陳煉（武鋼自動化公司，430080）
摘要： 本文以一個應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驗。
關鍵詞： RSVIEW32 簡單 實用 畫面 顯示 控制
在眾多的工業控制軟件中， 羅克韋爾軟件不愧為業內一顆閃亮的明星，其RS系列產品，范圍之廣，應用之深，幾乎滿足所有自動化領域中的需求。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。下面從產品應用角度介紹編程調試中認識膚淺，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）總體工藝設計的3#鑄機引進了如結晶器調寬（MWA）、結晶器振動（DYNAFLEX）和自動錐度控制（ASTC）等多項當今世界上最先進的連鑄機技術,是國內目前為止裝備和技術最先進的連鑄機。例如，建成后達產的速度，連續379爐的連澆次數等多項指標刷新了全國紀錄。同時，產品的多項物化品質比老鑄機有明顯的提高，鑄坯純凈度提高了30%。
二、PLC+網絡結構
本項目的控制平臺為美國羅克韋爾自動化公司ALLEN-BRADLEY Logix5000，主體網絡CONTROLNET，設備網DEVICENET+Profibus+Modbus,分布式I/O FLEX 1794+Canbus。運行RSView32系統畫面的PC機通過1784-PCIC（S）專用網卡連入CONTRETNET,單機運行版。系統配置圖如圖1所示。其中三臺L1 HMI和一臺EWS為運行RSView32系統的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易用。這對自動化應用人員尤其重要。一個優秀的平臺應能使編程者盡快上手，迅速掌握，而不是花很多時間去培訓或自學。在這個可視化平臺之上，他（她）根據以往的工作經驗和閱歷，把更多時間和精力置于應用程序的設計和二次開發上。RSView32系統編程概念和開發環境簡單易懂，便于自學。結合學習隨RSView32系統安裝盤一道提供的Samples程序，可解決諸如標簽定義、繪圖、動畫處理、趨勢顯示以及報警/事件記錄等一般畫面應用問題。圖2為RSView32系統編輯窗口。
3#鑄機含有顯示和受控I/O點共2500余個，涉及5臺Logix5K PLC的數據訪問，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。其中標簽在畫面中出現的平均次數為3次。此外，程序中使用了大量的宏命令和引用標簽等。筆者從完成上述畫面內容的編輯，到典型回路和設備的在線/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 標簽數據庫自動生成（Tag Database）
在控制系統整體構思和PLC事先將標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，直接經由PLC導出的后綴為L5K的標簽文件，為已經打開RSView32系統應用程序自動生成一個標簽數據庫。這可以避免鍵盤失誤操作，提高了數據質量。由于標簽的轉換和傳輸的目標路徑可以人為定義。因此重復這一操作可使標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系統下的Database Import and Export 工具導入RSView32應用程序。圖3為Logix 5000 Tag Import 的操作界面。當然若增加的標簽的數量不是很多，也可手工在標簽庫中錄入標簽。
3.3 標簽地址在線連接（Tag Address）
如果ControlNet網絡已經開通，則通過掃描連接OPC Server 的Node(在本項目中就是PLC),可直接對標簽變量的地址賦值。通過這種方式連接地址，實際上已經將程序調試中與PLC之間的對點工作近乎完成。圖4為標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監控畫面中的一個重要內容。具不完全統計，80&以上的輸入點有動畫顯示的需求。例如開關量輸入標簽的報警，以填充圖形表示模擬量變化等等。RSView32系統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(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，如圖5所示。一般情況下，動畫顯示受控于表達式欄內填入的標簽值。最常用的例子，如圖5所示，就是根據標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，當方式未出錯時將其隱蔽。出錯時顯示并閃爍報警。
圖5 表達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系統中常用的運算語句，一般在動畫、數值顯示字域等對象的表達式編輯中使用，運算對象可以是開關量，也可是模擬量。If-then-else編寫的程序關系清晰，易讀易懂，非常適合自動化應用人員。下面是一段根據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系統的運算表達式里還有開關量的與或非運算、模擬量比較和常用數學函數和報警函數等功能。這些函數、指令和If-then-else一起構成了RSView32系統實用的指令系統，為用戶問題提供解決方案。Derived Tag(引用標簽),顧名思義，主要對內部標簽（中間變量）進行二次或多次定義，是一種面向畫面顯示任務的程序結構。在Derived Tag編輯器內，利用If-then-else語句或其他運算指令為標簽編程。程序以表格形式存放在RSView32系統下的文件里。可按控制任務定義多個Derived Tag 文件。一個文件可最多存放1000個Tag，對一般規模的控制項目已經足夠使用。Derived Tag可以完成比對象動畫要求更復雜的一些顯示任務。例如，連鑄機拉鋼過程中鑄流的運動軌跡是一個不規則的弧形，畫面上要求用三種顏色獨立或組合實現送引錠、拉鋼以及尾坯輸出等5種生產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，建立數個Derived的中間變量計數器，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。圖6是在線錄入的連鑄機拉鋼時的實時畫面。一般在系統的Startup 組態中將Derived Tag 文件定義為隨畫面系統自動啟動。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 調試方便
