計(jì)算機(jī)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集階段練習(xí)三答案

1、“計(jì)算機(jī)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集”階段練習(xí)三答案（第5第6章）簡(jiǎn)答題1、組態(tài)軟件的主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：（1）延續(xù)性和擴(kuò)充性好。用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)備有增加，系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 有變化或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，通常不需要很多修改就可以通過(guò)組態(tài)的方式順利完成軟件的 更新和升級(jí)。（2）封裝性高。組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來(lái)，對(duì)于用 戶，不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程 所要求的所有功能。（3）通用性強(qiáng)。不同的行業(yè)用戶，都可以根據(jù)工程的實(shí)際情況，利用組態(tài)軟件提供的底層 設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O驅(qū)動(dòng)程序、

2、開(kāi)放式的數(shù)據(jù)庫(kù) 和畫(huà)面制作工具，就能完成一個(gè)具有生動(dòng)圖形界而、動(dòng)畫(huà)效果、實(shí)時(shí)數(shù)拯顯示與處理、歷史 數(shù)據(jù)、報(bào)警和記錄、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。（4）人機(jī)界面友好。用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界而具有生動(dòng)、直觀的特點(diǎn)，動(dòng)感強(qiáng) 烈，畫(huà)而逼真，深受現(xiàn)場(chǎng)操作人員的歡迎。（5）接口趨向標(biāo)準(zhǔn)化。2、與通用組態(tài)軟件相比，嵌入式組態(tài)軟件具有如下特點(diǎn)：（1）容雖小整個(gè)系統(tǒng)最低配置只需要更小存儲(chǔ)空間，可以方便地使用電子盤(pán)等存儲(chǔ)設(shè) 備。（2）速度快采用了真正的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，系統(tǒng)的時(shí)間控制精度高，可以方便地 完成各種高速數(shù)據(jù)采集與控制任務(wù)，滿足實(shí)時(shí)性條件。（3 ）成本低使用嵌入式計(jì)算機(jī)達(dá)到降

3、低設(shè)備成本的目的。（4）穩(wěn)左性髙無(wú)風(fēng)扇、內(nèi)置看門(mén)狗，上電重啟時(shí)間短，可在務(wù)種惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間使 用。（5）功能強(qiáng)大提供中斷處理，泄時(shí)掃描精度可達(dá)到亳秒級(jí)，提供對(duì)計(jì)算機(jī)串口、內(nèi)存、 端口的訪問(wèn)，并可以根據(jù)需要靈活組態(tài)。（6）通信接口豐富內(nèi)置串行通信功能、以太網(wǎng)功能、GPRS通信、Web流量功能，可 以方便地實(shí)現(xiàn)與各種設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、遠(yuǎn)程采集和Web瀏覽。（7）操作簡(jiǎn)便嵌入式組態(tài)軟件采用的組態(tài)環(huán)境，繼承了通用組態(tài)軟件簡(jiǎn)單易學(xué)、易用 的特點(diǎn)，組態(tài)操作既簡(jiǎn)單直觀，又靈活多變。（8）有助于構(gòu)建完整的解決方案嵌入式組態(tài)軟件組態(tài)環(huán)境運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)， 具備與英他版本的組態(tài)軟件相同的組態(tài)環(huán)境界而

4、，可以有效幫助用戶構(gòu)建從嵌入式設(shè)備到現(xiàn) 場(chǎng)監(jiān)控工作站和企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的完整解決方案。3、（1）如何與采集、控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，即廣泛支持各種類型的I/O設(shè)備、控制器 和各種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。（2）多層次的報(bào)警組態(tài)和報(bào)警事件處理、報(bào)警管理和報(bào)警優(yōu)先級(jí)等。如支持對(duì)模擬量、數(shù) 字量報(bào)警及系統(tǒng)報(bào)警等：支持報(bào)警內(nèi)容設(shè)置，如限值報(bào)警、變化率報(bào)警、偏差報(bào)警等。（3）存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢和簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)分析。工業(yè)生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)，包括實(shí) 時(shí)和歷史數(shù)據(jù)是分析生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)，評(píng)價(jià)操作水平的重要信息，對(duì)加強(qiáng)生產(chǎn)操作管理和優(yōu)化 具有重要作用。（4）各類報(bào)表的生成和打印輸出。不僅組態(tài)軟件支持簡(jiǎn)單的報(bào)表組

