本文關(guān)鍵詞：泵站綜合自動化及其優(yōu)化控制調(diào)節(jié)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

揚州大學碩士學位論文；第五章上位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計與開發(fā)；５．１上位機監(jiān)控軟件；上位機監(jiān)控系統(tǒng)的功能實現(xiàn)在很大的程度上依賴于組態(tài)；在本系統(tǒng)中結(jié)合實際需求，上位機監(jiān)控軟件采用成熟可；Ｉｆｉｘ的網(wǎng)絡是基于節(jié)點的，無論是客戶機還是服務；ＩｆｉｘＳｅｒｖｅｒ節(jié)點通過數(shù)據(jù)驅(qū)動讀取下位機的；孫平安泵站綜合自動化及其優(yōu)化控制調(diào)節(jié)的研究４５；ＩｆｉｘＣｌｉｅｎｔ節(jié)點在得到相

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第五章上位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計與開發(fā)

５．１上位機監(jiān)控軟件

上位機監(jiān)控系統(tǒng)的功能實現(xiàn)在很大的程度上依賴于組態(tài)軟件。組態(tài)軟件指一種數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，并且能以靈活多樣的組態(tài)方式為用戶提供良好的操作界面和簡捷的使用方法，組態(tài)軟件很好的解決了控制系統(tǒng)通用性問題。其預設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和Ｉ／Ｏ產(chǎn)品，與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口進行系統(tǒng)集成。

在本系統(tǒng)中結(jié)合實際需求，上位機監(jiān)控軟件采用成熟可靠的組態(tài)軟件Ｉｆｉｘ。Ｉｆｉｘ是Ｉｎｔｅｌｌｕｔｉｏｎ自動化軟件產(chǎn)品家族中的一個基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的ＨＭＩ／ＳＣＡＤＡ組件。Ｉｆｉｘ是基于開放的和組件技術(shù)的產(chǎn)品，專為在工廠級和商業(yè)系統(tǒng)之間提供易于集成和協(xié)同工作設(shè)計環(huán)境。它的功能結(jié)構(gòu)特點使得用戶可以減少開發(fā)自動化項目的時間，縮短系統(tǒng)升級和維護的時間，并且它能與第三方應用程序無縫集成，增強生產(chǎn)力。Ｉｆｉｘ提供了監(jiān)視管理、報警和控制功能，它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的絕對集成和實現(xiàn)真正的分布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。Ｉｆｉｘ的內(nèi)部是一個能夠提供分布式結(jié)構(gòu)的技術(shù)核心。Ｉｆｉｘ是在標準技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的，像ＡｃｔｉｖｅＸ，ＯＰＣ，ＶＢＡ，和組件對象模型（ＣＯＭ）－－樣，在廣泛的局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上提供第三方應用程序的簡單集成。作為一種高效的工業(yè)自動化軟件無論對于單個的監(jiān)控單元還是大規(guī)模的網(wǎng)絡組態(tài)系統(tǒng)，Ｉｆｉｘ都是一個理想的選擇。該軟件能實現(xiàn)包括監(jiān)視、控制、報警、保存和歸檔數(shù)據(jù)、生成和打印報告、繪圖等多種功能【２９１。

Ｉｆｉｘ的網(wǎng)絡是基于節(jié)點的，無論是客戶機還是服務器都可以看成是Ｉｆｉｘ系統(tǒng)中的一個單獨節(jié)點，從而為Ｉｆｉｘ提供了完全的分布式客戶／服務器結(jié)構(gòu)，大大提高了系統(tǒng)的可擴展性。無論是服務器還是客戶機，都能運行在同一計算機中，實現(xiàn)簡單的單機人機監(jiān)控系統(tǒng)，還是基于網(wǎng)絡的多Ｓｅｒｖｅｒ和多Ｃｌｉｅｎｔ的分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，Ｉｆｉｘ都可以滿足各種應用類型和應用規(guī)模的需要【３】。

ＩｆｉｘＳｅｒｖｅｒ節(jié)點通過數(shù)據(jù)驅(qū)動讀取下位機的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)實時的更新到Ｉｆｉｘ過程數(shù)據(jù)庫。其中過程數(shù)據(jù)庫中有多種功能塊包括：模擬量處理塊、數(shù)字量輸入輸出塊、計算塊、報警塊、累計塊、計時器塊、連續(xù)控制塊、統(tǒng)計塊及ＳＱＬ功能塊等。其中盲Ｓｅｒｖｅｒ只能讀取下位機的數(shù)據(jù)，不能進行組態(tài)畫面開發(fā)。

