基于组态王的监控系统应用研究

技术创新数采与监测您的论文得到两院院士关注１引言组态软件主要是用来进行数据采集与过程控制的专用软件，是在自动控制系统监控层级的软件平台和开发环境，组态软件因其组态灵活和通用性在工业方面的应用越来越广泛。

目前，工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，成熟的商用软件技术、分布式运算、大型数据库技术等逐渐在组态软件上得到应用。

２机电一体化实验系统计算机监控软件的总体设计思想目前，实验室所拥有的Ｍｅ０９３３９９型机电一体化柔性系统，采用铝合金结构件为系统的基本操作平台，利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性加工系统，把实际工业生产中的电气控制部分、各种传感器和Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线组态控制，充分展示在系统中。

控制系统包括上料单元、备料单元、加盖单元、穿销单元、模拟单元（温度控制系统）、综检单元、液压单元、分检单元（气动机械手）、仓储单元９个单元。

具体方案配置如图１所示。

“组态王”通过实时数据库向现场发送命令，控制现场设备的运行和停止，修改设定值、报警设定值等相关数据，对现场生产线的各个流程进行控制，能实现总线和各单元的单独起、停、复位等功能。

（１）故障诊断与分析当系统不能正常运行时，监控界面出现报警提示，要求各个工位具有动作指示和故障报警功能。

监控界面能够显示出现故障的具体工位或者Ｉ／Ｏ口，系统自动将报警和事件信息进行记录。

报警的记录可以是文本文件、开放式数据库或打印机输出，用户可以从人机界面提供的报警窗中查看报警和事件信息。

（２）仿真运行程序在实际运行中是通过Ｉ／Ｏ设备和下位机交换数据的，当程序在调试时，可以使用仿真Ｉ／Ｏ设备模拟下位机向画面程序提供数据，为画面程序的调试提供方便。

（３）统计功能数据报表是反映生产过程中的数据、状态等，并对数据进行记录的一种重要形式，是生产过程必不可少的一个部分，本方案要求组态王能够具有简单的统计功能，比如流量统计：下料单元的盒体个数统计，加盖单元的加盖个数统计，穿销单元的传销个数统计，综合检测单元的成品个数统计、废品个数统计，仓储单元的库存数目的统计等，时间统计有各工位完成一个工序所用时间统计等，统计结果可以随时查阅输出。

基于组态王的监控系统应用研究ＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＫｉｎｇｖｉｅｗａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｕｄｙ（１．天津轻工职业技术学院；２．北京亚控科技发展有限公司）王立１熊秋云２李娜１于玲１沈洁１ＷＡＮＧＬＩＸＩＯＮＧＱＩＵＹＵＮＬＩＮＡＹＵＬＩＮＧＳＨＥＮＪＩＥ摘要：文章介绍了在天津轻工职业技术学院现场总线实验室现有的机电一体化柔性系统实验装置的基础上，利用先进的国产组态软件“组态王”开发的计算机监控系统。

其软件设计人机界面友好，操作简单方便，已成功应用于实训教学中，效果良好。

关键词：现场总线；组态；监控系统中图分类号：ＴＰ２７７文献标识码：ＡＡｂｓｔｒａｃｔ：ＡｒｔｉｃｌｅｈａｓｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｏｎｎｏｗａｖａｉｌａｂｌｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｍａｃｈｉｎｅｒｙｗｉｔｈｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｏｆＴｉａｎｊｉｎｌｉｇｈｔｉｎｄｕｓｔｒｙｏｃｃｕｐａｔｉｏｎＴｅｃｓｃｅｎｅｈｉｇｈｗａｙｌａｂｏｒａｔｏｒｙｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｓｙｓｔｅｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｖｉｃｅｂａｓｉｓ，Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｃｏｍｐｕｔｅｒｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆａｄｖａｎｃｅｄｄｏｍｅｓｔｉｃｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ＂Ｋｉｎｇｖｉｅｗ＂．Ｗｈｏｓｅｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｓｔｈａｔｔｈｅｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓａｍｉｃａｂｌｅ，ｏｐｅｒａ－ｔｉｏｎｇｏｅｓｔｏｔｈｅｌａｖａｔｏｒｙｓｉｍｐｌｙ，Ａｌｒｅａｄｙｈａｖｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｒｅａｌｉｔｙｍｏｄｅｌｔｅａｃｈｉｎｇｍｉｄｄｌｅ，ｅｆｆｅｃｔｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｆｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｃｅｎｅｈｉｇｈｗａｙ，ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ，ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ文章编号：１００８－０５７０（２００８）０２－１－０１１１－０２王立：副教授高级工程师硕士技术创新（４）远程监控及安全措施实现主控计算机与局域网之间通过ＴＣＰ／ＩＰ实现，局域网终端计算机上的监控软件基于组态王软件开发。

