基于組態(tài)王的監(jiān)控系統(tǒng)設計及數據處理

基于組態(tài)王的監(jiān)控系統(tǒng)設計及數據處理在某污水處理系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)設計中，筆者采用組態(tài)王6．5、單片機、ACCESS和E×CEL的合設計了整個監(jiān)控系統(tǒng)。上位機采用研華的工控PC機，系統(tǒng)監(jiān)控采用組態(tài)王軟件；底層數據采集和控制由PLC、單片機、智能儀表完成。由于組態(tài)王在數據庫功能上比較薄弱，在設計中采用SQL技術將數據保存到MSACCESS2000中，并且通過VBA(VlsuaIBasicForApp“cation)編程實現E×CEL對ACCESS數據庫的查詢。1系統(tǒng)概述系統(tǒng)中存在多種不同類型的監(jiān)控變量，其中有一部分需要控制的變量(如壓力等)，這可以用PLC實現控制；有一部分變量只需要采集(如溫度、電流等)，這些量可以通過用組態(tài)王支持的智能儀表進行采集；還有一部分只需要采集的數據由于所用的采集儀表不能和組態(tài)王直接通訊，所以采用單片機AT89C52編寫程序實現現場數據采集，并采用通用單片機ASCJI通信協(xié)議實現單片機和組態(tài)王的數據共享。整個系統(tǒng)結構上采用多級分布式結構，分為2個數據采集站和1個監(jiān)控總站；按照功能劃分本系統(tǒng)則分為設備現場控制、現場數據采集、遠程設備監(jiān)控三部分。底層由PLC、單片機、智能儀表組成．其中，PLC主要完成現場控制設備的控制。單片機和智能儀表完成對現場數據的采集。數據采集站作用是與底層的PLC、單機和智能儀表通訊，獲取生產過程的數據，顯示工藝流程，歷史曲線圖，實時曲線圖、報警畫面、生成數據庫等。監(jiān)控總站與數據采集站通過以太網連接，以獲取生產工藝參數，報警記錄等數據信息。監(jiān)控總站可以根據操作人員的選擇切換監(jiān)視各個數據采集系統(tǒng)的運行情況。監(jiān)控總站計算機還完成網絡服務器的功能，將這些生產參數上網傳輸，實現網絡化遠程監(jiān)控。2軟件設計整個監(jiān)控軟件以組態(tài)王6．5作為編輯平臺。整個監(jiān)控系統(tǒng)具有如下主要功能：1)總體監(jiān)控：顯示采集數據的實時值，組態(tài)王通過和底層PLC、智能儀表和單片機通訊，訪問相關設備寄存器來獲得各設備的運行情況，并通過動畫連接、實時曲線等顯示出來。2)歷史曲線：顯示系統(tǒng)運行的時候各個主要變量的歷史記錄，可以查詢以前的歷史記錄時段，任意時間的記錄。3)控制功能：在上位機端可對底層PLC、智能儀表進行控制，實現遠程控制。4)數據存儲：每隔一定時間將數據保存到ACCESS中，方便以后的查詢，所保存的數據還可以通過E×CEL進行查詢，進行二次處理。5)報警功能：當有事故或故障發(fā)生時，微機通過外接音箱發(fā)出語音報警，并在微機屏幕上給出提示；報警畫面上可以設置報警的上限、上上限、下限和下下限，當超過了設置的范圍時就會有報警，保證了系統(tǒng)的安全運行。6)打印功能：打印各種報表、歷史曲線、運行記錄、報警數據等。PLC和組態(tài)王所支持的智能儀表與組態(tài)王之間的通訊不需要編寫程序讀取設備的內部寄存器的值，相關的驅動程序已經集成在組態(tài)王中，只需要在組態(tài)王中定義對應的設備，并定義相應的I／O變量即可讀取設備內部寄存器的值。而組態(tài)王所不支持的儀表則由單片機進行數據采集、轉換，并且由單片機通過通用單片機ASCI|通信協(xié)議和組態(tài)王數據共享。