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案例頻道 摘 要： PIMS是浙大中控技術(shù)有限公司在長期的工程實(shí)踐中逐步發(fā)展起來的一套計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。可以方便地構(gòu)造適應(yīng)自己需要的“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”，并且通過局域網(wǎng)或Internet，可以在任何地方訪問實(shí)時(shí)和歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，及時(shí)了解、評(píng)價(jià)生產(chǎn)情況和操作水平。其強(qiáng)大的功能，為企業(yè)生產(chǎn)過程管理和企業(yè)數(shù)字化工廠的實(shí)現(xiàn)提供了支持。
關(guān)鍵詞： PIMS；OPC；集散控制系統(tǒng)（DCS）
1 前言
PIMS（Process Informantion Manager System）過程信息管理系統(tǒng)，新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，他們具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好特點(diǎn)，通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。
浙大中控PIMS是基于OPC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與過程信息管理的通用軟件，OPC（OLE for Process Control——用于過程控制的OLE）是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由于OPC規(guī)范基于OLE/COM技術(shù)，同時(shí)OLE/COM的擴(kuò)展遠(yuǎn)程OLE自動(dòng)化與DCOM技術(shù)支持TCP/IP等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,因此可以將OPC客戶、服務(wù)器在物理上分開，分布于網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點(diǎn)上。能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編成方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡潔的是用方法，可以非常容易的實(shí)現(xiàn)和完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理的各項(xiàng)功能。
2 PIMS系統(tǒng)的架構(gòu)
2.1 傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)
傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)是一對(duì)一的系統(tǒng)，任何一種HMI等上位監(jiān)控軟件或其它應(yīng)用軟件在和某種硬件通訊時(shí)，都要開發(fā)出專用的驅(qū)動(dòng)程序，才能讀取數(shù)據(jù)。這樣，對(duì)于每個(gè)軟件來說如果有N個(gè)硬件要連入就要開發(fā)N個(gè)驅(qū)動(dòng)，如圖1所示，不但耗費(fèi)了大量的人力物力，而且不利于企業(yè)信息化的發(fā)展。
2.2 基于OPC的過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
基于OPC技術(shù)的過程控制系統(tǒng)可以完美的解決傳統(tǒng)方式的缺陷，不論多少個(gè)軟件對(duì)N種硬件只需要N個(gè)驅(qū)動(dòng)，如圖2所示。它可以從PLC，DCS等系統(tǒng)的物理設(shè)備獲取原始數(shù)據(jù)，為企業(yè)生產(chǎn)信息管理的實(shí)現(xiàn)提供了保障。
3 PIMS系統(tǒng)在我廠的具體應(yīng)用
3.1 PIMS系統(tǒng)的組成和功能描述
PIMS的基本功能是數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)交互。具體的說，數(shù)據(jù)通訊就是：1)從現(xiàn)場獲取數(shù)據(jù)并將它們加工成可利用形式的基本功能、2)向把需要控制的信號(hào)通過計(jì)算機(jī)直接發(fā)送到現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這樣就建立了控制軟件所需的雙向連接。
數(shù)據(jù)管理就是根據(jù)用戶的需要，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更深層次的加工，如量程變換、報(bào)警、統(tǒng)計(jì)、分析等。數(shù)據(jù)交互就是根據(jù)不同用戶的需求，把數(shù)據(jù)以不同的形式提交給用戶以實(shí)現(xiàn)交互，如現(xiàn)場操作工需要監(jiān)控，管理人員需要數(shù)據(jù)報(bào)表、工藝工程師要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析等，PIMS為不同的用戶提供了多種交互手段。
PIMS各組成部分的功能簡介如下：
工程管理器
工程管理器是整個(gè)系統(tǒng)的管理器，用于創(chuàng)建、刪除、備份、恢復(fù)、選擇當(dāng)前工程等。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(DB)
