分阶段HMI和I/O解决方案提高生产力
罗伊·科斯塔(Roy Costa)最近结婚了，失业了，他申请了密歇根州底特律市密歇根废物能源(MWE)工厂的安全协调员职位。随着采访演变成关于过时的控制系统问题的讨论，Costa提出了一个分阶段的解决方案，首先是用基于国家仪器公司(NI)的新应用程序取代过时的人机界面(HMI)。
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罗伊·科斯塔(Roy Costa)最近结婚了，失业了，他申请了密歇根州底特律市密歇根废物能源(MWE)工厂的安全协调员职位。随着采访逐渐演变成关于过时控制系统问题的讨论，Costa提出了一个分阶段的解决方案，首先是用国家仪器公司(NI) LabView平台上的新应用程序取代过时的人机界面(HMI)。科斯塔没有得到MWE安全协调员的工作;他确实得到了一份电工和仪器技术员的工作，在那里他开始实现他的愿景。
废物转化为能源
由卡万塔能源公司(www.covantaenegy.com)运营的MWE设施是一个垃圾衍生燃料(RDF)工厂，于1991年10月开始商业运营，并被允许每天接收多达4000吨的城市固体废物(MSW)。
城市生活垃圾被加工成RDF，并在三个可用的废物转化能源锅炉中的两个中燃烧，每小时产生72万磅蒸汽。该电站每小时可发电68兆瓦，出口蒸汽可达55万磅。
电力和蒸汽，超过用于运行设施，被卖给底特律爱迪生公司。
因为从路边捡起的垃圾最终会变成垃圾转化能源过程的燃料，所以需要进行大量的预处理。
MWE使用三条工艺线，每小时可以将大约250吨固体废物转化为RDF。
通过一系列的电机驱动的传送带，垃圾通过碎纸机、碎纸机(高容量分离器)、磁铁、包装机和配套设备移动——但并非没有困难。超大的物料会周期性地堵塞滑槽和料斗。这些堵塞通常会导致电机过载跳闸，偶尔还会损坏输送机，降低产量。此外，由于清除堵塞是一项劳动密集型、耗时且危险的工作，额外的人工和维修成本可能要花费数千美元。此外，MWE的RDF处理设备通过plc(可编程逻辑控制器)控制，具有超过10年的人机界面(HMI)。维护过时的HMI平台的困难促使工厂探索能够与现有plc通信的替代方案。
HMI的选择
在面试期间，Costa提出了一个分阶段的解决方案，首先是用国家仪器公司(National Instrument) LabView软件上的新应用程序取代过时的人机界面。
Costa在之前的工作中使用过LabView，它的多功能性和轻松适应新需求的能力给他留下了深刻的印象。在MWE, Costa开始检查过时的HMI应用程序，结果发现它的文档记录很差，而且是用机器代码编写的。
随着应用程序的复杂性逐渐显露出来，Costa开始怀疑他之前在一个更小、更专业的应用程序中接触过LabView，是否使他对它适合这个应用程序的看法变得厌倦了。
Costa解释说:“在仔细考虑了其他HMI软件包后，我们确认LabView与DSC(数据记录和监控)模块最适合处理该应用程序，并且它提供了该应用程序可能需要的定制灵活性。”
逆向工程
Costa坚信自己的愿景可以在LabView平台上实现，他组装了一个离线控制系统，并开始了繁琐的逆向工程HMI应用程序和在LabView中实现等效功能的过程。
随着LabView应用程序的增长，hmi到plc的通信读写时间延长，最终达到不可接受的延迟。
在与卡万塔能源公司员工和NI工厂人员进行了数周的测试和交谈后，测试系统被运送到NI进行进一步评估。
NI的评估确认了OPC驱动存在吞吐量问题，并建议开发新的OPC驱动。
Costa不想等待，也不想成为OPC驱动程序alpha/beta测试站点，于是转向Soogatech的软件工程集团，购买了它的HighwayView设备驱动程序。
测试还显示，应用程序软件也会导致通信性能问题。
幸运的是，NI精选集成商联盟成员VI工程公司(VIE)位于密歇根州法明顿附近。除了提供传统的项目集成服务，VIE还提供咨询、标准、工具和培训，以帮助用户(如Roy Costa)开发模块化、可重用的LabView应用程序。(请参阅“软件开发实践:通往成功的桥梁”侧栏。)
经过几次深刻的对话，MWE与VIE签订了一份时间和材料合同，以帮助解决MWE的应用软件性能问题。
指导是有回报的
