基于力控組態(tài)軟件的新型DCS監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

1 引言
分布式控制系統(tǒng)通常可以分為現(xiàn)場(chǎng)控制層、過程監(jiān)控層、生產(chǎn)管理層和市場(chǎng)經(jīng)營管理層四個(gè)層次，過程監(jiān)控層通過對(duì)多個(gè)控制設(shè)備的集中管理，完成監(jiān)控生產(chǎn)過程的目的。力控PCAuto監(jiān)控組態(tài)軟件是處于過程監(jiān)控層的軟件平臺(tái)，它可運(yùn)行于Windows 98/NT/2000/XP操作系統(tǒng)之上，能與國內(nèi)外各工控廠家的常用設(shè)備通信，與工控機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相結(jié)合，可方便、快速地構(gòu)造滿足不同需求的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。
雖然力控提供了許多常用設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于工程需要和設(shè)備的特殊性，力控所提供的現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)程序并不能滿足所有設(shè)備需要，此時(shí)便需利用力控驅(qū)動(dòng)開發(fā)包提供的接口來開發(fā)新驅(qū)動(dòng)程序。對(duì)于普通用戶來說，驅(qū)動(dòng)開發(fā)是一項(xiàng)很艱難的工作，但是力控提供了多種與第三方軟件的接口，如OLE控件、內(nèi)部組件等，這就為我們提供了另外一個(gè)解決問題的思路:利用VB、VC等開發(fā)工具自行開發(fā)通信程序采集數(shù)據(jù)，再利用力控提供的OLE控件等接口將通信程序與力控連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。這樣，無需開發(fā)新驅(qū)動(dòng)程序便可使力控采集到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)。這種基于力控組態(tài)軟件的新型監(jiān)控軟件的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示:

圖1 軟件結(jié)構(gòu)框圖

本文以基于RS-485串行通信的分布式控制系統(tǒng)為應(yīng)用背景，對(duì)這種新型監(jiān)控軟件的實(shí)現(xiàn)做了探討。

2 上位機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)
2.1 串行通信接口技術(shù)
串行通信常用的接口有RS-232C接口及RS-485接口。由于RS-232C接口通信距離較近，當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)，可采用RS-485串行通信接口。RS-232C接口和RS-485接口之間的轉(zhuǎn)換可采用相應(yīng)的轉(zhuǎn)換模塊。一般計(jì)算機(jī)內(nèi)都配有通信適配器，使計(jì)算機(jī)能夠與其它具有RS-232C 接口的計(jì)算機(jī)或設(shè)備進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)通過串口一次只傳送1個(gè)字節(jié)，且數(shù)據(jù)和控制信號(hào)都在單根導(dǎo)線上移動(dòng)，需要應(yīng)用通信協(xié)議。常用的通信協(xié)議如下:1個(gè)起始位;7個(gè)或8個(gè)數(shù)據(jù)位;奇偶效驗(yàn)位;1個(gè)或2個(gè)停止位;通信速率(單位為波特率或bit/s)。
構(gòu)成基于RS-485串行通信的分布式控制系統(tǒng)通常采用以下硬件構(gòu)成方案:計(jì)算機(jī)RS-232C接口經(jīng)RS-232C串行通信線連接RS-232C/RS-485轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)RS-485串行通信線連接各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的RS-485接口。再配以上位機(jī)監(jiān)控軟件，便可以從計(jì)算機(jī)串行口采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)。
串行通信可以在DOS或Windows環(huán)境下進(jìn)行，可以用匯編或高級(jí)語言編寫通信程序。本文介紹如何利用Windows的ActiveX控件進(jìn)行編程。利用ActiveX控件編寫串行通信程序，其編程步驟如下:
(1) 設(shè)置通信協(xié)議(傳輸速率、奇偶校驗(yàn)、傳輸位數(shù)、終止位);
(2) 讀取線路狀態(tài)，判斷是否可以通信;
(3) 發(fā)送或接收數(shù)據(jù);
(4) 重復(fù)第2和第3步，直至通信完成。
2.2 串行通信編程
在Windows環(huán)境下編寫串行通信程序，可以利用VB提供的良好界面設(shè)計(jì)能力及強(qiáng)大的串行通信功能。VB 6.0利用MSComm控件通過串行端口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，為應(yīng)用程序提供串行通信能力。
MSComm控件是用于Windows環(huán)境的32位串行通信控件，每個(gè)MSComm控件對(duì)應(yīng)于一個(gè)串行端口。應(yīng)用程序中需要多個(gè)串行口時(shí)，要使用多個(gè)MSComm控件。MSComm控件的主要屬性及說明如附表所示。

