一、系統特點與要求
　　
　　打葉復烤線是用來對煙葉進行加工，使其滿足存儲與制絲的工藝要求，是為卷煙企業提供煙葉原料的關鍵工序。生產線分為預處理段、打葉段、復烤段、除塵段。各段共同組成煙葉生產流水線。整條生產線設各繁多，分散，分布時變參數多信息交互量大是復雜的生產過程系統。因此需要構建SCADA系統以實現對煙葉生產線數據的檢測與控制。系統應該達到的總體要求是：
　　
　　1）為滿足系統的實時多任務監控需求，系統要有高可靠性，數據交換要決速，抗*力強，要采用分層控制方式關鍵部分采用冗余技術。
　　
　　2）具有良好的圖形界面，能夠動態，直觀地反映整條生產線的工藝流程，設各狀態便捷的操控界面，完善的報警功能，以及完善的趨勢分析等。
　　
　　3）生產線分為多個工序段，為了生產協調需要能夠實現多用戶，多點分布監控，有利于現場各工序點及時、快速對生產狀態作出反應。
　　
　　4）要能實現生產管埋功能，監控數據庫和管理數據庫之間的數據交換。并可通過ODBC.SQL等技術與管理層數據庫進行數據交互。
　　
　　二、系統設計
　　
　　SCADA監控系統總體結構采用PC+Ethernet+PLC+IN-TERBUS模式構建，系統分為：設備層、控制層、監控管理三層網絡，監控管理層根據工業Ethernet協議構建，PC通過交換機組成局域網，實現客戶／服務器分布式監控、管埋控制層采用INTERBUS現場總線（FCS）連接PLC、分布式I/O.FCS儀表構成控制網：設各層包括各種傳感器和執行器2.1PLC+INTERBUS現場總線
　　
　　控制器采用德國Phoenix公司PC-BASE主控器RFC430，它集成了工業Ethernet網接口，RS-232和INTERBUS現場總線接口，通過INTERBUS總線與遠程分布式站點件進行數字化信息交換同時通過Ethernet網與上位監控系統連接，實現了工業Ethernet和FCS耦合。RFC430控制器1k字指令執行時間為0.1ms，保證控制的實時性。控制程序采用Flash卡存儲，防止數據的丟失。采用符合IEC1131-3標準的PCWORX控制軟件開發了功能塊圖（FBD）程序，實現了各段工藝流程控制.
　　
　　INTERBUSFCS，采用集總幀傳輸協議，有效數據傳輸率高達52%，掃描4096I/O點的時間僅為7.8ms（500Kbps）。而且INTERBUS采用了光纖傳輸，降低了電磁干擾造成的故障：同時INTERBUS具各強大的故障診斷功能因此滿足了系統下位控制實時性、可靠性的要求
　　
　　由于采用了FCS技術，減少了現場布線，降低了安裝成本，系統擴展性好。5套RFC430控制器（用于相應的工藝段控制）設置于主控柜內；根據現場設各分布需要，就近安裝控制子站用于現場設各信號的采集、控制。子站采用終端IBSST24BK-LK模塊（相當于遠程和本地網的交換樞紐，完成數據轉換），連接到INTERBUS總線，同時在本地子站掛接各種I/O模塊，其處理的信號類型包括4-20mA，110V，熱電偶、熱電阻等標準信號.