5、態(tài)和打印，還要支持采 用第三方工具開(kāi)發(fā)的報(bào)表與組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)連接。（5）為使用者提供靈活、豐富的組態(tài)工具和資源。這些工具和資源可以適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域 的需求，此外，在注重組態(tài)軟件通用性的情況下，還能支持行業(yè)應(yīng)用。（6）最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)泄可靠，不論對(duì)于單機(jī)系統(tǒng)還是多機(jī)系統(tǒng)，都要確保系統(tǒng) 能長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定工作。（7）具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。（8）簡(jiǎn)單的回路調(diào)節(jié)：批次處理；SPC過(guò)程質(zhì)量控制。（9）如果內(nèi)嵌入軟邏輯控制，軟邏輯編程軟件要符合IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)。（10）安全管理，即系統(tǒng)對(duì)每個(gè)用戶都具有操作權(quán)限的左義，系統(tǒng)對(duì)每個(gè)重要操作都可以形 成操作日志記錄，同時(shí)有完

6、備的安全管理制度。（11）對(duì)Internet / Interanet的支持，可以提供基于Web的應(yīng)用。（12）多機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘同步，系統(tǒng)可由GPS全球立位時(shí)鐘提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，同時(shí)向全系統(tǒng)發(fā) 送對(duì)時(shí)命令，包括監(jiān)控主機(jī)和各個(gè)客戶機(jī)、下位機(jī)等?？蓪?shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)上苴他系統(tǒng)的對(duì)時(shí)服務(wù), 支持人工設(shè)置時(shí)間功能。（13）開(kāi)發(fā)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境切換方便，支持在線組態(tài)功能。即在運(yùn)行環(huán)境時(shí)也可以進(jìn)行一些 功能修改和組態(tài)，刷新后修改后的功能即生效。4、人機(jī)界而系統(tǒng)實(shí)際上就是所謂的工況模擬動(dòng)畫(huà)。人機(jī)界而組態(tài)中，要利用組態(tài)軟件提供 的工具，制作出友好的圖形界而給控制系統(tǒng)用，英中包括彼控過(guò)程流程圖、曲線圖、棒狀圖、 餅狀圖、趨勢(shì)圖，

7、以及各種按鈕、控件等元素。人機(jī)界面組態(tài)中，除了開(kāi)發(fā)出滿足系統(tǒng)要求 的人機(jī)界而外，還要注意運(yùn)行系統(tǒng)中畫(huà)而的顯示、操作和管理。5、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)處理中心，特別是對(duì)于大型分布式系統(tǒng)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的性 能在某種方面就決立了監(jiān)控軟件的性能。它負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)拯運(yùn)算與處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)訃 數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求處理等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)可統(tǒng)一管理的、支持 變結(jié)構(gòu)的、支持實(shí)時(shí)訃算的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)部件獨(dú)立地向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù) 庫(kù)輸入和輸出數(shù)據(jù)，并完成自己的差錯(cuò)控制以減少通信信道的傳輸錯(cuò)誤，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)拯庫(kù)交 換數(shù)據(jù)，形成互相關(guān)聯(lián)的整體。因此，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)各個(gè)部件及其各種功

