摘要：本文主要講述了 iFIX 人機(jī)界面軟件在寶鋼集團(tuán)上鋼五廠電渣中心燃?xì)饧訜釥t DCS 控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過 iFIX 軟件實(shí)現(xiàn)對霍尼威爾 DCS 控制器的數(shù)據(jù)通訊和組態(tài)開發(fā)，從而實(shí)現(xiàn) 8臺(tái)加熱爐動(dòng)畫監(jiān)控、歷史曲線管理、加熱工藝曲線管理、加熱實(shí)時(shí)曲線管理、報(bào)警記錄等功能，并且討論了 iFIX 組態(tài)中涉及到一些特殊功能實(shí)現(xiàn)的解決方案，從而為用戶實(shí)現(xiàn)非常便捷友好的人機(jī)界面。 　　關(guān)鍵字：OCX控件、iFIX、工藝曲線、加熱爐 　　1 概述 　　寶鋼集團(tuán)上海五鋼有限公司的前身是上海第五鋼鐵廠，1998 年上海地區(qū)鋼鐵企業(yè)聯(lián)合后，列為寶鋼集團(tuán)特殊鋼精品基地。目前是寶鋼集團(tuán)中唯一的特鋼長型材生產(chǎn)企業(yè)。公司占地面積 340 萬平方米，資產(chǎn)總值 60 億元，年產(chǎn)鋼 160 萬噸，鋼材 140 萬噸，年銷售額 50 億元。公司十大系列品種——不銹鋼、耐熱鋼，工模具鋼，軸承鋼，結(jié)構(gòu)鋼，彈簧鋼，齒輪鋼，高溫合金，鐵及鐵合金，汽車、鐵路、油田用剛鋼，銀亮鋼，產(chǎn)品有棒、管、絲、帶、餅、環(huán)及異型材，廣泛應(yīng)用于航天、航空、核電、汽車、機(jī)械、電子儀表和石油化工等領(lǐng)域。電渣中心燃?xì)饧訜釥t系統(tǒng)是耐熱鋼種的主要生產(chǎn)設(shè)備，在生產(chǎn)中根據(jù)鋼種耐熱需要，把成型的鋼錠放置在加熱爐中，根據(jù)工藝技術(shù)要求，產(chǎn)生不同的加熱曲線，讓加熱系統(tǒng)根據(jù)曲線對鋼錠進(jìn)行加熱，本系統(tǒng)一共有八臺(tái)燃?xì)饧訜釥t。上位機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工藝需要，分別對八臺(tái)加熱爐進(jìn)行加熱控制。燃?xì)饧訜釥t在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，由于使用了天然氣作為主要燃料，所以它對大氣的污染可以降的很低，同時(shí)現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境干凈整潔，而這些是燃油加熱爐無法比擬的。但是天然氣加熱爐的控制比較復(fù)雜，不但在加熱工藝上要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)要求，而且在系統(tǒng)的安全保障要求也比別的加熱爐高， 目前專門為燃?xì)饧訜釥t設(shè)計(jì)的燒嘴控制器已經(jīng)相對比較成熟，使用的最多的是大小火控制，它可對燃?xì)饣鹧娴拇笮』鸬慕M合來實(shí)現(xiàn)溫度控制要求，同時(shí)對點(diǎn)火失敗、意外熄火等高危險(xiǎn)的故障做及時(shí)的處理，大大減少了上位機(jī)的控制復(fù)雜度。 目前上位機(jī)組態(tài)軟件在加熱爐中的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，但是在一些工藝要求多變的場合還比較少，特別是加熱工藝曲線的管理上如何實(shí)現(xiàn)方便的存儲(chǔ)是一個(gè)比較突出的問題， 常用的組態(tài)軟件在工藝曲線這塊總是很難實(shí)現(xiàn)方便的存儲(chǔ)， 但是 GE Fanuc 的 iFIX上位機(jī)監(jiān)控軟件是一款功能強(qiáng)大的自動(dòng)化監(jiān)控與控制軟件，GE Fanuc Workspace 特有的動(dòng)畫向?qū)?