　　
　　由于INTERBUS總線開放性，大量選用了符合INTERBUS標準的Lenze變頻器，ABB的軟啟動器、紅外水分儀，E+H的電磁流量計等，它們通過INTERBUS光纖接口模塊直接掛接到INTERBUS總線上，實現了儀表設備所有參數數據的全數字式采集和設置，充分發揮了智能儀表的分散控制功能；大大減少了信號遠距離傳輸造成的衰減和干擾口適應了復烤線控制器件多，位置分散、易受干擾的特點。由于下位控制系統的*性為上位監控提供了可靠、的數據支持。
　　
　　2．PC+Ethernet網
　　
　　根據生產的需要在每個關鍵工序段設置監控站對本段設備進行的現場監控；同時在中控室對整條生產線進行集中監控。實現了多用戶、集中／分布式監控。在中控室，配置兩臺高性能監控數據庫服務器，通過NCRLifeKeeper雙機容錯軟件包和磁盤陣列實現雙機熱備容錯，以防止數據受到意外事故，造成數據丟失口其型號為IBMNetfinity5600選用兩臺監控計算機分別用來對生產線的前／后段進行集中監控。主機采用IBM電腦，SONY21寸高清晰顯示器。同時在工序段現場設置7臺ICP工控機。并增加管理、編程計算機對控制系統進行編程、故障診斷、設備管理。通過UPS對服務器、監控計算機、主控器、報表打印機HP8550DN進行單獨供電，防止掉電造成生產停機。
　　
　　在中控室放置一臺ForeSystemESX3000交換機，負責連接5套InterbusFCS系統、監控機、服務器、管理、編程計算機。并采用4臺CISCOCATALYST2950交換機，負責連接各工序段的現場監控站、新增鋪把、精選、環境除塵、潤葉PLC.形成一個完整的監控網絡由于采用了工業Ethernet交換網技術，降低了網絡負荷，減少對網絡資源爭奪造成的沖突，通信的“確定性”和實時性得到保證。
　　
　　根據監控系統的各種參數指標和控制要求，服務器數據庫采用MSSOLServer2000.它擔任整個網絡系統的據服務工作，構建客戶／服務器結構。監控軟件采用澳大利亞悉雅特公司Citect工業組態軟件進行開發，運行于Windows2000平臺。Citect組態軟件由ConfigurationEnvironment（組態環境）和RuntimeSystem（運行環境）兩部分組成。
　　
　　3.通信方式
　　
　　Citect和RF430主控器采用了OPC方式進行通信，在數據庫服務器運行PhoenixContact公司的InterbusOPCServ-er：通過它來訪問控制器RF430上需要監控的數據，所有Citect監控程序作為其客戶端.client利用DCOM技術，通過局域網對運行于Windows/2000平臺的OPCSERVER進行數據訪問，實現服務器和客戶端數據的透明訪問。OPCServer為基于Windows的應用程序Citect和PLC控制程序建立了橋梁，實現了數據的開放和互操作。
　　
　　OPC使Citect監控與RF430控制程序的數據通訊非常方便、可靠。OPCServer根據配置變量表，循環訪問的PLC.并緩存所獲得的變量；同時客戶端Citect與緩存進行數據交換，即可實現數據的實時交互。OPC通信方式數據刷新率很高，響應能力強。（如監控變量分為tPD/DA和CSV兩種。其循環更新時間對tPD/DA為1000Byte小于50ms，對csv變量1000Byte小于500ms.）保證了數據的更新速度，滿足了監控和下位控制系統實時通信要求。
　　
　　對于新增PLC由于監控點數較少，采用以太網直接通信方式，在西門子S7-300端增加CP343-1Ethernet模塊GE控制器端采用CCM通信模塊，通過交換機實現和Citect監控系統的數據通信。原監控系統實際點數為2700多點，選用了3000點檔的*。為節約成本并未升級組態軟件點數。采用軟“壓縮”和軟“解壓縮”也同樣解決由于新增PLC控制系統而造成點數不夠的問題口辦法是：先通過下位機PLC功能將點數壓縮，將個獨立的控制點組合為16個一組，及一個字，通過字進行通信，相當于16：1的壓縮比，然后在上位機Citect中將這些字信息解壓縮，及將這些字分解為有實際意義的位信息。如VarWord是由PLC傳送到上位機的一個包含16位信息的整形變量。因為數值量只有0，1兩種狀態，所以要判斷16位中的第n為采用下式：VarBit-n=VarWordBLAND（2n），BitAND是與運算指令，布爾型值，根據上式結果，即可執行相應的操作。節約了經費開支實現了同樣的控制。