当Costa参加Vista培训时，VIE的Chung-wen Chen使用Vista的良好软件工程实践作为审查MWE应用软件和HighwayView驱动程序实现的基础。在陈的指导下，科斯塔完成了一系列优先分配的任务。当Costa完成每一项任务时，结果会被批评和评估，其中一些会被退还给进一步的工作。
最后，优化实现的HighwayView驱动程序将hmi到plc的通信读写性能从每读1分多秒提高到4秒，每写50微秒。此外，应用Vista技术和Chen的具体建议，MWE软件应用程序变得更有能力，更可维护，并且小了大约40%。
Costa说:“如果没有VI工程人员的耐心和丰富的专业知识，特别是陈忠文博士，这个项目就不会取得如此令人振奋的成功。”
经过几个月的逆向工程、实现、优化和测试，HMI应用程序准备在MWE运营中心首次亮相。
当新旧hmi并排放置时，运营商可以使用新的hmi，但旧的hmi作为“以防万一”的备份。
为了提高可操作性，包括了ViewSonic的双触摸屏显示器。不幸的是，直到最后一分钟，MWE才知道ViewSonic不包括双触摸屏驱动程序——这个问题很快被ViewSonic的技术人员解决了。
“对于许多MWE运营商来说，这是他们第一次接触个人电脑。然而，在运营中心引入个人电脑带来了一个有趣的附带好处。”“操作人员对操作界面非常熟悉，许多人已经购买了家用电脑。现在他们提出了一些我们可以改进HMI实现的想法。我们从未预料到这个HMI升级项目也会提高操作员的知识，但每个人都对这一额外的好处感到满意。”
添加信息
虽然最初的控制系统有超过2500个I/O点，但避免或减少输送堵塞的信息是有限的。例如，当发生堵塞时，操作员通常收到的第一个信号是电机停止的警报——通常是因为电机过载而跳闸。到那时，堵塞可能会变得更严重或造成损害。
使用NI的FieldPoint I/O系统，Costa增加了21个新的I/O通道，以帮助优化工厂资产。17个新的I/O通道监控安培，并在电机电流达到电机额定值的90%时发出警报。现在，当输送带开始堵塞时，操作人员会收到警报。
Costa表示:“这些I/O通道的增加，以及运营商对清除显影阻塞的快速响应，极大地提高了生产效率。”
MWE的升级项目当然不是以典型的方式开始的，人员的选择也不是传统的，HMI的选择过程也是非常规的，找到一个称职的集成商来协助更多的是偶然而不是一个过程。尽管如此，MWE的项目提供了有价值的见解，包括:
虽然困难，但通过逆向工程过程升级遗留系统是可能的;
在一个应用程序中熟悉供应商的软件包可能会产生假设，可能会导致您低估在不同的应用程序中使用相同软件包所需的努力;
多疑的经理、经营者，甚至是一两个死对头都可能成为“无论如何我都要展示给他们看”的强烈动机;
有一个技术背景的新娘会提供一个有价值的支持系统;而且
仅仅根据营销手册中的信息做出购买决定并不是一个好主意。
随着HMI升级项目于2003年4月正式上线，MWE正将注意力转向吹灰和先进燃料进料速率控制领域的自动化增强。
每个项目团队都有“故事”要讲。这些故事有些是悲伤的，有些是快乐的，有些是不应该分享的。
MWE的项目包括几个快乐的故事，但项目起源的故事可能是第一个。
软件开发实践:通往成功的桥梁
没有人会故意用最小的结构或可重用性来创建臃肿的意大利面条代码和/或软件;那么为什么它还在继续发生呢?
VI Engineering认为，问题的答案在于组织没有认识到一个全面的、计划良好的方法来组织和持续改进软件开发实践的好处。
为了提高国家仪器公司LabView软件应用程序的质量，VIE应用了卡内基梅隆大学软件工程研究所(SEI)定义的原则来开发Vista。
随着时间的推移，使用Vista软件开发环境开发的应用程序的质量在NI社区得到了广泛的认可。
为了响应客户和其他NI集成商的要求，VIE现在提供Vista培训、工具、标准、模板和咨询服务。
软件开发工程师通常低估了每个元素的重要性和相互作用，然而SEI和其他人的研究表明，实现配置管理工具可以提高软件质量80%。
为你的公司和客户建立适当的软件开发实践(如Vista)需要工程和管理方面的承诺。
一旦做出承诺，进行需求评估以确保首先确定并解决需要最大改进的领域是很重要的。
通过致力于适当的软件开发实践的开发和应用，组织可以消除或最小化不确定性，从而跨过通往软件开发成功的桥梁。
有关VIE Vista软件开发实践的更多信息，请访问有关SEI的更多信息，请访问
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