【文章內(nèi)容簡介】 信息的采集和處理要滿足實時性的要求，對現(xiàn)場各種狀態(tài)變化要及時響應。為了滿足實時性的要求，計算機必須有足夠高的時鐘頻率，性能優(yōu)良的操作系統(tǒng)，豐富的函數(shù)指令以及合理的監(jiān)控系統(tǒng)布局等。良好的適應性和可移植性。微機要能適應各種運行情況，當系統(tǒng)運行情況發(fā)生變化時，要求通過簡單的操作或改變某些標志和參數(shù)值就能適應。同時，一個成熟的計算機監(jiān)控系統(tǒng)不僅在所采用泵站能實現(xiàn)監(jiān)控并體現(xiàn)良好的工作特性，在做少量的軟、硬件修改后，就能適用于其它的泵站，這將給設計者和用戶帶來很大的方便，節(jié)約資金縮短投運周期?？蓴U充性。一個泵站監(jiān)控系統(tǒng)的功能隨著泵站本身可能的分期裝機發(fā)展及排水系統(tǒng)的發(fā)展勢必要有一些改進的提高，這就要求計算機系統(tǒng)能盡可能的進行功能擴充。因此，系統(tǒng)應具有良好的開放性能，硬件配置要留有擴充的余地。軟件要便于修改和增刪，具有通用性。靈活方便的人機聯(lián)系功能。泵站是在運行人員的監(jiān)護下工作的監(jiān)控系統(tǒng)必須隨時向運行人員提供反映設備運行工控的信息，同時又能隨時接受運行人員的各種命令。一個好的監(jiān)控系統(tǒng)必須具備靈活方便的人機聯(lián)系功能，面向?qū)ο蟮娜藱C接口，操作維護也應簡單易行。 泵站監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案如前所述，泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)主要由早期的單級繼電器控制系統(tǒng)、集散型控制系統(tǒng)和基于現(xiàn)場總線技術的PLC網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，根據(jù)羅家路泵站的工藝特點和要求，羅家路泵站的自動化改造采用基于現(xiàn)場總線技術的PLC網(wǎng)絡控制系統(tǒng)。結(jié)合設計要求和特點，監(jiān)控系統(tǒng)的很大一部分功能主要依靠組態(tài)軟件來實現(xiàn)，本設計將選用優(yōu)秀的組態(tài)軟件來實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的下列功能（這也是本設計的重點）：(1) 泵站工作過程的動態(tài)可視化控制；(2)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和管理；(3)生產(chǎn)過程監(jiān)控報警；(4)變量歸檔功能；(5)建立和PLC的連接并模擬運行。3 計算機監(jiān)控組態(tài)軟件 計算機監(jiān)控組態(tài)軟件介紹 計算機監(jiān)控系統(tǒng)的計算機操作系統(tǒng)使用最常見的Windows XP系統(tǒng)，這里不再多做介紹。下面主要介紹計算機監(jiān)控組態(tài)軟件。 組態(tài)軟件的組成組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，他們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境。使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快捷構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件通常由圖形組態(tài)軟件，數(shù)據(jù)變量管理組件，設備管理組件，系統(tǒng)設置組件與其他組件構(gòu)成。不同的組態(tài)軟件各種組件的表現(xiàn)形式不同，但其基本功能作用是相同的。圖形組態(tài)組件圖形組態(tài)組件也稱為畫面開發(fā)系統(tǒng)，借助畫面開發(fā)系統(tǒng)，可以完成工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)過程的各種工藝過程人機界面的圖形組態(tài)。2 、數(shù)據(jù)變量管理組件數(shù)據(jù)變量管理組件也稱為實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。實時數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件中更為重要的一個組件。借助畫面開發(fā)系統(tǒng)，可以完成工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)的過程的各種工藝過程人機界面的組態(tài)圖形。設備管理組件設備管理組件完成組態(tài)軟件與相關下層控制設備的通信組態(tài)設備，如與PLC，智能儀表，各種數(shù)據(jù)采集板卡的連接等。設備管理組件同樣是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分。系統(tǒng)設置組件系統(tǒng)設置組件通常完成系統(tǒng)運行過程中的相關設置，如系統(tǒng)啟動畫面設置，用戶設置，密碼設置等功能。