建立不同的用户访问权限，如建立三级管理：管理员级、操作员级、监控显示级，以实现不同的管理运行机制。

（５）数据通讯通过ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ总线实现Ｓ７３００与Ｓ７２００的直接通讯。

本系统为单主多从型系统，由Ｓ７３００作为系统主站在工作时间内一直占有总线的控制权，与系统从站进行通讯，为纯主从式通讯。

通过Ｉ／Ｏ驱动程序从现场Ｉ／Ｏ设备获得实时数据，对数据进行必要的加工后，以图形方式直观地显示在计算机屏幕上，同时按照组态要求和操作人员的指令将控制数据送给Ｉ／Ｏ设备，对执行机构实施控制或调整控制参数。

利用“组态王”新增的支持结构变量功能，利用结构模板嵌套，模板下面包含的成员无需再定义，可以直接引用，从而可以快速完成画面组织。

对于一些关键变量，采用了分组采集策略。

同时，采用各种趋势曲线，来描绘出过程参数的变化，从而达到对系统的监视、控制的实验目的。

采用ＳＩＭＡＴＩＣＳ７－３００系列和变频器作为下位机，由下位机控制各站的执行元件，由上位机通过Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线对下位机和各执行元件进行连接和控制。

把每一台下位机看作是外部设备，在运行期间，“组态王”通过常用的ＤＤＥ通讯机制和这些外部设备交换数据（包括采集数据和发送数据／指令）。

在通信参数规程中，首先定义通信参数的数据构成，系统规定通讯参数内功能块控件类型码和每一功能块控件对应的输入、输出及其特征参数值的组成。

其次要定义每一数据包的报文格式，其中报文码表示该包是上位下装包还是下位响应包，命令码表示组态参数包还是命令运行包。

而Ｓ７－２００ＰＬＣ系列的ＣＰＵ集成的编程口同时就时ＰＰＥ通讯联网接口，可以很方便地将ＰＬＣ与报警系统设备连接起来。

组态时根据流程把需要监控的参数和设备进行划分，需要操作时只要用鼠标点击相应部分，就可以进行操作。

这样就可以对整个流程进行图形和参数化监控，同时还具有报警记录和历史数据记录功能。

流程中每一个设备的状态、每一个输入输出的参数都记录在项目的历史数据库中，能够长期保存并可以随时查询，以便分析。

流程中的设备、输入输出参数都有设定的参考值，当系统运行有异常状态时，操作界面上记录报警信息同时给出报警信息，提醒操作人员处理可能的问题。

“组态王”的历史数据存在软件本身自带的数据库中，不容易读取，要想在该运行系统中查询得到历史数据，采用报表和历史趋势曲线以及历史趋势曲线控件的方式。

该系统在设计过程中需要大量的统计运算，在设计报表统计时运用了两块表，其中一块用于从历史数据库取数据，为中间报表，在画面语言中设置为隐藏，用中间报表从历史库中取数据，并在该报表中进行算术运算，最终报表的数据是取自中间报表里的数据。

