基于組態(tài)王的監(jiān)控軟件設(shè)計

單麗慧　王珺

摘要：組態(tài)的概念最早來自英文Configuration，其含義是使用軟件工具對各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動執(zhí)行特定任務(wù)，滿足使用者要求的目的。它是伴隨著集散型控制系統(tǒng)的出現(xiàn)而引入工業(yè)控制系統(tǒng)的[22]。

目前中國市場上的組態(tài)軟件產(chǎn)品按廠商劃分大致可以分為三類，即國外專業(yè)軟件廠商提供的產(chǎn)品，國內(nèi)外硬件或系統(tǒng)廠商提供的產(chǎn)品以及國內(nèi)自行開發(fā)的國產(chǎn)化產(chǎn)品。目前在市場上占主導(dǎo)地位的組態(tài)軟件包括美國Wonderware公司的InTouch[23-23]、美國Intellution公司的iFIX、德困西門子公司的WINCC等。

關(guān)鍵詞：組態(tài)王，監(jiān)控軟件，數(shù)據(jù)流

1、 引言

組態(tài)的概念最早來自英文Configuration，其含義是使用軟件工具對各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動執(zhí)行特定任務(wù)，滿足使用者要求的目的。它是伴隨著集散型控制系統(tǒng)的出現(xiàn)而引入工業(yè)控制系統(tǒng)的[22]。

目前中國市場上的組態(tài)軟件產(chǎn)品按廠商劃分大致可以分為三類，即國外專業(yè)軟件廠商提供的產(chǎn)品，國內(nèi)外硬件或系統(tǒng)廠商提供的產(chǎn)品以及國內(nèi)自行開發(fā)的國產(chǎn)化產(chǎn)品。目前在市場上占主導(dǎo)地位的組態(tài)軟件包括美國Wonderware公司的InTouch[23-23]、美國Intellution公司的iFIX、德困西門子公司的WINCC等。

工控組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)可分兩個層次，最底層是與現(xiàn)場控制站相連的I/O驅(qū)動程序接口模塊，它主要完成上層軟件與現(xiàn)場控制站之間的數(shù)據(jù)信號的轉(zhuǎn)換和緩存，I/O驅(qū)動程序之上的中間層實時數(shù)據(jù)庫是控制模塊，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)和控制，并對圖形顯示模塊、實時趨勢模塊和報警模塊進(jìn)行通信控制。在使用組態(tài)軟件時要充分使用其分布式的特點，組態(tài)軟件通過分級的方式防止網(wǎng)絡(luò)中單一的計算機(jī)遭受系統(tǒng)癱瘓的問題干擾，組態(tài)軟件采用客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，添加新的節(jié)點十分簡單，只需將新的服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)上即可。添加或更改數(shù)據(jù)點時，只需在數(shù)據(jù)源進(jìn)行更改，系統(tǒng)就會自動地更新整個系統(tǒng)。每一節(jié)點的數(shù)據(jù)對整個系統(tǒng)的用戶都是可見的。在系統(tǒng)添加客戶和服務(wù)器簡潔明了，無需更改系統(tǒng)中其他節(jié)點的設(shè)置。在一個分布式處理的網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點獨立執(zhí)行所分配的任務(wù)，單一節(jié)點脫離網(wǎng)絡(luò)時不會引起整個網(wǎng)絡(luò)的中斷。當(dāng)一個節(jié)點查詢網(wǎng)絡(luò)上的離線節(jié)點數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序會通知請求數(shù)據(jù)的節(jié)點，以便它能明確地標(biāo)識處理丟失的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。盡管各個節(jié)點是完全獨立的工作站，這些節(jié)點也能獲取網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點的數(shù)據(jù)。監(jiān)控節(jié)點可以顯示許多不同的SCADA服務(wù)器上的畫面，數(shù)據(jù)鏈接不需要額外的組態(tài)工作，也不需要本地數(shù)據(jù)庫的拷貝。組態(tài)軟件還提供了強(qiáng)大而靈活的多重冗余功能，保證系統(tǒng)的不間斷監(jiān)控，包括備份SCADA服務(wù)器、LAN冗余以及利用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)服務(wù)器和組態(tài)軟件診斷顯示程序監(jiān)視、控制網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)。工控組態(tài)軟件一般由下列組件組成：圖形界面系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三方程序接口組件、控制功能組件。

2、組態(tài)王軟件功能描述

上位機(jī)監(jiān)控軟件采用6.5版“組態(tài)王”256點運行組態(tài)軟件。組態(tài)王的主要特點如下：

1）工程管理。為用戶集中管理本機(jī)上的所有組態(tài)王工程。

2）畫面制作系統(tǒng)。

①支持無限色和過渡色；

②圖庫“一次構(gòu)造，隨處使用”；

③多種形狀和效果的按鈕和多種格式的圖形；

④可視化動畫連接向?qū)А?/p>

3）報警和事件系統(tǒng)。具有方便、靈活、可靠、易于擴(kuò)展、通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程報的特點。