其他組件其他組件包括網(wǎng)絡設置，第三方接口程序設計等，不同的組態(tài)軟件有著不同的特殊配置。 組態(tài)軟件的功能常見的組態(tài)軟件一般都有以下基本功能：數(shù)據(jù)采集功能大多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集程序，用戶可以進行應用配置。相關驅(qū)動程序由組態(tài)軟件開發(fā)商提供，或者由用戶按照某種組態(tài)軟件的“接口規(guī)范”編寫。腳本語言編寫功能腳本語言是擴充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。大多數(shù)組態(tài)軟件提供了腳本語言的支持。具體的實現(xiàn)方式可分為三種：一是內(nèi)置的類C/Basic語言：二是采用微軟公司的VB的編程語言：三是有少數(shù)組態(tài)軟件采用面向?qū)ο蟮哪_本語言。組態(tài)環(huán)境的擴展功能擴展功能是指組態(tài)軟件提供了在不改變原有系統(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種增加的功能來自組態(tài)軟件來自組態(tài)軟件開發(fā)商，第三方軟件提供商或者用戶自身開發(fā)。增加功能最常用的是ActiveX組件的應用，目前部分組態(tài)軟件能提供完備的ActiveX組件引入功能，并實現(xiàn)引入對象在腳本語言中訪問。組態(tài)軟件的開放性功能隨著管理信息系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)的普及，生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的應用已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。在生產(chǎn)制造過程中，需要現(xiàn)場的大量數(shù)據(jù)進行流程分析和過程控制，以實現(xiàn)對生產(chǎn)流程的調(diào)整和優(yōu)化。現(xiàn)有的組態(tài)軟件對大部分這些方面需求還只能以報表的形式提供，或者通過開放式數(shù)據(jù)庫連接技術將數(shù)據(jù)導出到外部數(shù)據(jù)庫，以供其他業(yè)務系統(tǒng)的調(diào)用?？梢灶A見，組態(tài)軟件與管理信息系統(tǒng)或領導信息的集成必將更加緊密，并很可能以實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與決策功能的模塊形式在組態(tài)軟件中出現(xiàn)。對Internet的支持功能現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)已經(jīng)趨于國際化，分布式的生產(chǎn)方式。Internet將是實現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎。組態(tài)軟件能否從原有的局域網(wǎng)運行方式跨越到支持Internet，是擺在所有組態(tài)軟件開發(fā)商面前的一個重要課題。組態(tài)軟件的控制功能伴隨著以工業(yè)PC為核心的自動控制技術的日趨完善和工程技術人員使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶對組態(tài)軟件的要求已不像過去那樣主要側(cè)重于畫面，而是要考慮一些是指性的應用功能，如軟PLC功能，先進性過程控制策略等。 組態(tài)軟件的選擇 國內(nèi)外流行的組態(tài)軟件 當今國內(nèi)外流行的組態(tài)軟件主要有以下幾種：1 InTouch組態(tài)軟件 在20世紀80年代末初，InTouch組態(tài)軟件提供了豐富的圖庫，早期的InTouch組態(tài)軟件采用動態(tài)數(shù)據(jù)交換方式與驅(qū)動程序通信，性能較差，并且提供了OPC支持， 美國Intellution公司一FIX組態(tài)軟件起家，1995年被愛默生集團收購，成為愛默生集團的全資子公司， ，并提供完備的驅(qū)動程序。 Cit公司的Citech組態(tài)軟件具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是工控用戶。Citech的組態(tài)軟件腳本語言并非是面向?qū)ο蟮模穷愃朴贑語言。4. WinCC組態(tài)軟件 德國西門子的WinCC組態(tài)軟件也是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，西門子公司提供類C語言的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)境。WinCC組態(tài)軟件內(nèi)嵌OPC支持，并可對分布式系統(tǒng)進行組態(tài)。 組態(tài)王軟件是國家第一家較有影響力的組態(tài)軟件開發(fā)公司產(chǎn)品。組態(tài)軟件提供了資源管理器式的操作界面，并提供了以漢字作為關鍵字的腳本語言支持。組態(tài)軟件也提供多種硬件驅(qū)動程序。 