、智能圖符生成向?qū)У却蟠蠓奖懔讼到y(tǒng)的開發(fā)，標(biāo)簽組編輯器大量節(jié)省了系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間，它不但支持任何一種 OCX 控件而且內(nèi)置了微軟的 VBA 作為腳本語言，為工程開發(fā)人員提供了一個(gè)靈活的開發(fā)應(yīng)用環(huán)境，從而根據(jù)工藝要求開發(fā)出功能強(qiáng)大，界面友好的工藝管理界面。 　　2 工藝描述及系統(tǒng)功能要求 　　鋼集團(tuán)上鋼五廠電渣中心燃?xì)饧訜釥t DCS 控制系統(tǒng)現(xiàn)場有八臺(tái)燃?xì)饧訜釥t，每臺(tái)加熱爐有三個(gè)燃?xì)鉄?，每個(gè)燒嘴通過燒嘴控制器可以實(shí)現(xiàn)大小火控制切換，并且燒嘴控制器可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火，故障檢測和保護(hù)等功能，每臺(tái)爐有三個(gè)測溫點(diǎn)，一個(gè)為控制測溫點(diǎn)，其他兩個(gè)為參考測溫點(diǎn)，八臺(tái)爐現(xiàn)場 DCS控制器為霍尼韋爾 HC900 和 UMC800，它們是整個(gè)現(xiàn)場控制的核心，每個(gè)控制器控制四臺(tái)加熱爐，其主要負(fù)責(zé)集中控制各臺(tái)爐的風(fēng)壓、爐壓和溫度，同時(shí)它和 iFIX上位機(jī)進(jìn)行 MBE協(xié)議通訊， 接受上位機(jī)的操作數(shù)據(jù)， 包括各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，工藝曲線數(shù)據(jù)等。 由iFIX3.5組態(tài)軟件環(huán)境下開發(fā)的加熱爐上位機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，通過 MODBUS工業(yè)以太網(wǎng)與 HC900和 UMC800 進(jìn)行通訊， 它主要實(shí)現(xiàn)的功能有：加熱爐動(dòng)畫監(jiān)控、歷史曲線管理、加熱工藝曲線管理、加熱實(shí)時(shí)曲線管理、報(bào)警記錄等功能。 　　控制系統(tǒng)要求重點(diǎn)如下： 　?。?） 加熱爐保溫溫度誤差不超過 3攝氏度 ，預(yù)熱風(fēng)壓力控制誤差不超過 5%，燃?xì)鈮毫Α㈩A(yù)熱風(fēng)壓力和溫度、爐內(nèi)3點(diǎn)溫度、爐內(nèi)壓力等測量點(diǎn)均要求動(dòng)態(tài)顯示及報(bào)警顯示。 　?。?） 要求上位機(jī)系統(tǒng)含有加熱爐動(dòng)態(tài)顯示畫面， 并且根據(jù)操作流程制作操作按鈕，同時(shí)含有歷史曲線功能，并且支持歷史曲線筆添加和刪除。 　　（3） 要求上位機(jī)系統(tǒng)含有工藝曲線管理功能，操作員可以隨時(shí)建立工藝曲線，并且工藝曲線支持存盤拷貝等功能， 同時(shí)可以根據(jù)工藝要求可以從工藝曲線庫里面隨時(shí)調(diào)用工藝曲線作為本次生產(chǎn)的加熱工藝。 　?。?） 要求上位機(jī)系統(tǒng)含有實(shí)時(shí)曲線顯示功能， 當(dāng)操作人員啟動(dòng)某臺(tái)爐的工藝曲線后，實(shí)時(shí)曲線畫面中顯示本次生產(chǎn)的工藝曲線，然后本爐的溫度根據(jù)時(shí)間坐標(biāo)以 5 分鐘/點(diǎn)進(jìn)行跟隨標(biāo)點(diǎn)，這樣可以方便操作人員根據(jù)實(shí)際的溫度跟隨情況進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場操作，同時(shí)當(dāng)本爐工藝結(jié)束，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)完成時(shí)間和爐號(hào)自動(dòng)保存本次工藝的實(shí)時(shí)曲線 （即工藝曲線和實(shí)際的溫度曲線），這樣可以方便工藝技術(shù)對于燒成工藝的研究。 　?。?） 在一切關(guān)鍵按鈕操作時(shí)， 必須含有必要的操作提示， 防止操作人員誤操作。 　　