4）報表系統(tǒng)。提供一套全新、集成的內(nèi)嵌式報表系統(tǒng)，內(nèi)部提供豐富的報表函數(shù)；提供報表工具條、報表模板，報表能夠進(jìn)行組態(tài)。

5）控件。支持Windows標(biāo)準(zhǔn)的Active X控件（主要為可視控件），包括Microsoft提供的標(biāo)準(zhǔn)Active X控件和用戶自制的Active X控件。三個功能強(qiáng)大的控件，即數(shù)據(jù)表格控件、歷史曲線控件、PID調(diào)節(jié)控件。

6）OPC。全面支持OPC標(biāo)準(zhǔn)，可作為OPC服務(wù)器，也可以作為OPC客戶端，節(jié)省了不同廠商的控制系統(tǒng)相連的工作量和費用；并且組態(tài)王提供SDK開發(fā)包。

7）通訊系統(tǒng)。

①支持GPRS/PSTN，可通過宏電公司的H7000 GPRS無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與組態(tài)王原有驅(qū)動程序無縫連接，硬件設(shè)備端無需更改程序，能實時顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況；

②開發(fā)中進(jìn)行硬件測試，在不啟動運行系統(tǒng)的情況下，能測試對硬件設(shè)備的讀寫操作；

③支持網(wǎng)絡(luò)DDE，實現(xiàn)組態(tài)王與其他應(yīng)用程序間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3、組態(tài)王軟件的數(shù)據(jù)流

組態(tài)王軟件由若干程序組件構(gòu)成，通常包括圖形界面開發(fā)程序、圖形界面運行程序、實時數(shù)據(jù)庫功能模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊、前置通信模塊、數(shù)據(jù)報表模塊幾個典型組件。

組態(tài)軟件通過I / O驅(qū)動程序從現(xiàn)場I / O設(shè)備獲得實時數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的加工后，一方面以圖形方式直觀地顯示在計算機(jī)屏幕上；另一方面按照組態(tài)要求和操作人員的指令將控制數(shù)據(jù)送給I / O設(shè)備，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)實施控制或調(diào)整控制參數(shù)。

對已經(jīng)組態(tài)歷史趨勢的變量存儲歷史數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)檢索請求給予響應(yīng)。當(dāng)發(fā)生報警時及時將報警以聲音、圖像的方式通知給操作人員，并記錄報警的歷史信息，以備檢索。其中，實時數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件的核心和引擎，歷史數(shù)據(jù)的存儲與檢索、報警處理與存儲、數(shù)據(jù)的運算處理、數(shù)據(jù)庫冗余控制、I / O數(shù)據(jù)連接都是由實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)完成的。圖形界面系統(tǒng)、I / O驅(qū)動程序等組件以實時數(shù)據(jù)庫為核心，通過高效的內(nèi)部協(xié)議相互通信，共享數(shù)據(jù)。

4、基于組態(tài)王的監(jiān)控軟件設(shè)計

軟件設(shè)計應(yīng)該采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來開發(fā)與維護(hù)，這樣才能夠客觀的保證軟件質(zhì)量，經(jīng)受起時間的考驗。目前認(rèn)可的軟件開發(fā)的方法一般分為問題定義、可行性研究、需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編碼和單元測試、綜合測試、維護(hù)七個基本步驟。本文根據(jù)軟件開發(fā)的一般步驟，結(jié)合組態(tài)王的特點和實際工程的設(shè)計要求來進(jìn)行軟件設(shè)計。

基于組態(tài)王建立本系統(tǒng)監(jiān)控程序大致可分為以下四個步驟：

第1步：設(shè)計圖形界面。

第2步：構(gòu)造數(shù)據(jù)庫。

1）按照第一步統(tǒng)計出的表格，建立實時數(shù)據(jù)庫，正確組態(tài)各種變量參數(shù)。

2）根據(jù)第一步的統(tǒng)計結(jié)果，在實時數(shù)據(jù)庫中建立實時數(shù)據(jù)庫變量與I/O點的一一對應(yīng)關(guān)系，即定義數(shù)據(jù)連接。

第3步：建立動畫連接。

將操作畫面中的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫變量建立動畫連接關(guān)系，規(guī)定動畫屬性和幅度。

第4步：運行和調(diào)試。

對組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行單回路和聯(lián)合調(diào)試。

參考文獻(xiàn)：

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