8、能性構(gòu)件的公 用數(shù)據(jù)區(qū)。6、組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的主要特征是實(shí)時(shí)、層次化、對(duì)象化和事件驅(qū)動(dòng)。所謂層次化是指 不僅記錄一級(jí)是層次化的，在屬性一級(jí)也是層次化的。屬性的值不僅可以是整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、 布爾量和定長(zhǎng)字符串等簡(jiǎn)單的標(biāo)量數(shù)據(jù)類型，還可以是矢量和表。采取層次化結(jié)構(gòu)便于操作 員在一個(gè)熟悉的環(huán)境中對(duì)受控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和瀏覽。對(duì)象是數(shù)據(jù)庫(kù)中一個(gè)特左的結(jié)構(gòu)，表示 監(jiān)控對(duì)象實(shí)體的內(nèi)容，由項(xiàng)和方法組成。項(xiàng)是實(shí)體的一些特征值和組件。方法表示實(shí)體的功 能和動(dòng)作。事件驅(qū)動(dòng)是Windows編程中最重要的概念，在組態(tài)軟件中，一個(gè)狀態(tài)變化事件 引起系統(tǒng)產(chǎn)生所有報(bào)警、時(shí)間、數(shù)據(jù)庫(kù)更新，以及任何關(guān)聯(lián)到這一變化所要求的特殊處理。

9、 如數(shù)據(jù)庫(kù)刷新事件通過(guò)集成到數(shù)據(jù)庫(kù)中的訃算引擎執(zhí)行用戶上制的應(yīng)用功能。7、組態(tài)軟件與I/O設(shè)備之間通常通過(guò)以下幾種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換：串行通信方式（支持 Modem遠(yuǎn)程通信）、板卡方式（ISA和PCI等總線）、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式（0種現(xiàn)場(chǎng)總線接口 I /O及控制器）、適配器方式、DDE （快速DDE）方式、OPC方式、ODBC方式等?？刹?ffl NetBIOS. NetBEUI、IPX/SPX、TCP/IP 協(xié)議聯(lián)網(wǎng)。8、組態(tài)軟件提供了一套完善的安全機(jī)制。用戶能夠自由組態(tài)控制菜單、按鈕和退岀系統(tǒng)的 操作權(quán)限，只允許有操作權(quán)限的操作員對(duì)某些功能進(jìn)行操作、對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行修改，防止意 外地或非法地關(guān)閉系統(tǒng)

10、、進(jìn)入開(kāi)發(fā)環(huán)境修改組態(tài)或者對(duì)未授權(quán)數(shù)據(jù)進(jìn)行更改等操作。組態(tài)軟件的操作權(quán)限機(jī)制和Windows NT/XP類似，采用用戶組和用戶的機(jī)制來(lái)進(jìn)行操作 權(quán)限的控制。在組態(tài)軟件中可以左義多個(gè)用戶組，每個(gè)用戶組可以有多個(gè)用戶，而同一用戶 可以隸屬于多個(gè)用戶組。操作權(quán)限的分配是以用戶組為單位進(jìn)行的，即某種功能的操作哪些 用戶組有權(quán)限，而某個(gè)用戶能否對(duì)這個(gè)功能進(jìn)行操作取決于該用戶所在的用戶組是否具備對(duì) 應(yīng)的操作權(quán)限。通過(guò)建立操作員組、工程師組、負(fù)責(zé)人組等不同操作權(quán)限的用戶組，可以簡(jiǎn) 化用戶管理，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。9、雖然采用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)人機(jī)界面把控制工程師從繁瑣的髙級(jí)語(yǔ)言編程中解脫出來(lái)了，它 們只需要通過(guò)鼠標(biāo)