以上系統(tǒng)要求中，第 3 項(xiàng)和第 4 項(xiàng)是本系統(tǒng)的難點(diǎn)，一般的組態(tài)軟件很難實(shí)現(xiàn)這樣復(fù)雜的功能。 　　3 iFIX 的解決方案 　　該系統(tǒng)要求兩臺(tái)上位機(jī)對八臺(tái)爐進(jìn)行監(jiān)控，一臺(tái)連接 HC900，一臺(tái)連接UMC800，也就是每個(gè) iFIX 上位機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控四臺(tái)加熱爐，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 1： [align=center] 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 [/align]　　3.1 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)主畫面的實(shí)現(xiàn) 　　系統(tǒng)的主畫面是操作人員平時(shí)使用的最多的畫面，要求畫面信息全面，并且含有常規(guī)的操作流程按鈕，如圖 2所示，主畫面分布了四臺(tái)加熱爐的監(jiān)控窗口，每臺(tái)爐分成按鈕區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)、加熱爐動(dòng)畫區(qū)、報(bào)警區(qū)。按鈕區(qū)分為風(fēng)機(jī)控制、燃?xì)饪刂?、溫度控制、曲線工藝；數(shù)據(jù)區(qū)分為 PID 控制、測量點(diǎn)數(shù)據(jù)；動(dòng)畫區(qū)動(dòng)態(tài)的顯示了加熱爐內(nèi)的火焰情況，有大火也有小火；報(bào)警區(qū)實(shí)時(shí)顯示了各個(gè)測量點(diǎn)的報(bào)警監(jiān)控狀態(tài)。 [align=center] 圖二 系統(tǒng)主畫面 [/align]　　3.2 工藝曲線管理的實(shí)現(xiàn) 　　應(yīng)用 iFIX 的 OLE 對象插入標(biāo)準(zhǔn)的 OCX 二維曲線控件，同時(shí)結(jié)合內(nèi)置的[table][tr][td][/td][/tr][/table]VBA 腳本，為實(shí)現(xiàn)工藝曲線管理的功能提供了可能。在本部分中，應(yīng)用大量的分組化內(nèi)部標(biāo)簽， 結(jié)合事件按鈕觸發(fā) VBA腳本實(shí)現(xiàn)了工藝曲線數(shù)據(jù)的輸入輸出；通過對 OCX二維曲線控件的操作實(shí)現(xiàn)了工藝曲線的顯示和清除；通過窗口控件 　　和 TXT 文本操作函數(shù)實(shí)現(xiàn)了工藝曲線的保存和調(diào)用；同時(shí)制定了存儲(chǔ)路徑（本系統(tǒng)中的存儲(chǔ)路徑為：D:\工藝曲線） ，為方便工藝技術(shù)人員在脫離iFIX環(huán)境下也能建立和讀取工藝曲線，工藝曲線文件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)制定的非常簡單，工藝技術(shù)人員只要按照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)建立 TXT 工藝曲線文件，然后拷貝到監(jiān)控計(jì)算機(jī)上的“工藝曲線”文件下，操作人員馬上就可以調(diào)用這個(gè)文件進(jìn)行生產(chǎn)。 [align=center] 　　圖三 工藝曲線管理畫面 [/align][align=center] 　　圖四 工藝曲線存儲(chǔ)路徑 [/align][align=center] 　　圖五 工藝曲線文件[/align][align=left]　　圖五中工藝曲線文件從上到下每四個(gè)數(shù)據(jù)為一段溫度，具體規(guī)定如下：第一個(gè)數(shù)據(jù)“1”表示升溫降溫段 “0”表示保溫段；第二個(gè)數(shù)據(jù)為段起始溫度；第三個(gè)數(shù)據(jù)為段終止溫度；第四個(gè)數(shù)據(jù)為段控制時(shí)間（小時(shí)＊100）如圖為兩小時(shí)；最后的“a”表示曲線結(jié)束標(biāo)志。 　　