由于操作系统( 软件) 自身的稳定性不好， 所以使用软狗总给人一种恐慌。授权软盘的损坏和系统的崩溃，会使设计人员和现场运 用造成很大麻烦。c i m p l i c i t y 的整个授权过程很繁琐。对于软盘授权方式，即一旦授 权，只能做授权以内的工作，w i n c c 可以进行有限时间的修改。 3 3 组态软件的发展趋势 1 ) 数据采集的方式 大多数组态软件提供多种数据采集程序，用户可以进行配置。然而，在这种情况 下，驱动程序只能由组态软件开发商提供，或者由用户按照某种组态软件的接口规范编 写，这为用户提出了过高的要求。由o p c 基金组织提出的o p c 规范基