基于組態王的標校遠程監控系統軟件設計?

潘高峰，謝勇，薛軍

基于組態王的標校遠程監控系統軟件設計?

潘高峰，謝勇，薛軍

（中國衛星海上測控部，江蘇江陰214431）

為滿足測量船遠程監控標校塔標校設備的需求，在原有基于C／S監控模式不能適應高密度任務的情況下，提出利用組態王KingView開發B／S網絡模式的標校設備遠程監控軟件。首先給出了遠程監控系統的組成和控制對象，進而應用KingView進行監控軟件設計，通過畫面布局設計、數據字典構建、動畫連接實現了監控需求，采用中間件技術實現了組態王對其它不支持板卡的調用。測試和運行表明，該監控軟件實現了測量船對標校設備的實時監控，實現的系統具有升級／維護便利、操控簡單可靠等特點，對測量船的標校工作做出了重要貢獻。

航天測量船；標校塔；遠程監控；組態王；B／S；中間件

1 引言

航天測量船擔負著火箭、衛星等飛行器的跟蹤測量和控制任務，是我國海上測控的重要組成部分。測量船安裝有多套大型的測控設備，在碼頭指標檢測、設備檢修和常規檢查過程中，安裝有標校設備的標校塔至關重要。相比于陸基固定測控站可以采用人工方式進行標校而言，測量船有其自身的特點:船位、測控設備分散；多發任務、多船同時段使用；環境、氣候對人員上塔影響大等，效率低下的人工標校方式根本無法滿足任務需要。針對上述情況，開發了基于P2P協議的C／S遠程監控系統。但在使用過程中，系統升級和維護非常繁瑣，不適應高密度任務準備需求，迫切需要設計一個基于B／S（瀏覽器／服務器）網絡模型的遠程監控系統［1］。

本文通過對控制對象的分析，采用組態王KingView開發了基于B／S的標校設備遠程監控軟件，并通過虛擬串口技術巧妙解決了組態王對其它不支持板卡的調用難題，實現了測量船對標校設備的實時監控。

2 遠程監控系統

為滿足測量船常規標校的任務需求，標校塔配置有智能儀器、標校設備（含應答機、信標機等）、控制系統（含電機控制和光標控制）、天饋系統等設施［2］，其監控系統組成如圖1所示。監控軟件的作用就是可靠控制這些標校設備、設施，并將標校設備、設施的信息采集處理后發送到客戶端；響應客戶端發出的控制請求并有效地執行，將信息反饋給客戶端，便于客戶端及時掌握標校設備、設施的狀態。從圖1可見，需監控的設備包括伺服控制單元、射頻微波網絡、標校設備、溫濕度傳感器、信號源等，實時監視的信息參數包括電機狀態、靶架位置、光標狀態、標校設備狀態、信號鏈路狀態、儀器狀態、環境信息；需控制的參數包括電機轉動、光標開關、射頻鏈路切換、儀器頻率和功率。其中，系統對智能儀器的控制采用GPIB總線形式，最大優點就是可以同時連接多臺儀器；對標校設備、控制系統以及微波網絡的控制采用Modbus總線，最大優點是接口簡單、擴展性好；服務器和客戶端之間采用內部網絡連接，在硬件上監控微機配置了多串口卡、GPIB卡、網卡等。可見，受控設備類型較多，監控系統的軟件設計涉及控制總線、串口通信、儀器控制、Web開發等技術，軟件研制存在一定的挑戰。

遠程監控軟件研制的另一個挑戰就是網絡模型的確立，筆者對常用的網絡模型如C／S、B／S、P2P等進行了研究。最初采用了基于P2P協議的C／S網絡模型，但是在使用中發現由于標校設備、設施的增減，服務器端軟件要進行升級維護，客戶端軟件也必須隨之變化，軟件的通用性、擴展性相對較差。而B／S結構因其獨特的優勢，近年來得到了迅速發展，各軟件開發商也在致力于基于網絡的軟件研發。筆者認識到必須采用B／S網絡模型來解決這一弊端，最終選擇了北京亞控公司的組態王KingView軟件來開發服務器端應用程序，一是因其集成了Modbus協議，二是具有便捷的Web開發技術，使得客戶端可以通過瀏覽器控制系統正常運轉，完成系統運行狀態的監測、工作參數的設定和修改等功能。

