陳煉（武鋼自動化公司，430080）
摘要： 本文以一個應(yīng)用實例介紹了羅克韋爾自動化可視化平臺RSVIEW32的特點，使用方法以及使用經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞： RSVIEW32 簡單 實用 畫面 顯示 控制
在眾多的工業(yè)控制軟件中， 羅克韋爾軟件不愧為業(yè)內(nèi)一顆閃亮的明星，其RS系列產(chǎn)品，范圍之廣，應(yīng)用之深，幾乎滿足所有自動化領(lǐng)域中的需求。筆者有幸在一次連鑄機改造中初試了RS家族中的可視化平臺 RSVIEW32。下面從產(chǎn)品應(yīng)用角度介紹編程調(diào)試中認(rèn)識膚淺，然而印象深刻的心得體會。
一、工藝背景
本項目的全名：武鋼二煉鋼3#連鑄機改造工程（以下簡稱3#鑄機）。由奧鋼連（VAI）總體工藝設(shè)計的3#鑄機引進(jìn)了如結(jié)晶器調(diào)寬（MWA）、結(jié)晶器振動（DYNAFLEX）和自動錐度控制（ASTC）等多項當(dāng)今世界上最先進(jìn)的連鑄機技術(shù),是國內(nèi)目前為止裝備和技術(shù)最先進(jìn)的連鑄機。例如，建成后達(dá)產(chǎn)的速度，連續(xù)379爐的連澆次數(shù)等多項指標(biāo)刷新了全國紀(jì)錄。同時，產(chǎn)品的多項物化品質(zhì)比老鑄機有明顯的提高，鑄坯純凈度提高了30%。
二、PLC+網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
本項目的控制平臺為美國羅克韋爾自動化公司ALLEN-BRADLEY Logix5000，主體網(wǎng)絡(luò)CONTROLNET，設(shè)備網(wǎng)DEVICENET+Profibus+Modbus,分布式I/O FLEX 1794+Canbus。運行RSView32系統(tǒng)畫面的PC機通過1784-PCIC（S）專用網(wǎng)卡連入CONTRETNET,單機運行版。系統(tǒng)配置圖如圖1所示。其中三臺L1 HMI和一臺EWS為運行RSView32系統(tǒng)的PC機。
三、平臺特點
3.1 使用簡單
評判一個可視化平臺的性能時不能閉而不談其是否易學(xué)易用。這對自動化應(yīng)用人員尤其重要。一個優(yōu)秀的平臺應(yīng)能使編程者盡快上手，迅速掌握，而不是花很多時間去培訓(xùn)或自學(xué)。在這個可視化平臺之上，他（她）根據(jù)以往的工作經(jīng)驗和閱歷，把更多時間和精力置于應(yīng)用程序的設(shè)計和二次開發(fā)上。RSView32系統(tǒng)編程概念和開發(fā)環(huán)境簡單易懂，便于自學(xué)。結(jié)合學(xué)習(xí)隨RSView32系統(tǒng)安裝盤一道提供的Samples程序，可解決諸如標(biāo)簽定義、繪圖、動畫處理、趨勢顯示以及報警/事件記錄等一般畫面應(yīng)用問題。圖2為RSView32系統(tǒng)編輯窗口。
3#鑄機含有顯示和受控I/O點共2500余個，涉及5臺Logix5K PLC的數(shù)據(jù)訪問，中間變量約500余個，滿幅工藝流程畫面18張，加上子畫面和零星窗口共有畫面百余張。其中標(biāo)簽在畫面中出現(xiàn)的平均次數(shù)為3次。此外，程序中使用了大量的宏命令和引用標(biāo)簽等。筆者從完成上述畫面內(nèi)容的編輯，到典型回路和設(shè)備的在線/離線的測試，前后累計花費的時間不到兩個月，很大程度上不能不歸功于RSView32系統(tǒng)簡單實用的原則和好用易用的特點。請再看幾例。
圖1
圖2
圖3 與 圖4
3.2 標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫自動生成（Tag Database）
