InTouch在水处理系统中的应用
1．前言 根据巴陵股份技字（2000）22号文，于2000年9月成立改造组对尿素产品部水处理PLC控制系统进行改造。通过去兄弟单位学习和调研，考虑到公司内部局域网和ERP系统的建立，适应现代网络控制，决定控制站选用美国通用电气公司GM FANUC的90-30PLC及其软件LOGICMASTER，操作站选用DELL工控机，软件方面选用WINDOWS NT 和INTOUCH7.0。在此我只针对INTOUCH7.0的特点及其在水处理中的应用开发进行介绍。 2．InTouch的特点 InTouch是美国Wonderware公司开发的世界上第一个集成的、基于组件的MMI系统——FactorySuite 2000中的一个核心组件。它具有世界领先的HMI（人机接口界面）和面向对象的图形开发环境，便于高效、快捷地配置用户的应用程序。目前，有很多工控组态软件，如InTouch 、iFix、LabView，国产的有“组态王”、“世纪星”等。InTouch和这些软件相比，主要特点是： 1、在性能上，InTouch对核心代码进行了优化，运行效率比较高。经过了完备的测试和运行考验。目前世界上有12万套以上的InTouch系统在运行，因而该软件的可靠性和稳定性是非常高的。 2、最大限度的开放性。InTouch的运行环境是Win98/95/NT，基本的通讯格式包括“快速DDE”和SuiteLink。其中, 快速DDE兼容微软的DDE，因此许多Win95/98/NT下运行的软件都可以与InTouch直接通讯。为了与其他设备通讯，InTouch有600种通讯协议转换软件（I/O Server），可以与不同的设备通讯，特别是在与PLC的通讯方面。包括：Siemens、Modicon、Opto 22、square D、ABB、GE等。甚至，也可以利用第三方Server。InTouch还提供了一个工具软件，帮助编写通讯协议转换软件。 3、 网络功能。InTouch支持微软的各种网络，组网非常简单。它具有强大的网络功能，通过传统的DDE和扩展的NetDDE的方式，可与本机和计算机中的应用程序实时交换数据。同时，它支持通过ODBC访问各种类型的数据库，便于系统的综合管理。 另外，它支持标准的ActiveX技术，使得用户可以轻松地为自己的应用程序开发各种网络多媒体功能。 4、数据库功能。InTouch除了自身带有数据库以外，还支持SQL语言，可以方便地与其他数据库连接。 5、 易使用和掌握。InTouch的编程因为方法非常简单，所以多称为组态，是面向非计算机专业的工程人员，任何专业的工程技术人员和维修人员都可以掌握。一方面缩短了应用开发周期，另一方面方便了用户修改和开放上位软件。 6、 InTouch提供了各种强大功能，通过组态完全可以满足用户在操作、显示、记录上的各种特殊要求。 7、InTouch有多种绘图工具和丰富的图形库，可以做出非常易于操作和漂亮的画面。它在报警和历史趋势方面的功能，极大地方便了对系统的监控。 基于以上原因，我们选择InTouch作为操作站软件的开发工具。 3．系统简介 系统配置如图1所示。系统构成分为三个层结构：上级管理操作层由两个操作站和调度系统构成；下层的PLC控制层由CPU，通讯模块机I/O模块组成；采用最通用的以太网，整个系统具有优良的扩展性，在各个层次上用户可以自由扩展，上层可随意增加操作站，数据库节点和管网通讯结点等；下层可以继续加中间为通讯层，是一个典型的集散控制系统。 4．软件设计 4．1画面组态 首先进行标记名字典定义。在InTouch中，数据主要分为内存型和I/O型。其中，内存型数据为InTouch程序内部定义的变量（如年，月，日），I/O型数据的来源一般为计算机结点或本机运行的程序（如I/O Server），生产现场的所有数据就是I/O型，若要在操作站的动态画面上显示，就必须在标记名字典中定义，且与控制站（PLC）的内部地址一一对应。 接着共设计了20余幅操作画面，包括流程体画面、报警画面、流量和液位趋势图画面、PID调节画面、退出和登录画面、硅量和监控数据显示画面等。工艺人员能构造操作画面上直观地看到工艺流程，能及时发现异常现象。