孫平安泵站綜合自動化及其優(yōu)化控制調(diào)節(jié)的研究４５

ＩｆｉｘＣｌｉｅｎｔ節(jié)點在得到相應的權(quán)限后，用戶可以訪問到網(wǎng)絡中任和一個ＳＣＡＤＡＳｅｒｖｅｒ的過程數(shù)據(jù)庫，以及歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。實時動態(tài)畫面顯示、趨勢顯示、報表查詢等應用都能運行在Ｃｌｉｅｎｔ上，而且在網(wǎng)絡中的各個本地節(jié)點上都能進行開發(fā)工作，包括畫面開發(fā)、歷史數(shù)據(jù)配置，權(quán)限管理等。Ｉｆｉｘ典型的分布式客戶／服務器網(wǎng)絡體系控制結(jié)構(gòu)圖如下圖５．１所示。

運行節(jié)點本士也．節(jié)點本士也。節(jié)點遠程節(jié)點

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過程硬件過程硬件

圖５－１Ｉｆｉｘ客戶／Ｎ務器網(wǎng)絡體系控制結(jié)構(gòu)圖

本文中的上位機監(jiān)控系統(tǒng)采用的是客戶／Ｎ務器結(jié)構(gòu)，是由一臺Ｉｆｉｘ服務器，和兩臺Ｉｆｉｘ本地節(jié)點構(gòu)成。

５．２基于ＯＰＣ的數(shù)據(jù)通信

５．２．１．ＯＰＣ協(xié)議

ＯＰＣ是ＯｂｊｅｃｔＬｉｎｋｉｎｇａｎｄＥｍｂｅｄｄｉｎｇ（ＯＬＥ）ｆｏｒＰｒｏｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ的縮寫，它是微軟公司的對象鏈接和嵌入技術(shù)在過程控制方面的應用。ＯＰＣ以ＯＬＥ／ＣＯＭ／ＤＣＯＭ技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶／服務器（Ｃ／Ｓ）模式，ＯＰＣ為工業(yè)自動化軟件的開發(fā)提供了統(tǒng)一的標準，這個標準定義了如何應用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ操作系統(tǒng)和在基于ＰＣ的客戶機之間交換自動化實時數(shù)據(jù)，采用這項標準后，硬件開發(fā)商將取代軟件開發(fā)商為自己的硬件產(chǎn)品開發(fā)統(tǒng)一的ＯＰＣ接口程序，而軟件開發(fā)人員可以不用再去開發(fā)各種驅(qū)動程序，可以利用自己的特長，把更多的精力投入到產(chǎn)品的開發(fā)上。在實際使用中，其中主要開發(fā)的是對現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)的讀寫操作。ＯＰＣ協(xié)議在處理數(shù)據(jù)時有三種方式：同步、異步、訂閱［３０］［３１］。

同步通訊時ＯＰＣ客戶程序在向ＯＰＣ服務器進行請求時，ＯＰＣ客戶程序必須要等到ＯＰＣ服務器對應的響應全部完成以后才能返回，ＯＰＣ客戶程序在此期間一直處于等待狀態(tài)，若進行讀操作，必須等待ＯＰＣ服務器響應后才返回。因此在同步通訊時，如果有大量

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數(shù)據(jù)進行操作或者有很多ＯＰＣ客戶程序?qū)Γ希校梅⻊掌魍瑫r進行讀操作，那么必然造成ＯＰＣ客戶程序的阻塞現(xiàn)象。因此同步通訊只是適用于ＯＰＣ客戶端較少，數(shù)據(jù)通信量比較小的場合。

異步通訊時ＯＰＣ客戶程序?qū)Ψ⻊掌鬟M行請求時，ＯＰＣ客戶程序請求完成后立刻返回，不用等待ＯＰＣ服務器的響應，程序可以進行其它操作。當ＯＰＣ服務器完成響應后再通知ＯＰＣ客戶程序。例如當進行讀操作時，ＯＰＣ客戶程序在向ＯＰＣ服務器發(fā)起讀請求后就返回，而不用等待ＯＰＣ服務器的讀完成。當ＯＰＣ服務器在讀完成以后，服務器會自動的通知ＯＰＣ客戶程序，并且把讀到的結(jié)果傳送給ＯＰＣ客戶程序。因此相對于同步通訊而言，異步通訊的效率更高［３２］［３３１。

