電氣監(jiān)控組態(tài)軟件的研究與開發(fā)

胡新月

組態(tài)軟件是應(yīng)用程序的生成器，可對電氣監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成直接影響?；诖?，本文介紹了電氣監(jiān)控組態(tài)軟件，分析了電氣監(jiān)控組態(tài)軟件各組成部分的功能，并分別從目標(biāo)系統(tǒng)的開發(fā)、組態(tài)工具的開發(fā)以及組態(tài)參數(shù)設(shè)置等方面，提出電氣監(jiān)控組態(tài)軟件的開發(fā)方法，為相關(guān)技術(shù)人員提高技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】電氣監(jiān)控系統(tǒng) 組態(tài)軟件 目標(biāo)系統(tǒng)

隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性逐漸增加，工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展逐漸趨于標(biāo)準(zhǔn)化，提高了工業(yè)控制系統(tǒng)的互換性、可靠性以及兼容性，但電氣監(jiān)控組態(tài)軟件的開發(fā)較為落后，有待于改進(jìn)。

1 電氣監(jiān)控組態(tài)軟件概述

電氣監(jiān)控組態(tài)軟件指的是在軟件領(lǐng)域中，工作人員按照相應(yīng)的控制要求以及控制對象，對用戶的應(yīng)用軟件進(jìn)行配置的過程，簡單地說，組態(tài)軟件是應(yīng)用程序的生成器。由于大部分的組態(tài)軟件都是由專業(yè)軟件公司開發(fā)研制而出，在使用前全部經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量測試，所以在電氣系統(tǒng)中應(yīng)用組態(tài)軟件，可有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。除此之外，組態(tài)軟件還能夠避免重復(fù)性的開發(fā)工作，減輕工作人員的勞動輕度，縮短項目的開發(fā)周期，同時還可以凸顯系統(tǒng)集成的思想，便于維護(hù)人員對系統(tǒng)開展維護(hù)工作，減少項目開發(fā)的資金投入。

現(xiàn)階段，我國大部分組態(tài)軟件都屬于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及分布式監(jiān)督控制系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一種功能強(qiáng)大、伸縮自如的系統(tǒng)，不僅能夠單機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，還可以利用遠(yuǎn)程通訊技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱，此系統(tǒng)將通信技術(shù)、局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形顯示技術(shù)、計算機(jī)軟硬件以及控制技術(shù)有機(jī)融合，便于系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集與處理。分布式監(jiān)控控制系統(tǒng)，適用于上機(jī)位以及下機(jī)位形式的硬件結(jié)構(gòu)，在用戶結(jié)束組態(tài)操作之后，下機(jī)位便開始自動搜集并整理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息，激活通訊系統(tǒng)，將搜集到的數(shù)據(jù)傳遞到上機(jī)位。上機(jī)位在接受信息后，一邊對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，把控制結(jié)果傳遞給下機(jī)位，一邊用圖表的形式，將數(shù)據(jù)直觀的顯示在用戶面前。在集中式監(jiān)控系統(tǒng)的生成過程中，電氣監(jiān)控系統(tǒng)會發(fā)揮仿真終端的作用，在后臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集與處理，在前臺對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控。

2 電氣監(jiān)控組態(tài)軟件的研究

工業(yè)電氣監(jiān)控組態(tài)軟件主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：人機(jī)界面設(shè)計、圖形界面設(shè)計、形成控制界面、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、報表界面設(shè)計、在線幫助器、報警功能與通訊功能。

工業(yè)控制軟件的重要組成部分是人機(jī)界面設(shè)計，系統(tǒng)通過利用鼠標(biāo)、鍵盤、CRT等設(shè)備，可以使系統(tǒng)實現(xiàn)人機(jī)對話，操作人員可以從人機(jī)界面控制并操縱系統(tǒng)。人機(jī)界面可為操作人員提供菜單以及圖標(biāo)按鈕，便于用戶的直接操作，還可以采用觸摸屏代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輸入設(shè)備，為用戶提供良好的體驗。