对重要阀门设置了手动开关按钮，能够在控制室内手动开关重要阀门，保证系统的安全运行。所有的工艺操作度可用鼠标在相应的画面上进行，操作方便，界面友好。各阀们的开关状态在画面上用不同的颜色区分，即绿开红关。 四套PID调节系统原采用KMS调节，现改造为利用PLC中的PID模块控制，在InTouch中设置调节画面，画面上除保留KMS面板上的各项功能外还设置了趋势画面，通过调用趋势图可进行参数整定及查看各参数的历史。在画面上可直接修改调节器PID参数及正反作用。 4．2数据通讯 在InTouch中，内存型数据为InTouch程序内部定义的变量，不需要通过I/O Server即可进行访问；I/O型数据的来源一般为计算机结点或本机运行的程序，这类数据由InTouch通过NetDDE或DDE的方式获得。 在本系统中，操作站采集控制站（PLC）中来自现场的数据，经过处理，将控制命令传给控制站，以此监控生产过程。然而，通常操作站无法直接从控制站中取得数据，这时需要一个通讯接口——I/O Server。由于，本系统操作站与控制站之间通过以太网进行连接，并且控制站为GE 的PLC，因此应该选用GE型号的I/O Server。假设控制站（PLC）和运行I/O Server的计算机的IP地址分别为202.202.202.1、202.202.202.10、202.202.202.20，则I/O Server中Topic Definition的设置为： Topic Name——Series90（任意定义）； IP Adrress——202.202.202.1（PLC的地址）。 Program Name——-PROJECT 这样，I/O Server就可以从下位机取得数据了。而要让InTouch从I/O Server中取到正确的数据，还必须为每个I/O变量定义Access Name： 其中，Access Name可任取，如PLC，其余参数分别为： Node Name——202.202.202.20（I/O Server所在结点的IP地址）； Application Name——GEHCS（GE Ethernet的程序名）； Topic Name——Series90（I/O Server中定义的Topic Name）。 4．3系统监控 系统发生报警时工控机发出报警声，点击操作画面上的报警灯进入报警画面可看到具体报警内容。并且所有发生的报警均有48小时的历史记录。InTouch可以为每个数据定义它的报警信息，模拟量还可定义高、低、高高、低低报警值，并且可以通过条件脚本或、数据值改变脚本和用户编制的快速脚本处理各种报警信息，如弹出报警窗口或声音提示。例如，要监控阴床硅量过高的情况，就可以定义一个motor1.HiStatus的条件脚本，并在On True脚本框中写上： 4．4系统安全 系统安全问题是每一个操作站软件设计人员必须考虑的，Windows NT操作系统本身稳定可靠，具有很高的安全性，InTouch可以通过帐号管理机制，限制不同人员的访问权限，来实现系统安全。 在本系统中,我们共设置了三个级别的访问权限，分为工程师级、仪表工级、操作工级。工程师级的权限最高,可以修改系统参数，画面组态；退出InTouch；实时监控。仪表工级可以修改参数；实时监控。操作工级的权限最低，只能实时监控。登录之后的操作员拥有自己的访问级别（$AccessLevel），决定了他对操作站软件的操作权限。比如，某些重要参数（如PID参数）的修改只能让仪表工级以上级别的人（$AccessLevel>6000）操作，则可在按钮动画链接的Miscellaneous\Disable（on）属性的条件表达式中写上$AccessLevel<6000。这样，没有登录或访问级别不够的人就无法触发此按钮了。 5．方案总结 以上是本系统操作站软件设计的基本框架，可以看出，通过与InTouch相结合，软件不仅在设计和实现上非常简单，而且在功能上也十分强大，同时又具有较高的性能和稳定性。并且，对软件的维护和升级也比较方便。改造于2000年12月21日完工，交付工艺使用，使用至今，从整体布局，系统配置，操作性能，操作人员均反映非常好，系统运行也很正常，改造取得成功。