　　
　　三、監控程序設計
　　
　　利用Citect為監控系統組態，使監控界面友好，易于操作，圖形形象豐富能以動畫的形式實時顯示現場設備的運行狀態并開發了完善的管理功能，方便了操作人員監控，減輕了其勞動強度。中控站完成生產線所有畫面的顯示與上位操作各現場工控機站分別完成每個工序段的監控。共開發了有70多幅監控畫面。
　　
　　（1）各段工藝流程圖
　　
　　包括打葉段的打葉、風分機組、煙葉輸送設備烤片機各區設備預處理煙葉解把、切尖、潤葉、加料設備的流程總貌圖。各工藝段又劃分為：設備動態顯示圖水分、溫度、加料、轉速控制調節圖變量趨勢畫面分析圖等。
　　
　　1）由于整條生產線使用了近400多臺各型電機并且電機又分為：變頻、軟啟動器、接觸器三種控制方式。如何快速、簡潔她反映各種電機的狀態，是系統開發的關鍵。對此我們采用了Citect的GENIES，SUPERGENIES（精靈、超級精靈）來實現。首先用超級精靈構建一個電機類，為該類添加各種屬性和方法：根據電機實際信號，通過顏色、文字來反映其的狀態，如故障、運行、停止等屬性手動啟／停等方法。然后建立精靈，它在畫面中代表電機的簡略圖，根據不同的顏色表示電機的啟／停、故障、隔離開關的閉／合。然后在精靈中編寫腳本，調用超級精靈（點擊精靈后彈出超級精靈，詳細反映電機狀態）。AssPopUp（“!mo-Tor＿Vf"，"空氣開關％”，“％隔離開關％”，“％運行指示％”，“％變頻器狀態％”，“％電機名稱％”“％電機號％”“％額定功率％”，“％額定電流％”）；!motor＿vf是被調用的超級精靈其后是電機的結構變量（相當于型參），對不同的電機實例賦予不同的實參，即可完成電機的類調用實現了類模塊化開發，大大提高了效率對于20多個“軟控制器”采用了同樣的方祛來開發包括控制器的狀態（MAN/AUTO），內／外控的切換、調節參數、SP.PV.OP值及實時調節曲線的顯示，并對SP/PV進行分析，以便及時進行控制參數調節以滿足控制工藝要求。
　　
　　2）利用趨勢圖可以直觀地分析設定量與被控量的關系，評估控制效果，并進行相應的調整應用Citect提供的大量內部函數，可實現了對趨勢圖靈活控制，如TrendSelectPen選擇要顯示的趨勢（TREND）變量；為用別的軟件分析當前的趨勢數據，編寫函數ExportFileButton把當前趨勢數據導出為CSV或dBASEⅢ格式文件，以便分析〔如SPC控制）、顯示和存儲TrnPrint實現趨勢圖的打印.
　　
　　（2）組合操作
　　
　　包括遠程、本地控制，單機、閉鎖、自動選擇，組合啟動／停止、煙葉進出儲柜選擇等功能。操作員通過監控計算機，選擇控制方式，發出指令到主控器，完成相應的操作如在監控畫面上按下“打葉段啟動按鈕”則調用Start-Dy（）函數，發出生產線啟動脈沖.IFMessage（"確認"，"起動打葉段嗎？"，33）=0THENDy_autostart=1；／／啟動變量SIeepMS（500）；//延時Dy_autostart＝0；//復位
　　
　　（3）報警功能
　　
　　報警包括開關量報警如：變頻器故障、空開跳閘、安全限位開關報警模擬量報警如：水分過高／過低，蒸汽壓力報警系統報警如通信I/OServer故障等。根據采集到的數據通過腳本進行判斷，如有異常情況，則進行的文字、語音提示。而且編寫腳本AIarmDspLast在主畫面醒目的位置顯示的報警.語音報警程序如下：
　　
　　tasknew（"soundtaskl"，""，8）／／觸發語音報警函數soundtaskl，參數8為調用模式
　　
　　FUNCTIONSoudtaskl（）DspPIaySound（"[run]：soundl.waV"，0）；//語音報警
　　
　　文字報警首先組態報警類別，包括報警文本顯示格式、故障發生／消除時間，報警設備、內容描述、確認顏色等，然后在類別中添加控制器中需要報警的變量.
