基于HMIBuilder組態(tài)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)

分類：技術(shù)教程日期：2009-02-23 00:00:00 來源：北京昆侖縱橫科技發(fā)展有限公司

1.1 引言

HMIBuilder組態(tài)軟件已經(jīng)成功應(yīng)用于電力、石油、樓宇、交通和工廠自動化等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)監(jiān)控。HMIBuilder通用系統(tǒng)是一套工業(yè)分布式組態(tài)軟件平臺，可以運行在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的PC-based平臺，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制監(jiān)控系統(tǒng)。HMIBuilder組態(tài)軟件不僅能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，而且提供了分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理功能。本文主要是總結(jié)HMIBuilder系統(tǒng)的分布式模型、分析軟件分布式特點、以及分享基于HMIBuilder的人機(jī)界面分布式監(jiān)控實例。

1.2 HMIBuilder分布式模型分析

1. 實時信息共享（針對View）

模式一：

圖1.2.1 實時信息共享模式一
注：“藍(lán)色虛線箭頭”為數(shù)據(jù)信息流的走向。
“黑色實線”為設(shè)備實際連接線路。
紅色部分為兩個節(jié)點(Node1，Node2)，
節(jié)點中PLC1和PLC2為硬件設(shè)備虛擬映射。
圖解：數(shù)據(jù)信息流的走向表明PLC1和PLC2通過現(xiàn)場總線分別傳輸給PC （Node1）和PC （Node2），兩臺PC分別安裝HMIBuilder組態(tài)軟件，PC（Node1）通過工業(yè)以太網(wǎng)將PLC1數(shù)據(jù)傳輸給PC（Node2），同時PC（Node2）將PLC2數(shù)據(jù)傳輸給PC（Node1），從而達(dá)到實時信息共享，兩個節(jié)點可以分別通過HMIBuilder中View模塊進(jìn)行顯示
模式二：

圖1.2.2 實時信息共享模式二

圖解：節(jié)點1和節(jié)點2不做顯示，而是通過節(jié)點3進(jìn)行顯示
2. 歷史數(shù)據(jù)存儲

模式一：

圖1.2.3 歷史數(shù)據(jù)存儲模式一

圖解：兩個節(jié)點可以分別作為存盤服務(wù)器對PLC1和PLC2的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲

模式二：

圖1.2.4 歷史數(shù)據(jù)存儲模式二

圖解：兩個節(jié)點均不做數(shù)據(jù)存儲，而是將節(jié)點3作為存盤服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲
3. 告警信息

模式一：

圖1.2.5 告警信息模式一

圖解：與歷史數(shù)據(jù)存儲同理。

模式二：

圖1.2.6 告警信息模式二

圖解：與歷史數(shù)據(jù)存儲同理。
4. 校時

圖1.2.7 校時

圖解：節(jié)點1在HMIBuilder中設(shè)置為校時服務(wù)器，系統(tǒng)當(dāng)前時間傳輸給HMIBuilder，HMIBuilder通過工業(yè)以太網(wǎng)將信息傳輸給其他節(jié)點，在其他節(jié)點上HMIBuilder將信息傳輸給系統(tǒng)，從而達(dá)到與節(jié)點1時間同步。
5. 雙網(wǎng)冗余

圖1.2.8 雙網(wǎng)冗余

圖解：需要在HMIBuilder中設(shè)置A網(wǎng)和B網(wǎng)的IP地址和掩碼。注意這兩個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)分屬不同的網(wǎng)段，比如A網(wǎng)如果是192.168.x.x，則最好設(shè)置B網(wǎng)為10.x.x.x。
6. Web瀏覽

圖1.2.9 Web瀏覽

圖解：HMIBuilder本身內(nèi)嵌Web服務(wù)器，將節(jié)點3設(shè)置為Web服務(wù)器，在其他節(jié)點上可以通過局域網(wǎng)瀏覽器比如IE查看節(jié)點3的畫面，HMIBuilder的Web服務(wù)器支持Internet和Intranet，廣域網(wǎng)客戶端通過IE查看節(jié)點3的畫面。

1.3 HMIBuilder分布式特點分析

1. 分布式管理、組態(tài)和監(jiān)控

如下圖所示：

圖1.3.1 分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
1. a，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，節(jié)點可按照功能分類，實現(xiàn)分布式架構(gòu)。可以作為后臺機(jī)、工作站、存盤服務(wù)器、報警服務(wù)器
2. b，多個后臺機(jī)和工作站，實現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)。
3. c，根據(jù)IP劃分，實現(xiàn)多層監(jiān)控架構(gòu)。
2. 軟總線技術(shù)應(yīng)用

如下圖所示：
1. a，由HMIBuilder SCADA模塊，通過工業(yè)以太網(wǎng)，將各物理節(jié)點連接起來，形成軟總線。
2. b，各節(jié)點位于軟總線上，每個節(jié)點運行的各功能模塊彼此是沒有差別。
圖1.3.2 軟總線技術(shù)應(yīng)用
3. 支持Web瀏覽
1. a，內(nèi)嵌支持WebServer，允許用戶通過瀏覽器來查看HMIBuilder的工作畫面，并且畫面、功能與本地組態(tài)軟件運行的畫面和功能沒有差別。
2. b，支持局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)IE瀏覽，可以穿越防火墻。

1.4 HMIBuilder分布式監(jiān)控實例

基于工業(yè)以太網(wǎng)，通過創(chuàng)新的軟總線技術(shù)，HMIBuilder強大的分布式網(wǎng)絡(luò)功能表現(xiàn)在：通過方便靈活的、直觀的用戶交互組態(tài)配置，支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，支持多種類型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、系統(tǒng)負(fù)荷分擔(dān)、多種冗余備份等功能，完成分布式組態(tài)和監(jiān)控，實現(xiàn)高可靠性的實時監(jiān)控和歷史信息網(wǎng)絡(luò)共享。
在工業(yè)自動化控制現(xiàn)場SCADA系統(tǒng)中，我們可以分為現(xiàn)場采集層、現(xiàn)場控制層、本地操作層、中心管理層，層間都有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。人機(jī)界面處于現(xiàn)在的管控一體化現(xiàn)場的核心位置，連接現(xiàn)場總線，完成總線邏輯控制系統(tǒng)上層的現(xiàn)場操作和管理，同時，負(fù)責(zé)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)匯總后，將中心管理層關(guān)心的數(shù)據(jù)上傳。同時，隨著工業(yè)以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，SCADA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化成為趨勢，為分布式帶來應(yīng)用的環(huán)境。
圖1.4.1是基于HMIBuilder的人機(jī)界面分布式監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)圖。其中，本地管理現(xiàn)場，以HMI系統(tǒng)為核心，得控制和執(zhí)行部分。然后，通過現(xiàn)場管理層，也就是桔黃色模塊部分，依據(jù)采用分布式監(jiān)控軟件HMIBuider的軟總線技術(shù)，配備不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，負(fù)荷分擔(dān)，將多個本地現(xiàn)場進(jìn)行管理。然后，我們在分布式系統(tǒng)中，將某個節(jié)點配置為HMIBuilder Web Server，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程的IE瀏覽控制。