訂閱方式時ＯＰＣ客戶程序?qū)Ψ⻊掌鬟M行請求時，ＯＰＣ客戶程序完成以后也是立刻返回，不用等待ＯＰＣ服務器的響應，，ＯＰＣ客戶程序可以進行其它操作，當ＯＰＣ服務器檢測到組內(nèi)有數(shù)據(jù)發(fā)生改變時，會根據(jù)更新周期自動刷新相應的客戶端數(shù)據(jù)，客戶端只需要向ＯＰＣ服務發(fā)送一次請求，之后不需要再對服務器請剝３４１。

５．２．２．Ｉｆｉｘ與Ｓ７．２００的ＯＰＣ通訊

本系統(tǒng)中西門子￥７２００ＰＬＣ與上位機監(jiān)控軟件的通訊采用ＯＰＣ的方式。其中ＯＰＣ服務器選擇了專業(yè)的ＯＰＣ協(xié)議通信軟件ＫＥＰＳｅｒｖｅｒ。ＯＰＣＳｅｒｖｅｒ通過ＯＰＣ協(xié)議連接水源站和加壓泵站的ＰＬＣ。Ｉｆｉｘ服務器端采用自帶的ＯＰＣＰｏｗｅｒＴｏｏｌ客戶端與ＯＰＣＳｅｒｖｅｒ通信。ＯＰＣＳｅｒｖｅｒ采用異步通信的方式從ＰＬＣ中讀取數(shù)據(jù)。Ｉｆｉｘ與￥７２００的通訊結(jié)構(gòu)圖如圖５．２所示【３５】［３６】。

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圖５．２Ｉｆｉｘ與￥７２００ＯＰＣ通訊示意圖

孫平安泵站綜合自動化及其優(yōu)化控制調(diào)節(jié)的研究４７

系統(tǒng)ＯＰＣＳｅｒｖｅｒ配置圖如圖５－３所示，在配置中指定ＯＰＣ的采用周期，ＰＬＣ以太網(wǎng)模塊的ＩＰ的地址以及數(shù)據(jù)的存儲方式等。

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圖５＿４ＯＰＣＰｏｗｅｒＴｏｏｌ配置圖

４８揚州Ｉ大學碩士學位論文

５．３基于Ｉｆｉｘ時間調(diào)度的歷史數(shù)據(jù)管理

一般組態(tài)軟件的歷史數(shù)據(jù)都是經(jīng)過壓縮后以文件的形式存在磁盤中，這些歷史數(shù)據(jù)一般只能通過組態(tài)軟件本身識別和使用，數(shù)據(jù)無法與其他控制系統(tǒng)或軟件共享。為了實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)也能和其他系統(tǒng)的對接，本控制系統(tǒng)中通過在Ｉｆｉｘ服務器端設(shè)計歷史采集程序?qū)⑦@些歷史數(shù)據(jù)存儲到泵站綜合信息數(shù)據(jù)庫中。

由于需要將Ｉｆｉｘ過程數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按照設(shè)計的采集頻率（１ｓ）不間斷的保存到泵站綜合信息數(shù)據(jù)庫中，為此采用了Ｉｆｉｘ提供的基于時間的調(diào)度功能。Ｉｆｉｘ基于時間的調(diào)度是指系統(tǒng)每間隔規(guī)定的時間執(zhí)行調(diào)度中的程序，用戶在調(diào)度程序中通過編程來實現(xiàn)需要周期執(zhí)行的任務。

本系統(tǒng)中通過在調(diào)度程序中實時讀�。桑妫椋^程數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)，然后通過ＡＤＯ的方式將過程數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲到中心數(shù)據(jù)服務器中，以達到歷史數(shù)據(jù)采集的目的。Ｉｆｉｘ中基于時間的調(diào)度配置如下圖５—５所示：

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圖５—５ＩＦＬＸ時間調(diào)度配置圖■ｇ∞＃ｔｗ■…

由于在Ｉｆｉｘ中獲取過程數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，是按照過程數(shù)據(jù)中的標簽名來獲取的，并且過程數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并不完全滿足數(shù)據(jù)庫存儲格式的要求（過程數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)都是按照字符串的格式），所以在存儲之前必須進行格式的轉(zhuǎn)化。同時為了防止因為通信連接斷開而記錄無效數(shù)據(jù)，在程序設(shè)計中加入了通信狀態(tài)判斷邏輯，調(diào)度事件程序設(shè)計流程圖如圖５－６所示。

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