基于組態王的監控軟件設計

單麗慧　王珺

摘要：組態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行配置，達到使計算機或軟件按照預先設置，自動執行特定任務，滿足使用者要求的目的。它是伴隨著集散型控制系統的出現而引入工業控制系統的[22]。

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

關鍵詞：組態王，監控軟件，數據流

1、 引言

組態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行配置，達到使計算機或軟件按照預先設置，自動執行特定任務，滿足使用者要求的目的。它是伴隨著集散型控制系統的出現而引入工業控制系統的[22]。

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

工控組態軟件的結構可分兩個層次，最底層是與現場控制站相連的I/O驅動程序接口模塊，它主要完成上層軟件與現場控制站之間的數據信號的轉換和緩存，I/O驅動程序之上的中間層實時數據庫是控制模塊，實現實時數據、歷史數據、設備數據等數據之間的關聯和控制，并對圖形顯示模塊、實時趨勢模塊和報警模塊進行通信控制。在使用組態軟件時要充分使用其分布式的特點，組態軟件通過分級的方式防止網絡中單一的計算機遭受系統癱瘓的問題干擾，組態軟件采用客戶/服務器結構，添加新的節點十分簡單，只需將新的服務器連接到網絡上即可。添加或更改數據點時，只需在數據源進行更改，系統就會自動地更新整個系統。每一節點的數據對整個系統的用戶都是可見的。在系統添加客戶和服務器簡潔明了，無需更改系統中其他節點的設置。在一個分布式處理的網絡中，每個節點獨立執行所分配的任務，單一節點脫離網絡時不會引起整個網絡的中斷。當一個節點查詢網絡上的離線節點數據時，網絡應用程序會通知請求數據的節點，以便它能明確地標識處理丟失的網絡數據。盡管各個節點是完全獨立的工作站，這些節點也能獲取網絡上的其他節點的數據。監控節點可以顯示許多不同的SCADA服務器上的畫面，數據鏈接不需要額外的組態工作，也不需要本地數據庫的拷貝。組態軟件還提供了強大而靈活的多重冗余功能，保證系統的不間斷監控，包括備份SCADA服務器、LAN冗余以及利用網絡狀態服務器和組態軟件診斷顯示程序監視、控制網絡運行狀態。工控組態軟件一般由下列組件組成：圖形界面系統、實時數據庫系統、第三方程序接口組件、控制功能組件。

2、組態王軟件功能描述

上位機監控軟件采用6.5版“組態王”256點運行組態軟件。組態王的主要特點如下：

1）工程管理。為用戶集中管理本機上的所有組態王工程。

2）畫面制作系統。

①支持無限色和過渡色；

②圖庫“一次構造，隨處使用”；

③多種形狀和效果的按鈕和多種格式的圖形；

④可視化動畫連接向導。

3）報警和事件系統。具有方便、靈活、可靠、易于擴展、通過網絡遠程報的特點。

4）報表系統。提供一套全新、集成的內嵌式報表系統，內部提供豐富的報表函數；提供報表工具條、報表模板，報表能夠進行組態。

5）控件。支持Windows標準的Active X控件（主要為可視控件），包括Microsoft提供的標準Active X控件和用戶自制的Active X控件。三個功能強大的控件，即數據表格控件、歷史曲線控件、PID調節控件。

6）OPC。全面支持OPC標準，可作為OPC服務器，也可以作為OPC客戶端，節省了不同廠商的控制系統相連的工作量和費用；并且組態王提供SDK開發包。

7）通訊系統。

①支持GPRS/PSTN，可通過宏電公司的H7000 GPRS無線數據通信系統與組態王原有驅動程序無縫連接，硬件設備端無需更改程序，能實時顯示現場設備運行狀況；

②開發中進行硬件測試，在不啟動運行系統的情況下，能測試對硬件設備的讀寫操作；

③支持網絡DDE，實現組態王與其他應用程序間通過網絡進行數據交換。

3、組態王軟件的數據流

組態王軟件由若干程序組件構成，通常包括圖形界面開發程序、圖形界面運行程序、實時數據庫功能模塊、網絡通信模塊、前置通信模塊、數據報表模塊幾個典型組件。

組態軟件通過I / O驅動程序從現場I / O設備獲得實時數據，對數據進行必要的加工后，一方面以圖形方式直觀地顯示在計算機屏幕上；另一方面按照組態要求和操作人員的指令將控制數據送給I / O設備，對執行機構實施控制或調整控制參數。

對已經組態歷史趨勢的變量存儲歷史數據，對歷史數據檢索請求給予響應。當發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，實時數據庫是組態軟件的核心和引擎，歷史數據的存儲與檢索、報警處理與存儲、數據的運算處理、數據庫冗余控制、I / O數據連接都是由實時數據庫系統完成的。圖形界面系統、I / O驅動程序等組件以實時數據庫為核心，通過高效的內部協議相互通信，共享數據。

4、基于組態王的監控軟件設計

軟件設計應該采用工程的概念、原理、技術和方法來開發與維護，這樣才能夠客觀的保證軟件質量，經受起時間的考驗。目前認可的軟件開發的方法一般分為問題定義、可行性研究、需求分析、總體設計、詳細設計、編碼和單元測試、綜合測試、維護七個基本步驟。本文根據軟件開發的一般步驟，結合組態王的特點和實際工程的設計要求來進行軟件設計。

基于組態王建立本系統監控程序大致可分為以下四個步驟：

第1步：設計圖形界面。

第2步：構造數據庫。

1）按照第一步統計出的表格，建立實時數據庫，正確組態各種變量參數。

2）根據第一步的統計結果，在實時數據庫中建立實時數據庫變量與I/O點的一一對應關系，即定義數據連接。

第3步：建立動畫連接。

將操作畫面中的圖形對象與實時數據庫變量建立動畫連接關系，規定動畫屬性和幅度。

第4步：運行和調試。

對組態內容進行單回路和聯合調試。

參考文獻：

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