組態(tài)軟件的選擇西門子公司(Siemens)的工業(yè)組態(tài)軟件WinCC(Windows Control Center)為開發(fā)適合現(xiàn)代化控制要求的系統(tǒng)提供了一個方便可靠、開放性好、功能強大的軟件平臺。WinCC是采用了最新的32位技術的過程監(jiān)控的軟件，具有良好的開放性和靈活性。無論是單用戶系統(tǒng)，還是多用戶系統(tǒng)，WinCC均是較好的選擇。WinCC監(jiān)控軟件提供了友好的操作界面，用戶可根據(jù)需要形成操作畫面、監(jiān)控畫面、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等，因而在各行各業(yè)得到廣泛的應用[6]?；赪inCC的以上優(yōu)點，本設計選擇WinCC組態(tài)軟件來完成。 WinCC組態(tài)軟件簡要介紹工業(yè)組態(tài)軟件Simatic WinCC是德國西門子公司和微軟共同開發(fā)的軟件系統(tǒng)，是世界上第一個集成的人機界面(HMI)軟件系統(tǒng)，是結(jié)合西門子在過程自動化領域中的先進技術和微機軟件強大功能的產(chǎn)物[6]。它真實地將工廠控制軟件集成到過程自動化中。WinCC將Windows NT應用程序的現(xiàn)代體系結(jié)構(gòu)和使用方便的圖形設計程序集合在一起，可以很方便地生成人機界面，建立完整的過程監(jiān)控解決方案。各系統(tǒng)集成商還可以用WinCC作為其系統(tǒng)的擴展基礎，通過開放接口開發(fā)自己的應用軟件。WinCC SQL Server 2000(WinCC )數(shù)據(jù)庫進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的歸檔，同時具有Web瀏覽器功能，可使經(jīng)理、廠長在辦公室內(nèi)看到生產(chǎn)流程的動態(tài)畫面，從而更好地調(diào)度指揮生產(chǎn)，是工業(yè)企業(yè)中MES和ERP系統(tǒng)首選的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)平臺軟件。 WinCC的系統(tǒng)構(gòu)成WinCC基本系統(tǒng)是很多應用程序的核心，它包含以下九大部件[7]：1) 變量管理器變量管理器(tag management)管理WinCC中所使用的外部變量、內(nèi)部變量和通訊驅(qū)動程序。2) 圖形編輯器圖形編輯器(graphics designer)用于設計各種圖形畫面并使其動態(tài)化。在WinCC的圖形編輯器中用戶將在組態(tài)模式中用各種工具和對象生成圖形畫面，可以用包含在對象和樣式選項板中的眾多的圖形對象來創(chuàng)建過程畫面，可以通過動作編程將動態(tài)添加到單個圖形對象上，向?qū)峁┝俗詣由傻膭討B(tài)支持并將他們鏈接到對象，用戶同時可以在庫中存儲自己編程的圖形對象。3) 報警記錄報警記錄(alarm logging)負責采集和歸檔報警消息。4) 變量歸檔變量歸檔(tag logging)負責處理測量值，并長期存儲所記錄的過程值。5) 報表編輯器報表編輯器(report designer)提供許多標準的報表，也可以設計各種格式的報表，并可按照預定的時間進行打印。6) 全局腳本全局腳本(global script)是系統(tǒng)設計人員用ANSIC及Visual Basic編寫的代碼，以滿足項目的需要。7) 文本庫文本庫(text library)編輯不同語言版本下的文本消息。8) 用戶管理器用戶管理器(user administrator)用來分配、管理和監(jiān)控用戶對組態(tài)和運行系統(tǒng)的訪問權限。9) 交叉引用表交叉引用表(crossreference)負責搜索在畫面、函數(shù)、歸檔和消息中所使用的變量函數(shù)、OLE對象和ActiveX控件[8]。 WinCC的性能特點 WinCC的性能特點如下： 1) WinCC基于最新發(fā)展的軟件技術，與Microsfot的密切合作能保證用戶獲得將來不斷更新的技術。 2) 包括所有的SCADA功能在內(nèi)的客戶機/服務器系統(tǒng):即使最基本的WinCC系統(tǒng)仍能提供生成復雜可視化任務的組件和函數(shù)，生成畫面、腳本、報警、趨勢和報告的編輯器由最基本的WinCC系統(tǒng)組件建立。 3) 集成ODBC/QSL數(shù)據(jù)庫:SQL2000標準數(shù)據(jù)庫集成于WinCC，所有面向列表的組態(tài)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)均存儲于此庫中，可以容易的使用標準查詢語言(SQL)或使用ODBC驅(qū)動訪問WinCC數(shù)據(jù)庫，如這些訪問選項允許WINCC對其他Windows程序和數(shù)據(jù)庫開放它的數(shù)據(jù)。 4) 強大的標準接口(如OLE，ActiveX，OPC):WinCC建立了像DDE，OLE等在Windows程序間交換數(shù)據(jù)的標準接口，因此能毫無困難的集成ActiveX控件和OPC服務器、客戶端功能。 5) 提供所有主要PLC系統(tǒng)的通訊通道:作為標準，WinCC支持所有連接SIMATIC S5/S7/505控制器的通訊通道，還包PROFIBUS一DP，DDE，OPC等非特定控制器的通訊通道。此外，廣