3 系統軟件設計

組態王KingView軟件是由北京亞控科技發展有限公司開發的工業級軟件，也是首個應用于我國航空、航天領域的國產組態軟件［3］。它的編程方式是G（圖形）語言和編程語言的混合編程方式，具有開發簡單、擴展性好、可靠性高等優點。目前的最高版本是KingView6.5.3，是完全支持網絡開發的一個版本，采用了多線程、COM組件、Web等新技術，提供了豐富的驅動支持和華麗的組態形式，并具有良好的數據庫支持能力。它的開發流程有3個方面:一是畫面設計，通過自身的控件包可以設計出滿足工業環境的華麗界面，特別是對生成的網頁文件支持再開發；二是數據詞典設計，對程序中涉及的變量進行定義，可以采用分別定義和結構體定義兩種方式，用戶可以根據需要自行設計；三是動畫連接設計，這是程序設計的重點，通俗地講就是程序邏輯控制的實現。總之，組態王軟件定制的監控畫面可以逼真繪制工業現場設備，采用動畫方式形象反映設備運行狀態。但其最大缺點是對于沒有提供驅動支持的其它板卡調用十分困難。

3.1 軟件設計流程

（1）設計畫面

在工程瀏覽器中左側的樹形結構中選擇“畫面”，在右側視圖中雙擊“新建”工程瀏覽器將彈出“新畫面”對話框［4］。繪制圖素的主要工具放置在圖形編輯工具箱內。當畫面打開時，工具箱自動顯示。選擇菜單“圖庫／打開圖庫”或按F2鍵打開圖庫管理器。使用圖庫管理器降低了工程人員設計界面的難度，用戶更加集中精力于維護數據庫和增強軟件內部的邏輯控制，縮短了開發周期。

（2）定義數據變量

在設計中，不僅要對各站監控的畫面進行設計，還要實現下位機的動作與畫面的實時動態顯示，這就需要構造變量數據庫。變量數據庫是系統最核心的部分，它存放的是變量的當前值，變量包括系統變量和用戶定義的變量。

（3）系統動畫連接

在組態王開發系統中制作的畫面都是靜態的，通過建立動畫才能反映設備的工作現場狀況。所謂“動畫連接”就是建立畫面的圖素與數據庫變量的對應關系。這樣，工程現場的數據，比如射頻鏈路導向、光標的顏色等，當它們發生變化時，通過I／O接口，將引起實時數據庫中相關變量的變化。

3.2 關鍵技術

（1）Web功能實現

組態王6.5.3版提供了For Internet應用版本——組態王Web版，支持Internet／Intranet訪問。組態WEB功能采用B／S結構，可以實現畫面發布和數據發布，客戶可以隨時隨地通過Internet／Intranet實現遠程監控［4］。在KingView中設置非常簡便，在工程瀏覽器窗口左側的目錄樹的最后一個節點為Web目錄，雙擊Web目錄，將彈出“頁面發布向導”配置對話框，如圖2（a）所示；設置完成后，雙擊新建，彈出如圖2（b）所示對話框，設置完畢后，即可通過瀏覽器進行瀏覽。

（2）I／O設備管理——串口類設備

串口類邏輯設備實際上是組態王內嵌的串口驅動程序的邏輯名稱，內嵌的串口驅動程序不是一個獨立的Windows應用程序，而是以DLL形式供組態王調用，這種內嵌的串口驅動程序對應著實際與計算機串口相連的I／O設備［4］。本系統采用兩種串口形式，一種為普通232串口，另一種為Modbus協議232串口，在KingView中的設置如圖3所示，通過編寫命令語言完成了對電機、光標、微波網絡和溫濕度傳感器的采集與控制。

（3）驅動開發

由于儀器監控采用GPIB總線，必須開發基于KingView的驅動。但是基于組態王提供的驅動開發包只能對串口和網絡進行開發，這里筆者采用了一種虛擬串口技術:用Delphi編制一個對GPIB卡的驅動程序（中間件），對外接口為串口，使用虛擬串口構成一對串口，組態王與之進行通信，從而巧妙地實現了與其它板卡的通信。

（4）安全管理

在“組態王”系統中，為了保證運行系統的安全運行，對畫面上的圖形對象設置訪問權限，同時給操作者分配訪問優先級和安全區，當操作者的優先級小于對象的訪問優先級或不在對象的訪問安全區內時，該對象為不可訪問，即要訪問一個有權限設置的對象，要求先具有訪問優先級，而且操作者的操作安全區必須在對象的安全區內時，方能訪問。