當組態(tài)王要讀取單片機的數據時，將會向單片機發(fā)送基于該協(xié)議的讀命令包，單片機響應后，將數據發(fā)送給組態(tài)王，其數據發(fā)送格式也是基于通用單片機ASC||通信協(xié)議的。3數據處理3．1數據存儲組態(tài)王雖然可定義數據文件在硬盤中的保存日期(超過該日期自動從硬盤中刪除)，但如果要保存的時間較長，保存的數據量將非常龐大，不僅造成硬盤的浪費，而且由于組態(tài)王的數據文件結構形式復雜，年終時報表處理也需要花費大量的處理時間。因此，在本系統(tǒng)中使用SQL技術，將數據隔一定的時間(如1小時)保存到ACCESS2000中。具體實現步驟如下：首先，建立一個ACCESS數據庫，在此命名為“變量數據”，并且建立相應的數據表“溫度數據”，然后在控制面板中的ODBC數據源中添加一個基于驅動程序AC—CESSDrIver的數據源，在本系統(tǒng)中取名為“工作站”，并將該數據源連接到剛剛建立的ACCESS數據庫“變量數據”。在組態(tài)王中用語句SQLConnect(DevicelD，“dsn=工作站；uid=；pwd=”)實現和數據庫的連接。接著在組態(tài)王中建立對應的記錄體，記錄體名應和數據表名相同；記錄體中的字段名稱也需和數據表中的字段名稱相同。建好記錄體后，可以在組態(tài)王命令語言中的“運行時”，使用SQLInsert(DeviceID，“溫度數據”，“溫度數據”)語句將組態(tài)王的數據保存到ACCESS數據庫中，當系統(tǒng)退出運行時語句SQLDISCONNECT(DeviceID)斷開和數據庫的連接。3．2數據檢索考慮到組態(tài)王提供的報表格式有限，不能滿足工程的需要，而使用EXCEL可以方便地進行表格式數據綜合管理和分析等二次處理的功能，系統(tǒng)添加了E×CEL對ACCESS數據庫進行查詢的功能。EXCEL提供了“宏”的概念來進行功能擴展，宏是存儲在VisuaIBasIc模塊中的一系列命令和函數，當需要執(zhí)行該項任務時可隨時運行宏。其開發(fā)環(huán)境稱之為VBA(VjsuaIBasicForApp¨cation)，VBA提供了一套基于VB的面向對象的系統(tǒng)開發(fā)工具，很多語法繼承于VB語言，可以像編寫VB程序那樣來編寫VBA程序，實現特定的功能。支持VBA二次開發(fā)的應用程序都內建許多對象，這些對象都具有方法和屬性。VBA通過改變這些對象的屬性，調用相應的方法訪問這些對象，實現編程目的。ExceI中的VBA，主要在VB中增加了關于ExceI工作簿、工作表、區(qū)域、數據透視表等對象的屬性、事件和方法。要使用VBA進行數據庫查詢必須先添加“×Iodbc．xIa”加載宏，該宏中封裝了對數據庫訪問、搜索、查詢的功能，該宏在0f—fice安裝盤中可以找到，添加方式為“E×CEL一工具一宏一VisualBasic編輯器一工具一引用”。在使用VBA編程時，首先要注意在E×CEL中工作簿定義為“Workb∞k”工作表為“worksheet”區(qū)域為“range”單元為“ce¨”。在編程時對單元格進行操作，必須指明單元格所在的工作表以及所在的區(qū)域。以下語句示例將Sheetl上A1單元格的值設置為3．1，Worksheets(“Sheetl”)．Range(“A1”)．VaIue=3．1下面介紹幾個重要的數據庫檢索函數：chan=SQLOpen(“DSN=server，，)建立與數據源的連接，其中server為數據源名。SQLExecQuery(ConnectIon，TeXt)函數在該數據源上執(zhí)行查詢。Connection指定要查詢的數據源的唯一連接標識；Text要在數據源上執(zhí)行的查詢內容。Setoutput=Worksheets(“電流”)．Range(“A1”)將查詢結果顯示在表“電流”的A1單元格中。SQLRelr