摘要:本文以韶关冶炼厂热风炉自动切换系统改造为例介绍了上位机和PLC相结合的监控技术在工业自动化改造中的应用。
关键词：上位机；组态
1 引言
工业生产过程的监控技术经历了一个较长的发展阶段。对生产设备的操作最早完全依靠人在现场手动操作每台设备，对生产状况的了解也只能靠操作者直接观察现场设备运行情况。随着自动化技术的发展，逐渐将生产的操作和监视集中到一个控制室内，利用仪器仪表和继电器，将现场的状况以电信号的形式传入控制室，通过指示灯、铃声、光字牌、显示仪表反映到仪表盘上。操作以按钮和开关的切换的方式，能进行远程操作。今天，计算机技术、网络信息技术和工业软、硬件的不断发展，出现了以上位机和下位机组成的监控系统，它能更生动、全面地反映现场信息，操作维护方便。其中，上位机有小型HMI、专用工控机、和工业PC机等种类。传统的由按钮、开关、模拟屏来操作的监控系统由于技术落后、操作不便等原因面临升级改造；以通用组态软件为开发平台，利用工业PC作为人机交互界面构成的监控系统是方案之一。本文将以韶冶热风炉自动切换系统改造项目来对此作一个介绍。
2 热风炉工艺简
介
热风炉是高炉系统的一部分，它是向冶炼过程中连续不间断提供一定温度热风的生产设备。热风炉的运行分燃烧、焖炉、送风三个状态；韶关冶炼厂（以下简称韶冶）共有三座热风炉，其生产状态轮流切换，采用两烧一送，保证不间断地向鼓风炉提供热风。燃烧过程通过空气与煤气以一定比例混合后在热风炉中燃烧，将热风炉中的蓄热材料（通常为耐热格子砖）加热，当热风炉达到一定温度时，结束燃烧；冷风进入热风炉，被加热成为热风后，向鼓风炉送风。
在每座热风炉的状态切换过程中，参与切换的有十个电气阀门和三个调节蝶阀，阀门的开启、关闭、开度都要按生产工艺要求顺序动作；同时还要对过程参数进行实时监控、记录历史数据，故障发生时要求有报警提示。
3 上位机系统配置
此次韶冶热风炉自动切换系统的上位机部分配置如下：
Pentium Ⅲ 戴尔工控机三台。
网络采用MODBUS PLUS现场通讯总线。
上位机通用组态软件IFIX3.0运行版三套。
其它网络组件：MB+线、屏蔽双绞线、光纤通讯线、光纤中继器、MODBUS PLUS网卡及驱动程序。
4 系统原理及功能说明
4.1系统结构
根据运行要求，在系统中配置了3台上位机，其中两台位于热风炉集中控制室，具有相同功能，互为冗余，可同时监控现场生产。当其中一台发生故障后，另一台可继续监控，使生产过程不间断；系统结构如图。控制室的两台上位机同时具有工程师站和操作员站的功能，通过不同的帐户名登录系统，享有不同的操作权限。以工程师帐户名登录享有最高权限，可以进行生产操作、修改程序和参数、设置安全权限等一切操作；而操作员只能对进行基本的生产操作，不能任意退出监控画面和其它修改、设置等操作。
另一台上位机作为远程监控站，位于全厂总控制室，将现场运行数据、曲线、状态反映到总控制室。该站只限于数据的读取监视，不能进行任何对现场设备的控制操作。
每台上位机要求安装有专用的MODBUS PLUS网卡，才能与总线交换数据。上位机各站间采用MODBUS PLUS通讯协议，通讯介质为屏蔽双绞线；上位机与MODBUS PLUS总线的连接为MB+线。远程上位机站与热风炉控制室距离较远，采用光纤为传输介质，所以在光纤两端还要加中继器。控制室的上位机站与PLC构成的下位机通过屏蔽双绞线进行通讯，与现场的设备进行互联。
4.2功能说明
上位机组态软件采用IFIX3.0运行版，该通用组态软件具有丰富的功能，在该平台上经过二次开发可实现操作命令接收与处理、实时数据接收及存储、报警处理、画面显示、动态数据更新、网络通信、操作权限管理、操作记录、报表生成等
在上位机上根据现场设备的位置和工艺流程，制作了热风炉系统的主要监控画面。在主监控画面上，可以显示需要的过程参数、热风炉的当前状态和各阀门的运行情况。另外还设计了实时曲线画面、历史曲线画面、报警画面、阀门信号一览画面，各画面间可自由切换，方便浏览。在操作上，设计了手动、半自动、全自动三种运行模式。点击画面上的阀门图标弹出操作对话框，可以进行单个阀门操作。
韶冶热风炉自动切换系统的上位机中对温度、流量、压力、阀门开度等重要生产数据实时显示，并且有趋势曲线显示，对生产的情况了解更全面。相应的历史数据可被保留300天，300天以内的数据可随时可以被调出、查看；同时还对生产数据自动生成日报表，并可打印，替代手工抄表。基于事件的报警机制，当触发报警事件后，报警一览表中显示报警有关信息；重要故障还有提示窗口弹出，同时有报
警铃声。为了保证运行安全，系统设有不同登录权限，未经**的操作将被禁止。系统还有打包备份功能，将开发定型后的程序用打包备份的方式存放在安全的地方，一旦系统因意外造成系统文件受损，可以恢复备份，修复系统。
5 结束语
本文详细阐述了由专用工业控制计算机、MODBUS PLUS现场总线及通用组态软件IFIX
3.0组成的热风炉自动切换系统。系统具有良好的人机交互界面，集成度高，操作直观、方便，改善了运行人员的劳动环境，提高了生产效率，并能实现工厂网络化、信息化，生产自动化水平大为提高。该系统现已成功通过调试交付使用，运行情况良好。本系统组建简单方便、功能强大，不仅适合于热风炉切换系统，亦可用于其它涉及顺序控制、过程控制的系统，具有较好的推广应用前景。