在控制系統(tǒng)整體構(gòu)思和PLC事先將標(biāo)簽定義好的條件下使用羅克韋爾自動化配套的Logix 5000 Tag Import 工具可免除鍵盤敲擊之辛勞，直接經(jīng)由PLC導(dǎo)出的后綴為L5K的標(biāo)簽文件，為已經(jīng)打開RSView32系統(tǒng)應(yīng)用程序自動生成一個標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫。這可以避免鍵盤失誤操作，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。由于標(biāo)簽的轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)哪繕?biāo)路徑可以人為定義。因此重復(fù)這一操作可使標(biāo)簽庫不斷完善和補充。也可用該工具生成后綴為CSV的文件，再用RSView32系統(tǒng)下的Database Import and Export 工具導(dǎo)入RSView32應(yīng)用程序。圖3為Logix 5000 Tag Import 的操作界面。當(dāng)然若增加的標(biāo)簽的數(shù)量不是很多，也可手工在標(biāo)簽庫中錄入標(biāo)簽。
3.3 標(biāo)簽地址在線連接（Tag Address）
如果ControlNet網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開通，則通過掃描連接OPC Server 的Node(在本項目中就是PLC),可直接對標(biāo)簽變量的地址賦值。通過這種方式連接地址，實際上已經(jīng)將程序調(diào)試中與PLC之間的對點工作近乎完成。圖4為標(biāo)簽地址在線連接的操作過程。
3.4 對象動畫集成編輯（Animation）
動畫顯示是控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面中的一個重要內(nèi)容。具不完全統(tǒng)計，80&以上的輸入點有動畫顯示的需求。例如開關(guān)量輸入標(biāo)簽的報警，以填充圖形表示模擬量變化等等。RSView32系統(tǒng)將對象常用的動畫顯示歸納為隱藏(Visibility)、變色(Color)、填充(Fill)、水平移動(Horizontal Position)、豎直移動(Vertical Position)、變寬(Width)、變高(High)、旋轉(zhuǎn)(Rotation)、觸摸(Touch)、水平滑條(Horizontal Slide)和豎直滑條(Vertical Slide)共11大類，全部集成在動畫編輯窗口內(nèi)，如圖5所示。一般情況下，動畫顯示受控于表達(dá)式欄內(nèi)填入的標(biāo)簽值。最常用的例子，如圖5所示，就是根據(jù)標(biāo)簽值改變對象的顏色和閃爍屬性。同一對象可以同時使用兩種以上動畫顯示，控制標(biāo)簽可以是一個，也可以是多個。例如液壓泵組操作方式出錯的提示字域，當(dāng)方式未出錯時將其隱蔽。出錯時顯示并閃爍報警。
圖5 表達(dá)式為一個變量名的動畫編輯窗口
3.5 IF-THEN-ELSE 和Derived Tag
If-then-else語句是RSView32系統(tǒng)中常用的運算語句，一般在動畫、數(shù)值顯示字域等對象的表達(dá)式編輯中使用，運算對象可以是開關(guān)量，也可是模擬量。If-then-else編寫的程序關(guān)系清晰，易讀易懂，非常適合自動化應(yīng)用人員。下面是一段根據(jù)連鑄過程送引錠桿模式還是澆鑄模式來選擇編碼器跟蹤值的 If-then-else 程序：
if plc2\start_dmb_insert then plc2\g10gz else
RSView32系統(tǒng)的運算表達(dá)式里還有開關(guān)量的與或非運算、模擬量比較和常用數(shù)學(xué)函數(shù)和報警函數(shù)等功能。這些函數(shù)、指令和If-then-else一起構(gòu)成了RSView32系統(tǒng)實用的指令系統(tǒng)，為用戶問題提供解決方案。Derived Tag(引用標(biāo)簽),顧名思義，主要對內(nèi)部標(biāo)簽（中間變量）進(jìn)行二次或多次定義，是一種面向畫面顯示任務(wù)的程序結(jié)構(gòu)。在Derived Tag編輯器內(nèi)，利用If-then-else語句或其他運算指令為標(biāo)簽編程。程序以表格形式存放在RSView32系統(tǒng)下的文件里。可按控制任務(wù)定義多個Derived Tag 文件。