基于VC的監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)及其實(shí)踐運(yùn)用探討

武　瑛

（嘉興學(xué)院 南湖學(xué)院，浙江 嘉興 314001）

基于VC的監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)及其實(shí)踐運(yùn)用探討

武瑛

（嘉興學(xué)院 南湖學(xué)院，浙江 嘉興 314001）

隨著信息時(shí)代不斷發(fā)展，組態(tài)軟件開始朝著農(nóng)業(yè)、環(huán)保及電信等領(lǐng)域發(fā)展。其中建立在VC基礎(chǔ)上的監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)及實(shí)踐成為業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。文章主要對(duì)基于VC監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)進(jìn)行研究，并結(jié)合礦石熔爐案例探討系統(tǒng)的實(shí)踐運(yùn)用，希望為相關(guān)領(lǐng)域研究提供參考。

組態(tài)軟件；軟件開發(fā)；實(shí)踐運(yùn)用

1　基于VC監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)分析

通常來說，組態(tài)軟件開發(fā)工具較多，如visual C++，visual basic等，其中VC開發(fā)產(chǎn)品，程序代碼量相對(duì)較少，且運(yùn)行效率高，運(yùn)行速度更快。因此VC能夠成為當(dāng)前監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)首選軟件之一。

1.1 通信模塊設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)監(jiān)控組態(tài)軟件多采用驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)于較為特別的硬件，需要單獨(dú)編寫程序，且針對(duì)多個(gè)應(yīng)用程序來說，無法同時(shí)對(duì)同一設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存取，在運(yùn)行過程中存在訪問沖突、不支持硬件更新等缺陷。因此對(duì)于通信模塊的開發(fā)，我們可以積極引入過程控制標(biāo)準(zhǔn)（OLE for Process Control，OPC），其建立在Windows程序基礎(chǔ)之上，能夠?qū)?duì)象連接與嵌入（Object Linking and Embedding，OLE），COM機(jī)制作為核心通信標(biāo)準(zhǔn)，采用客戶/服務(wù)器等模式，將開發(fā)訪問接口的任務(wù)置于硬件生產(chǎn)廠家中，以此來協(xié)調(diào)硬件與軟件之間的矛盾，最大限度上提高系統(tǒng)的開發(fā)性，方便用戶操作。

OPC客戶端開發(fā)能夠提供一種讀取OPC服務(wù)器數(shù)據(jù)的方法，當(dāng)客戶端成功讀取數(shù)據(jù)時(shí)，便可以獲取到系統(tǒng)中涉及的現(xiàn)場數(shù)據(jù)?？蛻舳顺绦蚰軌?qū)蛻舳酥械腛PC接口部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理及顯示，但是要想訪問OPC服務(wù)器，需要通過接口實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)存取。

1.2 智能推理模塊設(shè)計(jì)

案例推理是一種人工智能領(lǐng)域中一種重要的問題求解方法。在實(shí)踐應(yīng)用中，案例推理系統(tǒng)能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的檢索方法，通過對(duì)案例庫中檢索已有的案例，尋求出與新問題解決相似的案例，如果不滿意候選案例解決方法，將新方法存儲(chǔ)于案例庫當(dāng)中，作為下次參考使用［1］。案例推理模塊實(shí)現(xiàn)是讀取已有的案例實(shí)現(xiàn)，將已有數(shù)據(jù)庫文件作為基礎(chǔ)，采用基于權(quán)值案例相似度推理方法，檢索出匹配的案例，最終實(shí)現(xiàn)檢索功能。

1.3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫模塊設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫作為組態(tài)軟件重要組成部分，在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，用以此來監(jiān)督和控制現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。且數(shù)據(jù)庫能夠連接圖形界面、歷史數(shù)據(jù)庫及報(bào)表等多個(gè)模塊。當(dāng)前，組態(tài)軟件管理涉及的數(shù)據(jù)量越來越大，對(duì)數(shù)據(jù)庫提出了更高要求，因此實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)管理才是軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)而影響整個(gè)組態(tài)軟件的性能。

對(duì)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)由語言編譯處理程序、運(yùn)行控制及服務(wù)程序3個(gè)部分。在具體設(shè)計(jì)中，我們需要優(yōu)先考慮數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性，其中全部正確卻過時(shí)的數(shù)據(jù)是不能夠滿足使用需求的。如采用通信程序采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將其直接存入到系統(tǒng)內(nèi)存數(shù)組當(dāng)中，不僅能夠確保數(shù)據(jù)獨(dú)立性、完整性，且能夠提升系統(tǒng)反應(yīng)速度，從而構(gòu)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