附表 MSComm控件常用屬性

使用MSComm控件前，需要向工具箱添加該控件:選擇“工程”菜單中“部件”項(xiàng)，“控件”頁中選中“Microsoft Comm control 6.0”項(xiàng)，點(diǎn)擊“確定”，完成MSComm控件的添加。
MSComm提供兩種處理通信的方式:事件驅(qū)動(dòng)通信和查詢通信方式。串口通信中每接收或發(fā)送一個(gè)字符就產(chǎn)生一個(gè)事件，事件驅(qū)動(dòng)通信就是利用MSComm控件OnComm事件捕獲并處理通信事件，該事件包括了處理串口通信的各個(gè)消息。以下為采用計(jì)算機(jī)串口1發(fā)送接收數(shù)據(jù)的程序示例。
發(fā)送數(shù)據(jù):
Private Sub DataSend ( )
Dim Data(5) As Byte
MSComm1. Commport = 1
'設(shè)置MSComm1對(duì)應(yīng)Comm1
MSComm1. Settings =”96000，N，8，1”
' 9600bit/s，無奇偶效驗(yàn)，8位數(shù)，1位終止位
If MSComm1. PortOpen =False Then 　
'打開端口
MSComm1. PortOpen = True
End If
Data (0) = CByte(TeAddr.Text)
'設(shè)備地址
Data e(1) = &H4
'功能號(hào) 讀取電力參數(shù)
Data e(2) = &H0
'數(shù)據(jù)起始地址
Data (3) = &H0
Data (4) = &H0
'數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
Data e(5) = &H15
MSComm1. OutBufferCount = 0 　
'清除發(fā)送緩沖區(qū)
MSComm1. Output = Data 　
'發(fā)送數(shù)據(jù)
MSComm1. PortOpen = False 　
'關(guān)閉端口
End Sub
接收數(shù)據(jù):
Private Sub MSComm1_OnComm()
Dim rec() As Byte
Select Case MSComm1.CommEvent
Case comEvReceive
'串口接收事件
rec = MSComm1.Input
'讀輸入緩沖區(qū)
End Select
End Sub

3 力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與DbCom控件
力控的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是一個(gè)開放的數(shù)據(jù)平臺(tái)。用戶可以利用數(shù)據(jù)庫提供的接口，在該平臺(tái)上進(jìn)行二次開發(fā)，創(chuàng)建自己的應(yīng)用程序。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫提供的控件DbCom就是一種方便、高效的接口方式。
DbCom是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)OLE控件，用戶在各種常用開發(fā)環(huán)境(如C++ Builder、VC++、VB、Delphi等)下可以調(diào)用DbCom來訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。通過DbCom，上位機(jī)通信程序不但可以讀取力控?cái)?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，而且可以設(shè)置力控?cái)?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。在安裝力控時(shí)，安裝程序自動(dòng)完成DbCom的安裝與注冊(cè)。DbCom是一個(gè)在程的OLE控件，在應(yīng)用程序中使用時(shí)，必須同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫DB。
下面給出通過DbCom控件訪問力控?cái)?shù)據(jù)庫的兩個(gè)常用方法。
(1) 方法1:GetRealData。用于讀取多個(gè)數(shù)值型數(shù)據(jù)
語法形式:long GetRealData(long count, LPCTSTR strNames, double* data)。
參數(shù)說明:count:數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
strNames:數(shù)據(jù)名字符串，字符型變量，數(shù)據(jù)名間以'，'號(hào)分隔。
data:雙精度浮點(diǎn)(Double)型指針，返回的數(shù)據(jù)數(shù)組。
返回值:長(zhǎng)整型。0:成功;－1:失敗。
(2) 方法2: SetStringData。根據(jù)數(shù)據(jù)名稱和數(shù)據(jù)值設(shè)置數(shù)據(jù)庫
語法形式:long SetStringData(long nCount, VARIANT* pvTagPars, VARIANT* pvData)。
參數(shù)說明:nCount:數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
pvTagPars:VARIANT數(shù)組，nCount個(gè)數(shù)據(jù)名稱。
pvData:VARIANT數(shù)組，nCount個(gè)數(shù)據(jù)值。
返回值:成功為0，否則為非0。
以下程序?yàn)樯衔粰C(jī)通信程序讀寫力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的兩種常用方法的示例。
//讀取數(shù)據(jù)庫
Private Sub GetParameters()
'讀取電度值和有功功率值
Dim count As Integer, result As Integer
Dim rdata(1) As Double
Dim pars As String
count=2
pars=”dbkWh1.PV，dbkW1.PV ”
'調(diào)用DbCom的方法
result = DbCom1. GetRealData (count, pars, rdata)
'讀取數(shù)據(jù)
If result=-1 Then
MsgBox("請(qǐng)先啟動(dòng)力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫!")
Else
kWh=rdata(0)
'電度值
kW=rdata(1)
'有功功率值
End If
End Sub
//設(shè)置數(shù)據(jù)庫
Private Sub SetParameters()
'將電度值和有功功率值寫入力控?cái)?shù)據(jù)庫
Dim count As Integer, result As Integer
Dim * pTagPars(1) As VARIANT, * pVals(1) As VARIANT
count=2
pTagPars(0)=dbkWh1.PV
'數(shù)據(jù)名
pTagPars(1)=dbkW1.PV
pVals(0)=kW·h 數(shù)據(jù)值
pVals(1)=kW 調(diào)用DBcom的方法
result=DbCom1.SetStringData(count, pTagPars, pVals)
'設(shè)置數(shù)據(jù)
End Sub

4 結(jié)束語
本文提出的基于力控組態(tài)軟件的新型監(jiān)控軟件，利用了力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫提供的OLE控件接口，將力控組態(tài)軟件的強(qiáng)大功能與VB自行開發(fā)程序的靈活性結(jié)合起來，更好的滿足了工業(yè)分布式控制系統(tǒng)的需要。這種新型監(jiān)控軟件已在某港口配電監(jiān)控系統(tǒng)等實(shí)際工程項(xiàng)目中得到成功應(yīng)用。