11、的拖、拉等操作就可以開(kāi)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)。但是，這種采取類似圖形編程語(yǔ)言 方式開(kāi)發(fā)系統(tǒng)畢竟有其局限性。在監(jiān)控系統(tǒng)中，有些功能的實(shí)現(xiàn)還是要依賴一些腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)。 例如可以在按下某個(gè)按鈕時(shí)，打開(kāi)某個(gè)窗口：或當(dāng)某一個(gè)變量的值變化時(shí)，用腳本觸發(fā)系列 的邏輯控制，改變變量的值、圖形對(duì)象的顏色、大小，控制圖形對(duì)象的運(yùn)動(dòng)等。所有的腳本都是事件驅(qū)動(dòng)的。事件可以是數(shù)據(jù)更改、條件、單擊鼠標(biāo)、計(jì)時(shí)器等。在同一個(gè) 腳本程序內(nèi)處理順序按照程序語(yǔ)句的先后順序執(zhí)行。不同類型的腳本決左在何處以何種方式 加入腳本控制。10、SCADA系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)報(bào)表的開(kāi)發(fā)主要有以下幾種形式：（1）通過(guò)組態(tài)軟件提供的報(bào)表組態(tài)工具，設(shè)計(jì)繪制報(bào)表的格式。采取

12、這種方式只能制作岀 形式和內(nèi)容比較簡(jiǎn)單的報(bào)表，這些報(bào)表離企業(yè)的要求還有一泄的距離。因此，通常采取其他 的方式，開(kāi)發(fā)符合企業(yè)要求的專門(mén)報(bào)表。（2）通過(guò)通用的功能強(qiáng)大的辦公軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，典型的就是利用Excel進(jìn)行報(bào)表組態(tài)，即把 數(shù)據(jù)從SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入到Excel中。（3）用專用的報(bào)表開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)。這種方式中數(shù)據(jù)也要從SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入。這 種方式可以開(kāi)發(fā)岀形式和功能比較復(fù)雜的報(bào)表，是SCADA中一種常用的報(bào)表開(kāi)發(fā)方式。11、（1） 1/O設(shè)備配置：有條件的可以把I/O硬件與系統(tǒng)進(jìn)行連接，進(jìn)行調(diào)試，以確保設(shè)備 正常工作。若有問(wèn)題，要檢查設(shè)備驅(qū)動(dòng)是否正確、參數(shù)設(shè)置是否合理、硬件連接是

13、否正確等。（2）變量泄義：外部變量泄義與I/O設(shè)備聯(lián)系緊密，要檢查變量連接的設(shè)備、地址、類 型、報(bào)警設(shè)置、記錄等是否準(zhǔn)確。（3）初始畫(huà)面設(shè)置是否合理：一般的組態(tài)軟件，都要設(shè)苣啟動(dòng)運(yùn)行畫(huà)而，即組態(tài)軟件從開(kāi) 發(fā)狀態(tài)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后就被加載的畫(huà)而。這些畫(huà)而通常包括主菜單欄、主流程顯示、LOGO 條等。（4）畫(huà)而切換是否正確及流暢：組態(tài)軟件工程中包括許多不同功能的畫(huà)而，用戶可以通過(guò) 各種按鈕等來(lái)切換畫(huà)面，要測(cè)試這些畫(huà)而切換是否正確和流暢，切換方式是否簡(jiǎn)捷、合理。 考慮到系統(tǒng)的資源約朿，在系統(tǒng)運(yùn)行中，不可能把所有的畫(huà)而都加載到內(nèi)存中，因此若某些 畫(huà)面切換不流暢，可能是這些畫(huà)面占用的資源較多，應(yīng)該進(jìn)行功能簡(jiǎn)

14、化。（5）數(shù)據(jù)顯示：主要包括數(shù)據(jù)的鏈接是否正確、數(shù)據(jù)的顯示格式和單位等是否準(zhǔn)確。當(dāng)工 程中變呈:多了以后，常會(huì)出現(xiàn)變量鏈接錯(cuò)誤，特別是采取復(fù)制等方式操作時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)這樣 的錯(cuò)誤。（6）動(dòng)畫(huà)顯示：動(dòng)畫(huà)顯示是組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的人機(jī)界而最吸引眼球的特性之一，要檢查動(dòng)畫(huà) 功能是否準(zhǔn)確、表達(dá)方式是否恰當(dāng)、占用資源是否合理、效果是否逼真等。（7）其他方面，包括報(bào)警、報(bào)表、策略組態(tài)等。12、（1）梯形圖語(yǔ)言規(guī)范不一致。雖然不同廠商的PLC產(chǎn)品都可采用梯形圖編程，但各自 的梯形圖符號(hào)和編程規(guī)則均不一致，各自的梯形圖指令數(shù)量及表達(dá)方式相差較大。（2）程序可復(fù)用性差。為了減少重復(fù)勞動(dòng)，現(xiàn)代軟件工程特別強(qiáng)調(diào)程序的可重復(fù)