2　基于VC的監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)及其實(shí)踐運(yùn)用

為了提高研究實(shí)用性，本文選擇某礦石熔爐溫控系統(tǒng)作為研究案例，通過西門子S700系列PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)溫度等方面的監(jiān)控。

2.1 礦石熔爐溫控系統(tǒng)概況

熔爐溫控系統(tǒng)是玄武巖連續(xù)纖維生產(chǎn)環(huán)境的主要監(jiān)督和控制對(duì)象，主要對(duì)熔爐內(nèi)部溫度、煙道溫度及助燃風(fēng)溫度等進(jìn)行控制［2］。詳細(xì)來說：

第一，數(shù)據(jù)監(jiān)控。原有操作流程建立在人工模式基礎(chǔ)之上，而新監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無人值班，且對(duì)溫度參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并與瀏覽、告警現(xiàn)實(shí)等功能直接連接。

第二，異常警告。系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)控溫度產(chǎn)生的問題進(jìn)行語音提醒，提醒中心機(jī)房監(jiān)控人員要給予熔爐更多關(guān)注。

第三，監(jiān)控點(diǎn)選擇及內(nèi)容的設(shè)置。該礦石生產(chǎn)中涉及的玄武巖纖維生產(chǎn)，要求對(duì)熔爐、煙道等溫度進(jìn)行監(jiān)控，因此設(shè)置的監(jiān)控點(diǎn)如表1所示。

表1 監(jiān)控點(diǎn)及內(nèi)容

2.2 熔爐溫度監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)

2.2.1 構(gòu)建工程

在監(jiān)控工作開展前，我們可以通過物理端口，將現(xiàn)場設(shè)備與上位機(jī)連接到一起，采用485總線將現(xiàn)場收集到的數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)當(dāng)中。對(duì)此，我們可以設(shè)置為串口通信，提高通信及時(shí)和有效性［3］。隨后在組態(tài)軟件當(dāng)中添加溫度監(jiān)控系統(tǒng)，將用戶名、工程名等內(nèi)容詳細(xì)列入其中，設(shè)置具體的數(shù)值，為監(jiān)控功能的發(fā)揮提供更多依據(jù)。

2.2.2 界面設(shè)計(jì)

基于對(duì)用戶需求的考慮，我們對(duì)于系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)更加強(qiáng)調(diào)人性化，在登錄界面中，用戶僅需要將用戶名、密碼輸入其中，經(jīng)過驗(yàn)證后便可進(jìn)入到操作界面，直接觀察溫度并控制溫度，不僅如此，在工程師界面還能夠查看歷史數(shù)據(jù)報(bào)表等。

2.2.3 I/O設(shè)備組態(tài)

本系統(tǒng)建立在西門子S700系列PLC基礎(chǔ)之上。因此在運(yùn)行中，用戶要想獲取到現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)信息，需要將OPC客戶端與PLC連接到一起。選擇KEPServer作為連接的主要媒介，滿足雙方面需求。

2.2.4 制作圖形界面

綜合組態(tài)軟件圖形界面來說，我們可以利用現(xiàn)有的圖元或者增加新圖元方式，繪制出熔爐的爐體、漏板等示意圖，以此來顯示溫度、電壓等數(shù)據(jù)信息［4］。

2.3 監(jiān)控軟件架構(gòu)與功能

本文設(shè)計(jì)的熔爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，主要采用了服務(wù)器—客戶機(jī)架構(gòu)型式，在模塊基礎(chǔ)之上，采用獨(dú)立的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，匯總監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息。監(jiān)控軟件中具有既獨(dú)立、又相互關(guān)聯(lián)的功能模塊，如數(shù)據(jù)通信中心、數(shù)據(jù)處理及實(shí)時(shí)監(jiān)控等。

2.3.1 通信功能

通信功能能夠滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)通訊，通過OPCServer安全、可靠接收不同設(shè)備的各類數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)工作有序開展提供準(zhǔn)確、真實(shí)的數(shù)據(jù)信息［5］。