3.3 實(shí)時(shí)曲線管理的實(shí)現(xiàn) 　　同樣應(yīng)用 iFIX 的 OLE 對象插入標(biāo)準(zhǔn)的 OCX 二維曲線控件，同時(shí)結(jié)合內(nèi)置的VBA 腳本和定時(shí)觸發(fā)器，為實(shí)時(shí)曲線管理的功能提供了可能。當(dāng)在工藝曲線管理畫面內(nèi)一旦下載了某臺(tái)爐工藝曲線數(shù)據(jù)到下位機(jī)控制器后， 實(shí)時(shí)曲線管理界面相應(yīng)的爐下的實(shí)時(shí)曲線就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)前下載的實(shí)時(shí)曲線， 如果操作人員從主畫面下按下相應(yīng)爐的“啟動(dòng)曲線”按扭，那么相應(yīng)爐下的實(shí)時(shí)曲線將被觸發(fā)運(yùn)行，每 5分鐘操作一次二維曲線控件把本爐的當(dāng)前溫度根據(jù)時(shí)間溫度坐標(biāo)標(biāo)注在實(shí)時(shí)曲線圖上，操作人員可以隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整實(shí)時(shí)曲線的坐標(biāo)、局部放大、顯示數(shù)據(jù)等操作。當(dāng)工藝完成，觸發(fā)實(shí)時(shí)曲線保存腳本，把當(dāng)前的實(shí)時(shí)曲線數(shù)據(jù)以時(shí)間和爐號(hào)為名，保存在特定的路徑下，如果工藝技術(shù)人員需要查看可以通過管理功能隨時(shí)查找。以下圖六是實(shí)時(shí)曲線管理畫面:[/align]　　3.4 其他管理功能的實(shí)現(xiàn) 　　其他管理功能實(shí)現(xiàn)如下： 　　（1） 歷史曲線管理功能： 做到操作人員可以根據(jù)需要隨時(shí)增加和減少歷史曲線筆；可以根據(jù)實(shí)際查看需要調(diào)整歷史曲線窗口的顯示時(shí)間范圍，同時(shí)支持快速翻頁功能；可以隨時(shí)選擇歷史曲線的起始日期等。如圖七所示 　?。?） 工藝曲線狀態(tài)顯示功能： 圖形話顯示各個(gè)爐的曲線運(yùn)行狀態(tài)和當(dāng)前運(yùn)行段，并且顯示剩余時(shí)間。如圖八所示 　?。?） 報(bào)警參數(shù)設(shè)置功能：對各個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警上下限設(shè)置，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的上下限進(jìn)行報(bào)警輸出和記錄。 　?。?） 參數(shù)設(shè)置功能：對溫度、爐壓、風(fēng)壓等 PID 控制器的控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，使達(dá)到最優(yōu)的控制效果，本部分功能僅對工程技術(shù)人員開放。 　　 　　4 結(jié)束語 　　本系統(tǒng)自 2005年 5月份開始投入運(yùn)行到現(xiàn)在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，極大的節(jié)省了人力和操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，特別是上位機(jī)的實(shí)時(shí)曲線和工藝曲線管理功能深受用戶認(rèn)可，有效解決了以往操作人員和工藝技術(shù)人員的工作溝通上的困難，特別是實(shí)時(shí)曲線的保存功能為用戶提供了全面的產(chǎn)品質(zhì)量分析數(shù)據(jù)，同時(shí)也明確了生產(chǎn)操作人員的責(zé)任，因?yàn)樗梢园焉a(chǎn)出來的鋼定位到某臺(tái)爐的某個(gè)工藝曲線的某個(gè)時(shí)間和某個(gè)生產(chǎn)操作者。