3.3 測試驗證

2011年4月13日，對該監控系統組織了測試驗收。測量船通過瀏覽器界面對標校設備進行了功能測試，包括儀器開／關機以及參數調整、靶架轉動、光標開／關等操作，程序控制良好，實時性滿足使用要求。通過幾個月的試運行，軟件性能穩定，安全可靠，操作便捷，完全適用于測量船的標校工作。

4 結束語

在網絡開發方面相比LabView等軟件，KingView優勢在于開發簡便，并可以真正實現無人值守、自動運行，非常適用于本環境。本組態軟件是原C／S模式監控軟件的升級產品，通過組態王KingView開發設計，實現了多艘測量船對標校塔設備的可靠控制和狀態監測。經測試，該組態軟件控制便捷，實時性好，完全滿足系統設計的軟件功能，在測量船的標校工作中發揮了重要作用，同時，對其它相關B／S網絡開發工程也有一定的借鑒意義。

［1］周江，潘高峰.基于C／S模式的標校遠程監控系統的軟件設計［J］.遙測遙控，2010，31（3）:55-57.

ZHOU Jiang，PAN Gao-feng.Software Design of a Calibration Remote Monitoring System Base On C／SMode［J］.Journal of Telemetry，Tracking and Command，2010，31（3）:55-57.（in Chinese）

［2］瞿元新.船載測控設備遠程測試標校系統設計與實現［J］.飛行測控學報，2005，24（4）:16-24.

QU Yuan-xin.Design and Implementation of a Long-distance Test＆Calibration System for Ship-borne Tracking＆Control Equipment［J］.Journal of Spacecraft TT＆C Technology，2005，24（4）:16-24.（in Chinese）

［3］馬楠，周江，潘高峰.基于組態王的分布式監控系統研制［J］.無線電工程，2008，29（6）:59-61.

MA Nan，ZHOU Jiang，PAN Gao-feng.Research and Development of Distributed Monitoring System Base On Kingview［J］.Radio Engineering of China，2008，29（6）:59-61.（in Chinese）

［4］北京亞控科技發展有限公司.KingView用戶使用手冊［M］.北京:北京亞控科技發展有限公司，2004.

Beijing Asiacontrol Technology Development Co.，Ltd.User′s Guide of KingView［M］.Beijing:Beijing Asiacontrol Technology Development Co.，Ltd.，2004.（in Chinese）

PAN Gao-feng was born in Jinzhou，Liaoning Province，in 1972.He received the B.S.degree in 1995.He is now a senior engineer.His research concerns intelligent instrument and ATS.

Email:pgfzhy＠163.com

謝勇（1972—），男，江西余江人，2004年獲碩士學位，現為高級工程師，主要從事航天測控總體技術方面的研究；

XIE Yong was born in Yujiang，Jiangxi Province，in 1972.He received the M.S.degree in 2004.He is now a senior engineer.His research concerns aerospace TT＆C system technology.

薛軍（1972—），男，內蒙包頭人，2002年獲碩士學位，現為高級工程師，主要從事航天測控總體技術方面的研究。

XUE Jun was born in Baotou，Inner Mongolia Autonomous Region，in 1972.He received the M.S.degree in 2002.He is now a senior engineer.His research concerns aerospace TT＆C system technology.

Software Design of a Calibration Remote M onitoring System Based on KingView

PAN Gao-feng，XIE Yong，XUE Jun
（China Satellite Maritime Tracking and Control Department，Jiangyin 214431，China）

Tomeet the requirement of TT＆C ship remotemonitoring calibration equipment of calibration tower，under the condition that the original C／Smonitoringmode can not adapt to high density tasks，the calibration equipment remotemonitoring software based on B／S is developed by using KingView.First，the remotemonitoring system of component and control object is given，and then monitoring software is designed using KingView.Through the screen layout design，data dictionary construction and animation connection，themonitoring requirement is satisfied.Withmiddleware technology call of other cards without divers by KingView is realized.Test and operation shows that themonitoring software has realized real-timemonitoring of the calibration equipment.The system is featured by convenientmaintenance，simple and reliable control.The designed softwaremakes an important contribution to calibration of TT＆C ship.

space TT＆C ship；calibration tower；remotemonitoring；KingView；B／S；middleware

TP311.5

A

10.3969／j.issn.1001-893x.2011.12.017

潘高峰（1972—），男，遼寧錦州人，1995年獲學士學位，現為高級工程師，主要從事智能儀器、自動測試系統方面的研究；

1001-893X（2011）12-0083-04

2011-07-11；

2011-09-28