一個文件可最多存放1000個Tag，對一般規(guī)模的控制項目已經(jīng)足夠使用。Derived Tag可以完成比對象動畫要求更復(fù)雜的一些顯示任務(wù)。例如，連鑄機拉鋼過程中鑄流的運動軌跡是一個不規(guī)則的弧形，畫面上要求用三種顏色獨立或組合實現(xiàn)送引錠、拉鋼以及尾坯輸出等5種生產(chǎn)模式下引錠桿和鑄流的運動軌跡的模擬。扇形段的弧長和扇形段兩頭的拉矯輥的速度是已知條件。顯然，此時已經(jīng)無法在簡單的動畫編輯中找到答案，因為那里僅能解決對象的衡平豎直的移動顯示問題。在Derived Tag概念下，建立數(shù)個Derived的中間變量計數(shù)器，取拉矯輥編碼器輸出值為參考點，利用動畫電影制作的原理，較好地完成了這個顯示任務(wù)。圖6是在線錄入的連鑄機拉鋼時的實時畫面。一般在系統(tǒng)的Startup 組態(tài)中將Derived Tag 文件定義為隨畫面系統(tǒng)自動啟動。若有多個Derived Tag 文件，可在命令窗口或合適的畫面部位用DerivedOn/Off 命令啟動/停止。
圖6
3.6 調(diào)試方便
用調(diào)試方便評價RSView32系統(tǒng)，無論如何都不過分。首先，畫面編輯和運行間的切換非常快，提高了程序調(diào)試過程的速度。RSView32系統(tǒng)以表格形式的標(biāo)簽監(jiān)視器和命令窗口是程序調(diào)試中必然用到的兩個工具。兩者作為畫面控件均可被編入畫面程序。兩者結(jié)合起來，可在程序運行中在命令窗口里發(fā)命令，在標(biāo)簽監(jiān)視器中看命令執(zhí)行的結(jié)果。用這種方法察看程序的中間結(jié)果，跟蹤中間結(jié)果的變化特別有用。一般的做法是，將標(biāo)簽按設(shè)備或工藝類型分別定義到不同的標(biāo)簽監(jiān)視器中，以文件形式保存。在宏命令編輯器中將對應(yīng)的任務(wù)錄入成文件的形式。然后對照使用，可提高程序調(diào)試的效率。圖7是調(diào)試鑄流模擬時使用的標(biāo)簽監(jiān)視器。
RSView32系統(tǒng)簡單實用，但提供的功能也很豐富，再請看下面的例子。
3.7 Recipe(配方功能)
二次冷卻水表是連鑄過程重要的工藝參數(shù)。二冷水表為各扇形段的冷卻水調(diào)節(jié)回路提供設(shè)定值，是多組常數(shù)的集合。使用時一般根據(jù)不同的鋼種，在RSView32系統(tǒng)環(huán)境內(nèi)從畫面PC機的硬盤中將對應(yīng)的水表調(diào)至內(nèi)存并在畫面上顯示，必要時予以修改后再下裝至PLC。修改后的水表還要存回硬盤。換言之，水表操作顯示任務(wù)要求批量數(shù)據(jù)在PC機硬盤、內(nèi)存和PLC三地之間進(jìn)行移動。在程序中引用Recipe控件使這一控制任務(wù)異常簡單，如圖8所示。
圖8 Recipe控件應(yīng)用示例
3.8 安全機制
畫面系統(tǒng)的安全操作和管理是自動化控制系統(tǒng)可靠運行的根本保證。因此對操作的限制和數(shù)據(jù)的保護是畫面程序設(shè)計中必須考慮的問題。比如對設(shè)備啟停操作，工藝參數(shù)值的修改或錄入等等。同時，設(shè)置不同的操作權(quán)限可有效降低人為誤操作或其他因素帶來的損失。RSView32系統(tǒng)的安全機制分對象安全級別管理和用戶操作權(quán)限兩個層次。對象安全級別共分15級，分別以大寫字母的排序A~P表示。相鄰的兩個安全級別，左邊的讀寫優(yōu)先級別高于右邊的，余下類推。A級優(yōu)先權(quán)最高。同對象的其他如顏色，尺寸等屬性一樣，安全級別也是一種屬性，可定義和修改。具有安全級別的對象一般是標(biāo)簽、畫面和操作命令等。操作權(quán)限是用戶的屬性，一個用戶可有多種訪問權(quán)限（安全級別），同一個權(quán)限也可被多個用戶擁有。新建用戶的默認(rèn)權(quán)限為*,擁有一切權(quán)限或稱萬能用戶。
圖9和圖10分別為畫面安全級別和用戶操作權(quán)限的設(shè)定窗口。