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是PIMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心，它一方面管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理、歷史數(shù)據(jù)存貯、報(bào)警處理、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)管理等，另一方面它還要為PIMS的其它組件提供數(shù)據(jù)服務(wù)，如View、IO驅(qū)動(dòng)程序、網(wǎng)絡(luò)通訊組件等提供各種服務(wù)。因此實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是PIMS系統(tǒng)的中樞部分、而且是PIMS分布式系統(tǒng)的服務(wù)器。
通信程序組件(NetClient/NetServer、TelClient/TelServer、ScomClient/SComServer)
通信程序采用以太網(wǎng)(TCP/IP)、電話撥號(hào)、串口等多種通訊介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，它是連接客戶端(View)和服務(wù)器(實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫)的橋梁，是構(gòu)成PIMS分布式系統(tǒng)的重要組成部分。
I/O驅(qū)動(dòng)程序
I/O驅(qū)動(dòng)程序是PIMS與現(xiàn)場IO通訊的中介，它把不同的IO設(shè)備虛擬成邏輯設(shè)備，用戶不必關(guān)心設(shè)備與計(jì)算機(jī)通訊的具體協(xié)議，它負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)從現(xiàn)場設(shè)備采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、并把控制指令下達(dá)到實(shí)際的物理設(shè)備。PIMS系統(tǒng)提供了大量的常用IO驅(qū)動(dòng)，包括常見PLC、板卡、智能儀表、DCS等多種IO設(shè)備。
HMI開發(fā)系統(tǒng)(Draw)
開發(fā)系統(tǒng)是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，可以進(jìn)行系統(tǒng)的配置、組態(tài)(包括畫面組態(tài)、數(shù)據(jù)庫組態(tài)、IO驅(qū)動(dòng)組態(tài))，用戶可以根據(jù)自己的需要和工程的實(shí)際情況來建立自己的應(yīng)用系統(tǒng)。
HMI運(yùn)行系統(tǒng)(View)
運(yùn)行系統(tǒng)是用戶開發(fā)出來的應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)果顯示，可以與最終用戶(如現(xiàn)場操作人員等)進(jìn)行交互，提供流程圖顯示、歷史/實(shí)時(shí)趨勢顯示、歷史/實(shí)時(shí)報(bào)警顯示、報(bào)表等多種數(shù)據(jù)表現(xiàn)方式。
Web服務(wù)器(Web Server)
Web服務(wù)器是為用戶提供Web服務(wù)的程序，用戶可以通過IE等標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器來訪問PIMS的數(shù)據(jù)，從遠(yuǎn)程查看工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，及時(shí)了解工廠生產(chǎn)情況。
3.2 PIMS系統(tǒng)在特氧廠三車間的應(yīng)用
PIMS系統(tǒng)主要應(yīng)用于特氧廠三車間，三車間有兩個(gè)控制系統(tǒng)，均采用JX300XP系統(tǒng)，為了便于管理和生產(chǎn)效率的提高我們采用了PIMS系統(tǒng)，即生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，它將兩個(gè)地方的數(shù)據(jù)采集到了PIMS服務(wù)器里，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，生產(chǎn)管理者可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)訪問PIMS服務(wù)器，從而掌握整個(gè)車間的生產(chǎn)運(yùn)行情況。
通過工程管理器建立PIMS項(xiàng)目，分別針對(duì)兩個(gè)控制系統(tǒng)建立I/O驅(qū)動(dòng)，選擇DCS驅(qū)動(dòng)設(shè)備，名字為JX300XP0、JX300XP1,然后，建立和兩個(gè)控制系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，利用強(qiáng)大的圖形軟件，繪制出工藝流程圖，進(jìn)行組態(tài)。
圖3 PIMS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
通過以上各組件我們可以開發(fā)出即簡潔又能快速反應(yīng)生產(chǎn)情況的系統(tǒng)，以滿足生產(chǎn)和決策需要，如圖4為系統(tǒng)運(yùn)行后的結(jié)果，我們采用趨勢記錄數(shù)據(jù)報(bào)表等功能全面的反映了現(xiàn)場生產(chǎn)的情況。
圖4 PIMS系統(tǒng)運(yùn)行界面
4 結(jié)束語
該系統(tǒng)自投運(yùn)以來，運(yùn)行良好，及時(shí)有效的為管理者提供了現(xiàn)場生產(chǎn)的數(shù)據(jù)信息，大大地減少了人力物力，為生產(chǎn)的決策者提供了幫助，大大降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)，為企業(yè)生產(chǎn)過程管理和企業(yè)數(shù)字化工廠的實(shí)現(xiàn)提供了支持。
參考文獻(xiàn)
[1] 生產(chǎn)信息管理軟件PIMS3.6使用說明書.浙大中控有限公司
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)