此外，圖形控制界面包括的內(nèi)容十分豐富，包括：分組顯示畫面、顯示歷史趨勢圖、顯示軟件的總體運(yùn)行狀態(tài)、提供報警信息等。圖形界面顯示的畫面可以動態(tài)顯示系統(tǒng)內(nèi)的實時參數(shù)，便于工作人員更加直觀的觀測實時數(shù)據(jù)，且畫面的顯示形式與操作人員的習(xí)慣相符合。如聲音報警、動畫報警等。

組態(tài)軟件的控制基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)庫部分，在數(shù)據(jù)庫中，存儲著系統(tǒng)運(yùn)行的實時信息、被控制對象的特點(diǎn)以及控制系統(tǒng)對過程的控制內(nèi)容，所以說，控制軟件的核心是實時數(shù)據(jù)庫，它與系統(tǒng)的安全性緊密相關(guān)，在設(shè)計電氣監(jiān)控組態(tài)軟件時，需要加大對實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重視。對長期處于運(yùn)行狀態(tài)的電氣監(jiān)控系統(tǒng)來說，總量巨大的數(shù)據(jù)并不能全部存儲于數(shù)據(jù)庫中，需要將無用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到歷史數(shù)據(jù)庫中。歷史數(shù)據(jù)庫的每一項數(shù)據(jù)均是設(shè)備在恒定時間內(nèi)的平均采集值，處理程序可以從歷史數(shù)據(jù)庫中搜索特定時段的數(shù)據(jù)，再對各項參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計與處理。

3 電氣監(jiān)控組態(tài)軟件的開發(fā)方法

通常情況下，組態(tài)軟件主要有三大組成部分，分別為：組態(tài)參數(shù)、組態(tài)工具、目標(biāo)系統(tǒng)。其中，組態(tài)參數(shù)的內(nèi)涵由組態(tài)工具與目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行控制，組態(tài)參數(shù)負(fù)責(zé)反映組態(tài)工具與目標(biāo)系統(tǒng)的功能，因此，本文主要針對這三部分，提出電氣監(jiān)控組態(tài)軟件的開發(fā)方法。

3.1 目標(biāo)系統(tǒng)的開發(fā)

組態(tài)軟件的開發(fā)受目標(biāo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響較大，目前，開發(fā)組態(tài)系統(tǒng)的常用方法有兩種，分別為：單任務(wù)開發(fā)方法、多任務(wù)開發(fā)方法。在單任務(wù)開發(fā)方法中，目標(biāo)系統(tǒng)的所有功能由一個程序完成的，這種開發(fā)方法較為簡單。多任務(wù)開發(fā)方法是應(yīng)用較為廣泛的開發(fā)方法，基于UNIX、Windows等混合平臺，建立多任務(wù)環(huán)境，將目標(biāo)系統(tǒng)的功能分解為一個個獨(dú)立存在的任務(wù)。由于多個任務(wù)會在統(tǒng)一時間對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，因此，必須建立一個實時數(shù)據(jù)庫，對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，目標(biāo)系統(tǒng)主要被分為四部分：任務(wù)、實時數(shù)據(jù)庫、PIO以及網(wǎng)絡(luò)通信。其中，PIO會將控制輸出任務(wù)以及數(shù)據(jù)采集的周期性數(shù)據(jù)，實時傳遞到數(shù)據(jù)庫中，并將數(shù)據(jù)庫的控制結(jié)果及時輸出，供不同的模塊調(diào)用。對于一些特殊的系統(tǒng)來說，可以利用網(wǎng)絡(luò)通訊任務(wù)替代PIO的相應(yīng)功能，在收集數(shù)據(jù)時利用串行、并行以及網(wǎng)絡(luò)通信方式，然后再將收集到的數(shù)據(jù)信息存儲在實時數(shù)據(jù)庫中。在目標(biāo)系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)管理實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)的是實時數(shù)據(jù)庫管理任務(wù)，為其他任務(wù)提供訪問的接口，其他的任務(wù)從實時數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的功能。例如：圖形顯示器在顯示用戶選定的圖形頁的同時，會不斷從實時數(shù)據(jù)庫中讀取圖形頁所需的動態(tài)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行實時更新。在目標(biāo)系統(tǒng)中，報警任務(wù)負(fù)責(zé)監(jiān)視各個警報點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)檢測到報警信息時，報警任務(wù)會根據(jù)報警信息的不同，用不同的形式為用戶呈現(xiàn)報警信息。歷史記錄會不斷從實時數(shù)據(jù)庫中選取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，將這些數(shù)據(jù)按照一定的要求整理為磁盤文件，為其他模塊提供負(fù)責(zé)傳送、打印以及查詢等服務(wù)的接口。