用調試方便評價RSView32系統，無論如何都不過分。首先，畫面編輯和運行間的切換非常快，提高了程序調試過程的速度。RSView32系統以表格形式的標簽監視器和命令窗口是程序調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。兩者結合起來，可在程序運行中在命令窗口里發命令，在標簽監視器中看命令執行的結果。用這種方法察看程序的中間結果，跟蹤中間結果的變化特別有用。一般的做法是，將標簽按設備或工藝類型分別定義到不同的標簽監視器中，以文件形式保存。在宏命令編輯器中將對應的任務錄入成文件的形式。然后對照使用，可提高程序調試的效率。圖7是調試鑄流模擬時使用的標簽監視器。
RSView32系統簡單實用，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。二冷水表為各扇形段的冷卻水調節回路提供設定值，是多組常數的集合。使用時一般根據不同的鋼種，在RSView32系統環境內從畫面PC機的硬盤中將對應的水表調至內存并在畫面上顯示，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，水表操作顯示任務要求批量數據在PC機硬盤、內存和PLC三地之間進行移動。在程序中引用Recipe控件使這一控制任務異常簡單，如圖8所示。
圖8 Recipe控件應用示例
3.8 安全機制
畫面系統的安全操作和管理是自動化控制系統可靠運行的根本保證。因此對操作的限制和數據的保護是畫面程序設計中必須考慮的問題。比如對設備啟停操作，工藝參數值的修改或錄入等等。同時，設置不同的操作權限可有效降低人為誤操作或其他因素帶來的損失。RSView32系統的安全機制分對象安全級別管理和用戶操作權限兩個層次。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，左邊的讀寫優先級別高于右邊的，余下類推。A級優先權最高。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簽、畫面和操作命令等。操作權限是用戶的屬性，一個用戶可有多種訪問權限（安全級別），同一個權限也可被多個用戶擁有。新建用戶的默認權限為*,擁有一切權限或稱萬能用戶。
圖9和圖10分別為畫面安全級別和用戶操作權限的設定窗口。
3#鑄機中按操作崗位共設置了儀表、液壓、生產、電氣和系統管理共五種操作權限。操作時各取所需，互不干擾。另一方面，安全管理的引入使數據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，只管本區域設備，沒有一臺含有全部畫面的完整的畫面PC機。現在所有畫面PC機運行統一的且包含連鑄機全部畫面的畫面程序。所有設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據。
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，關鍵設備或工藝過程的數據突然在畫面上凝固或消失，有造成重大設備和質量事故的風險。畫面死機的原因有多種，如PC機硬件、網絡質量、用戶程序和操作系統等等。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“死機”的概率要小許多。這是不爭的事實。如前所述，RSView32系統輕裝上陣，反映迅速，應該少死或不死機。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，畫面的穩定快速運行除了平臺因素外，還要求畫面應用程序精益求精，特別注意以下幾個方面：
3.9.1 畫面顯示優先級
合理使用Cache加速選項，使常用畫面駐留內存，可實現畫面的無擾切換，減少因開關畫面產生的晃動視覺感。但Cache資源有限，僅提供最多至40幅畫面的Cache。筆者的設計原則，工藝流程畫面長駐內存（約18張），小窗口（如設備操作箱）等子畫面隨用隨開，用完關閉。主畫面和子畫面為主從關系：子畫面在主畫面中調用，主畫面切至后臺后其子畫面立即關閉，釋放內存，效果不錯。
3.9.2 合理使用畫面資源
盡量避免使用復雜圖形（如動態立體圖形）。一般情況，RSView32系統提供的圖庫已經夠用。筆者以為，畫面顯示的準確，可靠和穩定性是第一位的，美觀和視覺刺激是第二位的，不能本末倒置。應把機器內存，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計原則。
3.9.3 經常”打掃衛生”
注意保持畫面程序的整潔，“去除垃圾“，減輕負擔。不用的畫面，標簽和程序段（調試時建立的）堅決予以清除。否則，這些垃圾不但耗費系統掃描時間和內存資源（盡管是靜態），而且日久天長，會因標簽的誤用或張冠李戴造成程序邏輯紊亂，出現意想像不到的故障。
四、結束語
限于個人水平和項目實際需求，3#鑄機畫面應用程序無法涵蓋RSView32系統所有的功能。因此就評論RSView32系統而言，本文片面之處在所難免。另外，有些功能如VB、OLE、ODBC和OPC等對常規顯示應用而言，使用的機會不是很多。
同時，作為RSView32系統產品的用戶，希望RSView32系統的未來版本能在下述幾個方面予以改進：
4.1 光標的精確定位
圖形編輯中移動對象時，除使用鼠標以外若有輔助的光標定位，會使圖形編輯更加方便。
4.2 標簽庫編輯
希望標簽庫編輯功能達到或接近MS Excel功能水平。
4.3 Datalog 格式
現在的Datalog輸出文件中，標簽名和標簽值不在一個DBF文件中，不便直接讀取。
參考文獻： 冶金自動化，2002.1~12
作者簡介：
陳煉（1953- ）,男，陜西西安人，工程師，從事工業自動化研究和應用工作。