3#鑄機中按操作崗位共設(shè)置了儀表、液壓、生產(chǎn)、電氣和系統(tǒng)管理共五種操作權(quán)限。操作時各取所需，互不干擾。另一方面，安全管理的引入使數(shù)據(jù)資源的利用率大大提高，維護量減少。比如過去畫面操作以地域為界，只管本區(qū)域設(shè)備，沒有一臺含有全部畫面的完整的畫面PC機。現(xiàn)在所有畫面PC機運行統(tǒng)一的且包含連鑄機全部畫面的畫面程序。所有設(shè)備的操作均需通過操作者合法性的判斷。程序備份文件只有一個。新連鑄機投運之后，工藝工程師可在任意畫面站點訪問全部連鑄機過程數(shù)據(jù)。
3.9 運行情況
畫面死機對大家并不陌生，但沒人能夠忍受。更重要的是，關(guān)鍵設(shè)備或工藝過程的數(shù)據(jù)突然在畫面上凝固或消失，有造成重大設(shè)備和質(zhì)量事故的風(fēng)險。畫面死機的原因有多種，如PC機硬件、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、用戶程序和操作系統(tǒng)等等。然而比較而言，在其他因素相同的條件下，畫面平臺“包袱輕”，跑得快，相應(yīng)“死機”的概率要小許多。這是不爭的事實。如前所述，RSView32系統(tǒng)輕裝上陣，反映迅速，應(yīng)該少死或不死機。事實正如此。事實上，3#連鑄機畫面軟件自從去年8月正式投運以來已連續(xù)運行近10余月。精確地講，四臺畫面PC機無一臺次運行過程中死機的記錄，的確是一個奇跡。值得一提的是，畫面的穩(wěn)定快速運行除了平臺因素外，還要求畫面應(yīng)用程序精益求精，特別注意以下幾個方面：
3.9.1 畫面顯示優(yōu)先級
合理使用Cache加速選項，使常用畫面駐留內(nèi)存，可實現(xiàn)畫面的無擾切換，減少因開關(guān)畫面產(chǎn)生的晃動視覺感。但Cache資源有限，僅提供最多至40幅畫面的Cache。筆者的設(shè)計原則，工藝流程畫面長駐內(nèi)存（約18張），小窗口（如設(shè)備操作箱）等子畫面隨用隨開，用完關(guān)閉。主畫面和子畫面為主從關(guān)系：子畫面在主畫面中調(diào)用，主畫面切至后臺后其子畫面立即關(guān)閉，釋放內(nèi)存，效果不錯。
3.9.2 合理使用畫面資源
盡量避免使用復(fù)雜圖形（如動態(tài)立體圖形）。一般情況，RSView32系統(tǒng)提供的圖庫已經(jīng)夠用。筆者以為，畫面顯示的準(zhǔn)確，可靠和穩(wěn)定性是第一位的，美觀和視覺刺激是第二位的，不能本末倒置。應(yīng)把機器內(nèi)存，時間等硬件資源用到最需要的地方去。再有，過于花悄和艷麗的圖形本身就是對有用信息的一種視覺干擾，弊大于利。因此，筆者多年一直奉行畫面從簡的設(shè)計原則。
3.9.3 經(jīng)常”打掃衛(wèi)生”
注意保持畫面程序的整潔，“去除垃圾“，減輕負(fù)擔(dān)。不用的畫面，標(biāo)簽和程序段（調(diào)試時建立的）堅決予以清除。否則，這些垃圾不但耗費系統(tǒng)掃描時間和內(nèi)存資源（盡管是靜態(tài)），而且日久天長，會因標(biāo)簽的誤用或張冠李戴造成程序邏輯紊亂，出現(xiàn)意想像不到的故障。
四、結(jié)束語
限于個人水平和項目實際需求，3#鑄機畫面應(yīng)用程序無法涵蓋RSView32系統(tǒng)所有的功能。因此就評論RSView32系統(tǒng)而言，本文片面之處在所難免。另外，有些功能如VB、OLE、ODBC和OPC等對常規(guī)顯示應(yīng)用而言，使用的機會不是很多。
同時，作為RSView32系統(tǒng)產(chǎn)品的用戶，希望RSView32系統(tǒng)的未來版本能在下述幾個方面予以改進(jìn)：
4.1 光標(biāo)的精確定位
圖形編輯中移動對象時，除使用鼠標(biāo)以外若有輔助的光標(biāo)定位，會使圖形編輯更加方便。
4.2 標(biāo)簽庫編輯
希望標(biāo)簽庫編輯功能達(dá)到或接近MS Excel功能水平。
4.3 Datalog 格式
現(xiàn)在的Datalog輸出文件中，標(biāo)簽名和標(biāo)簽值不在一個DBF文件中，不便直接讀取。
參考文獻(xiàn)： 冶金自動化，2002.1~12
作者簡介：
陳煉（1953- ）,男，陜西西安人，工程師，從事工業(yè)自動化研究和應(yīng)用工作。