15、使用性， 而傳統(tǒng)的梯形圖程序很難通過(guò)調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)相同的邏輯算法和策略的重復(fù)使用，更不用說(shuō) 同樣的功能塊在不同的PLC之間使用。（3）缺乏足夠的程序封裝能力。一般要求將一個(gè)復(fù)雜的程序分解為若干個(gè)不同功能的程序 模塊?；蛘哒f(shuō)，人們?cè)诰幊虝r(shí)希望用不同的功能模塊組合成一個(gè)復(fù)雜的程序，但梯形圖編程 難以實(shí)現(xiàn)程序模塊之間具有淸晰接口的模塊化，也難以對(duì)外部隱藏程序模塊的內(nèi)部數(shù)拯從而 實(shí)現(xiàn)程序模塊的封裝。（4）不支持?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。梯形圖編程不支持?jǐn)?shù)拯結(jié)構(gòu)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)組織成如Pascal. C 語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)那樣的數(shù)據(jù)類型。對(duì)于一些復(fù)雜控制應(yīng)用的編程，它幾乎無(wú)能 為力。（5）程序執(zhí)行具有局限性。由

16、于傳統(tǒng)PLC按掃描方式組織程序的執(zhí)行，因此整個(gè)程序的指 令代碼完全按順序逐條執(zhí)行。這對(duì)于要求即時(shí)響應(yīng)的控制應(yīng)用（如執(zhí)行事件驅(qū)動(dòng)的程序模 塊），具有很大的局限性。（6）對(duì)順序控制功能的編程，只能為每一個(gè)順控狀態(tài)泄義一個(gè)狀態(tài)位，因此難以實(shí)現(xiàn)選擇 或并行等復(fù)雜順控操作。（7）傳統(tǒng)的梯形圖編程在算術(shù)運(yùn)算處理、字符串或文字處理等方面均不能提供強(qiáng)有力的支 持。13、采用現(xiàn)代軟件模塊化原則，主要內(nèi)容包括：編程語(yǔ)言支持模塊化，將常用的程序功能劃分為若干單元，并加以封裝，構(gòu)成編程 的基礎(chǔ)。模塊化時(shí)，只設(shè)苣必要的、盡可能少的輸入和輸岀參數(shù)，盡量減少交互作用和內(nèi)部 數(shù)據(jù)交換。模塊化接口之間的交互作用均采用顯性定義。將信息隱藏于模塊內(nèi)，對(duì)使用者來(lái)講只需了解該模塊的外部特性（即功能、輸入和 輸出參數(shù)），而無(wú)需了解模塊內(nèi)算法的具體實(shí)現(xiàn)方法。14、將IEC 61131-3給岀的軟件模型與傳統(tǒng)運(yùn)行于一個(gè)封閉系統(tǒng)中的PLC （其中包括一個(gè)資 源、運(yùn)行一個(gè)任務(wù)、控制一個(gè)程序）進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)IEC軟件模型在傳統(tǒng)PLC的軟件 模型的基礎(chǔ)上增加了許多內(nèi)容，如以下部分：（1）IEC 61131-3的軟件模型適用范圍廣，它不是針對(duì)一個(gè)具體的PLC系統(tǒng)，因此，具有 很強(qiáng)的適用性，能夠應(yīng)用于不同制造商的PLC產(chǎn)品。（2）IEC軟件模型是一種面向未來(lái)的開(kāi)放系統(tǒng)。它不但可以滿足由多個(gè)處理器構(gòu)成