3.2 組態(tài)工具的開發(fā)

組態(tài)工具可以按照組態(tài)參數(shù)庫中的任務(wù)，完成建立或維護(hù)組態(tài)參數(shù)庫的工作，在工業(yè)過程中，控制系統(tǒng)組態(tài)軟件的工具通常由以下幾部分組成：

（1）數(shù)據(jù)庫生成。在此部分功能中，包括數(shù)據(jù)記錄編輯、數(shù)據(jù)記錄打印、數(shù)據(jù)記錄轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)記錄連接功能。

（2）歷史庫生成。其中包括歷史記錄編輯、生成歷史執(zhí)行記錄、連接歷史庫與實時點(diǎn)以及配置趨勢曲線圖等功能。

（3）圖形生成。此部分的主要功能為編輯流程圖框、編輯動態(tài)顯示點(diǎn)、連接動態(tài)點(diǎn)以及實時動態(tài)點(diǎn)。

（4）圖形生成。此部分負(fù)責(zé)編輯報表并生成數(shù)據(jù)點(diǎn)記錄值。

（5）連續(xù)調(diào)節(jié)功能。此部分負(fù)責(zé)生成連續(xù)回路，并實現(xiàn)回路與點(diǎn)記錄的連接。

（6）順序控制功能，此部分功能負(fù)責(zé)生成順序控制記錄。

3.3 組態(tài)參數(shù)設(shè)置

目標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)與前提是組態(tài)參數(shù)，組態(tài)參數(shù)庫需要工作人員利用組態(tài)工具對其進(jìn)行建立與維護(hù)，因此可以說，組態(tài)參數(shù)、組態(tài)工具與目標(biāo)系統(tǒng)三者是一個相互配合的整體，一般情況下，組態(tài)參數(shù)庫需要具有以下幾部分內(nèi)容：預(yù)警監(jiān)測過程數(shù)據(jù)的輸出/輸入、處理實時數(shù)據(jù)、對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、管理過程畫面的顯示，對報警信息進(jìn)行處理，管理參數(shù)列表、報表，還需要具備通訊模塊。對某個具體的系統(tǒng)來說，可以根據(jù)實際情況，對上述功能進(jìn)行選擇與結(jié)合。

4 總結(jié)

綜上所述，電氣監(jiān)控組態(tài)軟件的控制基礎(chǔ)是實時數(shù)據(jù)庫。通過閱讀上述內(nèi)容，我們可以了接到，開發(fā)電氣監(jiān)控組態(tài)軟件涉及的內(nèi)容較多，單任務(wù)開發(fā)方法與多任務(wù)開發(fā)方法是組態(tài)系統(tǒng)常用的開發(fā)方法，利用組態(tài)工具可以實現(xiàn)組態(tài)參數(shù)庫的建立與維護(hù)，組態(tài)參數(shù)、組態(tài)工具與目標(biāo)系統(tǒng)之間存在著密不可分的關(guān)系，在實際的開發(fā)過程中，工作人員需要根據(jù)實際的設(shè)計需求，選擇合適的開發(fā)方法。因此，相關(guān)技術(shù)人員要充分考慮上述方法，提高電氣監(jiān)控的穩(wěn)定性。

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作者單位

吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院 吉林省長春市 130114endprint