“组态王”可以方便的实现与ＶＢ、ＳＱＬ、Ａｃｅｓｓ、Ｅｘｃｅｌ等实现数据交换。

如：Ｅｘｃｅｌ访问组态王的数据时，组态王通过驱动程序从下位机采集数据，Ｅｘｃｅｌ则向＂组态王＂请求数据。

数据流向如下图２所示。

３基于现场总线的机电一体化设备监控系统的研制与实现（１）在工程管理器创建组态环境则选“新建”图标，然后根据对话框中的要求填写工程的相关说明，包括工程名称、工程描述、新工程的存储位置等信息。

双击进入该工程。

即完成新工程的创建，如图３所示。

图２数据流向图图３创建新工程在工程管理器中还可以将其它工程导入到当前工程里，方便开发人员调用其它工程中相关的画面和设置，省去了很多重复工作，大大提高了工作效率。

新工程建立后，即可开始制作人机界面，进行画面的组态。

双击“新建”图标，在“新画面”对话框下设置画面名称、画面的大小、位置及画面风格等。

（２）变量定义及系统组态新工程建好后，要进行变量定义。

变量包括系统变量和用户定义的变量，变量的集合被称为“数据字典”，它记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。

它有两种基本类型：内存变量、Ｉ／Ｏ变量。

Ｉ／Ｏ变量可以与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，内存变量是指那些不需要和其他应用程序交换数据，也不需要从下位机得到数据，只在“组态王”内需要的变量。

变量定义好后，就可以对系统进行组态，该系统每个单元都有故障报警和数据报表等功能，组态后的主界面如图４所示。

图４组态主界面４结束语基于现场总线的机电一体化设备监控系统具有一定的数据处理能力，以较低的开发成本，较强的可移植性、可延展性、可维护性及方便升级的设计，为自动化软件方面的教学、研究、实验及实习活动提供了良好的实验条件，提高了机电一体化柔性系统的自动化水平。

（下转第３０８页）技术创新／／查询数据ｑｕｅｒｙ１．Ｃｌｏｓｅ；ｑｕｅｒｙ１．ＳＱＬ．Ｃｌｅａｒ；ｑｕｅｒｙ１．ＳＱＬ．Ａｄｄ（＇ｓｅｌｅｃｔ＊ｆｒｏｍ表一＿泵运行纪录＇）；……其报表查询结果界面如图４所示图４表报查询４总结所开发设计的基于以太网的多层分布式自动监控系统，在原油联合站进行了具体实施和工程应用。

该系统经过安装调试之后，运行结果表明，运行安全可靠、数据准确、操作方便，并且节省了生产成本，减轻了工人的劳动强度，达到了预期的效果。

运用信息化监控系统对生产进行管理是生产管理科学化的重要发展方向，该系统在强干扰的环境下实现了数据实时采集和控制功能，易于维护和扩展。

本文作者创新点：在分布式监控系统方案设计的基础上，结合工程实践开发了坨四联合站自动监控与信息管理系统。

此监控软件为分层分布式结构，实现了对整个工艺流程的实时监控、过程数据管理发布、趋势分析及报表打印功能，并与胜利油田管理系统的数据库实现了无缝连接。

参考文献：［１］ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＳｙｓｔｅｍｓ：ＣｏｎｃｅｐｔｓａｎｄＤｅｓｉｇｎＧｅｏｒｇｅＣｏｕｌｏｕｒｉｓ２００２［２］张士超、仪垂杰等，一种分布式监控系统的设计与实现［Ｊ］微计算机信息，２００７３－１，９８－１００［３］ＪｅｆｆｒｅｙＲ．Ｓｈａｐｉｏ．ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２０００参考大全［Ｍ］．清华大学出版社．２００２．６，１８９－２０３［４］石油化工自动化设计手册／陆德民主编；北京：化学工业出版社，２０００．１［５］Ｄｅｌｐｈｉ深度编程及项目应用开发／李存斌，汪兵编著。

北京：中国水利水电出版社，２００２［６］ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ数据库设计权威指南／（美）路易斯著；邝劲筠叶乃文译北京：中国电力出版社，２００２．１１作者简介：林海波，男，１９７６年生，汉，硕士，研究方向：工业过程控制及信息管理。