　　
　　故障發生進行提示的同時把報警記錄存入ASCⅡ＿DEV類型設各ALARMLOG中，生產結束時觸發SOL腳本，通過ODBC方式把報警記錄存入服務器的數據庫中。以便將來查閱分析排除故障后，調用腳本來確認報警通過這些措施實現了決速、直觀的故障診斷為生產維護帶來了極大的方便：同時通過統計、分析歷史故障有助于設各故障的預防維護。
　　
　　（4）控制設備參數表
　　
　　用于設定各工藝段的煙葉的加工參數如：電子稱流量，煙葉水分、溫度、電機轉速等等。
　　
　　（5）管理功能
　　
　　主要利用CicodeEditor編寫腳本，實現煙葉生產相關的管理。
　　
　　1）由于加工的煙葉根據特性分為42個等級，對不同的等級需要采用不同的加工參數，因此建立配方數據庫，根據生產需要進行配方的查尋、調用、更改、增減。開發中采用了SQL腳本通過ODBC方式的訪問網絡數據庫SQLSERVER實現了煙葉加工的配方管理具體過程：首先在SQlServer中建立表PeiFang用于存儲煙葉加工配方參數，并在Cltect實時數據庫中組態dBASE數據表RECIPE.DBF，用于數據的轉存在打開配方管理的事件中調用函數OpenRecipeQ.獲得RECIPE.DBF的句柄hReclpe-DevOpen（"RECIPE0），然后調用函數UpdateForm（）用RECIPE中的數據更新參賽表配方選用事件調用Selec-tRecipe（）函數把參賽表直接賦給PLC用于實際生產配方查尋事件調用SearchFormQ函數根據查尋條件從表PeiFang獲取數據，存入RECIPE表中并調用函數UpdateFormQ更新參賽表，完成查尋配方更換事件調用函數UpdateReclpe（）。把現在生產所使用的配方參數，更新表PeIFahg，實現配方的更新杳尋流程如圖1，查尋分為煙葉配方號（NoFlag）、煙葉等級CGradeFlag）兩種方式SQLExec執行查詢hSQL為連接數據庫后返回的句柄QUERYSTR為查詢字符串UpdateForm腳本函數，用于更新配方顯示參數表。
　　
　　2）統計包括生產產量、有效作業率兩方面對每個班組產量統計，首先在控制程序中對動態電子皮帶稱煙葉重量脈沖累加，得到投料累計重量，利用腳本寫入數據庫而有效作業率是根據控制系統狀態（包括故障，生產，暫停）標志進行時間累加，并計算得到zui后對每個班的生產有效作業率，產量進行報表打印組態，作為班組考核依據.
　　
　　（6）系統的安全性
　　
　　為防止未經*的人員進入系統，進行操作、修改，設置了不同級別的操作權限，不同的用戶只能根據權限進行相應的操作本系統設置了系統管理員級、生產管理員級、操作員級、電氣修理員級四種不同的權限。管理員級、電氣修理員級可進行系統維護；操作員級進行日常的操作生產管理員級可以進行各種參數的設置。具體實現如下：首先在數據庫表vwUser中定義用戶名，密碼，權限。然后根據輸入用戶名通過SQL查詢其權限，對RCltect用戶權限級別設置，賦予登錄者不同的操作權限防止了無*操作同時對每臺監控機的所有操作時間、內容，操作人員編寫函數TransLog進行記錄，一但出現問題便于檢查通過這些措施，保證了系統的安全性。　　　　
　　四、結束語
　　
　　本監控系統自2004年8月在紅塔集團復烤車間投入運行以來，運行穩定、可靠、監控程序功能完善、有效、設計*。實現了煙葉生產過程的實時監控由于采用了Fcs+Ethernet的分級計算機監控系統，數據傳輸吞吐率、可靠性高、抗*力強系統設計、安裝、維護方便、靈活。