2.3.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理作為監(jiān)控軟件的核心，能夠?qū)λ袛?shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析及存儲(chǔ)，如原始數(shù)據(jù)的工程換算等。受到現(xiàn)場數(shù)據(jù)控制的影響，該軟件并未對(duì)溫度進(jìn)行直接控制，而是提醒操作人員，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，結(jié)合監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息，調(diào)整并控制溫度。

2.3.3 監(jiān)控點(diǎn)管理

監(jiān)控點(diǎn)屬性是軟件管理的重中之重。對(duì)于監(jiān)控點(diǎn)的開發(fā)，設(shè)計(jì)人員要給予更多關(guān)注，協(xié)調(diào)好與I/O通道與參數(shù)之間的關(guān)系，添加到監(jiān)控中心上，為監(jiān)控工作順利開展提供支持。

2.3.4 實(shí)時(shí)監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控能夠?qū)θ蹱t各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)的收集、分析和處理，告警監(jiān)控人員進(jìn)行相關(guān)操作，而這些數(shù)據(jù)都能夠呈現(xiàn)在管理人員電腦顯示屏上。如果想要進(jìn)一步了解熔爐內(nèi)部情況，可以單擊各個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目［6］。在此基礎(chǔ)上，我們不僅能夠隨時(shí)觀察熔爐內(nèi)部溫度、還能夠掌握漏板電壓、電流情況，當(dāng)電流過載時(shí)會(huì)自動(dòng)發(fā)出警告。如當(dāng)工人在拉絲中，如果憑感覺溫度過高或者過低，可以點(diǎn)擊監(jiān)控畫面進(jìn)行觀察，并對(duì)溫度作出具體的調(diào)整，確保生產(chǎn)符合要求。

2.3.5 語音警告

語音警告能夠根據(jù)數(shù)據(jù)處理程序，產(chǎn)生警告信息，并提醒工人根據(jù)異常情況判斷故障所在位置。為了確保工作更具針對(duì)性，在系統(tǒng)中，對(duì)警告等級(jí)進(jìn)行了一般、重要及緊急的設(shè)置，使得工人能夠明確故障的嚴(yán)重程度。

3　結(jié)語

根據(jù)上文所述，組態(tài)軟件作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心，在提高監(jiān)控有效性等方面占據(jù)舉足輕重的位置。本文研發(fā)了一套建立在VC基礎(chǔ)上可用于測試的監(jiān)控組態(tài)軟件，在結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)上，增加了通信、智能推理等模塊，在很大程度上豐富了組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)功能。隨著未來組態(tài)系統(tǒng)在實(shí)踐中的應(yīng)用，還會(huì)涉及更多先進(jìn)的技術(shù)。因此組態(tài)軟件設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)復(fù)雜性、綜合性工程，我們還需要進(jìn)一步研究，不斷提高技術(shù)水平，促使組態(tài)軟件監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)踐中充分發(fā)揮積極作用。

［1］齊麗君，梁彬.工業(yè)變電站監(jiān)控軟件及其管理組態(tài)模塊設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2013（3）：67-69，72.

［2］張成禮，龐洛明，曾鵬.基于組態(tài)軟件的人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)過程［J］.智能建筑與城市信息，2013（3）：113-116.

［3］孫淳.基于OPC技術(shù)的組態(tài)軟件與SQL Server數(shù)據(jù)庫的通信研究［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012（5）：143-146.

［4］王彥文，趙永梅，張嘉璇.基于組態(tài)軟件的配電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的研究［J］.煤礦機(jī)電，2014（6）：67-69，72.

［5］鄒詩苑，費(fèi)敏銳，茅龔丹.集成組態(tài)軟件與虛擬界面的遠(yuǎn)程火電監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究［J］.自動(dòng)化儀表，2011（4）：40-42，46.

［6］李永雙.變電站運(yùn)行監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中組態(tài)軟件的應(yīng)用與設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（2）：176.

Discussion on development and practical application of monitoring confguration software based on VC

Wu Ying
（South Lake College， Jiaxing University， Jiaxing 314001， China）

With the continuous development of the information age， the configuration software starts the development toward agriculture， environmental protection， telecommunications and other feld. The development and practical application of monitoring confguration software based on VC have become the research focus in the feld. This paper mainly studied on the development of confguration software based on VC， and with the ore smelting furnace case to explore the practical application of the system， hoping to provide a reference for research in related felds .

confguration software； software development； practical application

武瑛（1983— ），女，浙江湖州，碩士，講師；研究方向：數(shù)據(jù)挖掘，軟件應(yīng)用。