摘要：在對(duì)某焦化廠(chǎng)化工產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及需求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于力控組態(tài)軟件和CAN總線(xiàn)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)方案并進(jìn)行了工程實(shí)施。運(yùn)行結(jié)果表明：該系統(tǒng)可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)。

1. 引言
        監(jiān)控組態(tài)軟件是計(jì)算機(jī)技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。“組態(tài)”的概念是伴隨著集散控制系統(tǒng)（distributed control system）的出現(xiàn)才被廣大的生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)人員所熟知的。 監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集的軟件平臺(tái)工具，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，使用方法靈活，功能強(qiáng)大。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時(shí)，人機(jī)接口是其主要內(nèi)含。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、開(kāi)放數(shù)據(jù)接口對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。組態(tài)軟件的主要目的是使使用者在生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)不需要修改軟件的源代碼，大大縮短了軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低開(kāi)發(fā)成本，而且功能強(qiáng)大，運(yùn)行可靠。
      現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。根據(jù)IEC1158定義，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是“安裝在生產(chǎn)過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀表與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置、系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡(luò)”。同其它網(wǎng)絡(luò)一樣，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也具備OSI的若干層協(xié)議，從這個(gè)意義上講，它與普通的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有相同的屬性；但現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)時(shí)針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)，因而在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中具有其他網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

2.總體方案設(shè)計(jì)
2.1 用戶(hù)需求
      為生產(chǎn)控制人員提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在控制室能夠直觀(guān)的觀(guān)察到各種儀表的技術(shù)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等。生產(chǎn)數(shù)據(jù)可在控制室進(jìn)行監(jiān)視、處理存儲(chǔ)、打印、越限報(bào)警；監(jiān)控計(jì)算機(jī)軟件要求圖形人機(jī)界面。
2.2 總線(xiàn)選擇
     CAN總線(xiàn)是由德國(guó)Bosch公司推出，并已被ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。它得到了如Motorola、Intel、Philip、Siemens、NEC等大公司的支持，并已被廣泛應(yīng)用。CAN總線(xiàn)也是最早進(jìn)入我國(guó)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)之一，其應(yīng)用技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品都已進(jìn)入成熟階段。當(dāng)通信速率為5kb/s時(shí)，無(wú)需中繼器，傳輸距離可達(dá)10km，完全滿(mǎn)足我們?cè)趶S(chǎng)區(qū)的布線(xiàn)要求。其傳輸介質(zhì)為雙絞線(xiàn)。可掛接設(shè)備數(shù)最多為110個(gè)，滿(mǎn)足廠(chǎng)區(qū)采集點(diǎn)數(shù)要求。
2.3組態(tài)軟件選擇
     根據(jù)客戶(hù)要求，人機(jī)界面要友好，軟件功能要強(qiáng)大，以利于后繼再開(kāi)發(fā)，我們選了力控軟件集控制技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)、圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體，包括動(dòng)態(tài)顯示、報(bào)警、趨勢(shì)、控制策略、控制網(wǎng)絡(luò)通信等組件。提供了一個(gè)友好的用戶(hù)界面，使用戶(hù)在不需要編寫(xiě)大量代碼的情況下便可以生成自己需要的應(yīng)用軟件。

3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
     工業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由RSM模塊、屏蔽雙絞線(xiàn)、兩臺(tái)上位機(jī)、兩臺(tái)打印機(jī)組成。正常工作時(shí)兩臺(tái)主上位機(jī)獨(dú)立工作，兩臺(tái)打印機(jī)分別連接這兩臺(tái)上位機(jī)。當(dāng)一臺(tái)主機(jī)發(fā)生異常時(shí)，則從另一臺(tái)讀取數(shù)據(jù)。而發(fā)生異常的主機(jī)重新啟動(dòng)后，從另一臺(tái)主機(jī)拷貝數(shù)據(jù)，使歷史數(shù)據(jù)得以完整。

4.軟件設(shè)計(jì)
4.1界面設(shè)計(jì)
      力控提供了強(qiáng)大的人機(jī)圖形編輯功能，有自帶的素材庫(kù)，還有較多范例。我們既用了它的素材庫(kù)中的圖形元件，也用了范例中的圖形元件，設(shè)計(jì)了具有立體感的界面。使用戶(hù)點(diǎn)擊時(shí)彈出相應(yīng)的第二級(jí)畫(huà)面。第二級(jí)畫(huà)面包含管道的連接圖以及管道上面的模擬的傳感元件，在模擬的傳感元件上有銘牌，利用了力控的數(shù)據(jù)鏈接控件，可以在銘牌上實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。 同時(shí)，當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊銘牌時(shí)，彈出此采集點(diǎn)的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)畫(huà)面，控制人員可以監(jiān)視此曲線(xiàn)的變化。實(shí)時(shí)曲線(xiàn)畫(huà)面包括一個(gè)多筆曲線(xiàn)、三個(gè)歷史曲線(xiàn)查看按鈕、一個(gè)歷史報(bào)表按鈕以及一個(gè)返回按鈕。三個(gè)歷史曲線(xiàn)按鈕是：20分鐘、8小時(shí)、24小時(shí)曲線(xiàn)。力控提供了用EXCEL輸出報(bào)表的功能，可以進(jìn)行報(bào)表輸出工作。
44.2數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)
     力控得到數(shù)據(jù)的過(guò)程是這樣的，先由O/I驅(qū)動(dòng)器從I/O中讀入數(shù)據(jù)并將其傳送到驅(qū)動(dòng)器映象表（DIT）的指定地址；然后掃描、報(bào)警和控制程序(SAC)從DIT讀入數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理并把它傳給過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)；內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)功能從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)并把它傳遞給要取數(shù)據(jù)的應(yīng)用軟件。所以，數(shù)據(jù)庫(kù)是FIX的核心。畫(huà)面編輯、報(bào)警、曲線(xiàn)顯示等等功能都要依靠數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的好壞也直接關(guān)系到各個(gè)部分功能的實(shí)現(xiàn)。
4.3歷史趨勢(shì)顯示
      力控是通過(guò)歷史定義、歷史采集和歷史顯示三個(gè)獨(dú)立的程序來(lái)完成歷史趨勢(shì)顯示功能的。在做系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，先在歷史定義里定義好所有需要?dú)v史記錄的采集點(diǎn)；然后使歷史采集程序在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)始終運(yùn)行并將采集來(lái)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤(pán)上；最后，在用戶(hù)需要觀(guān)察采集量歷史時(shí)在歷史顯示程序中使用相應(yīng)的畫(huà)筆將數(shù)據(jù)以圖形形式顯示在界面上。
4.4數(shù)據(jù)備份
  力控提供了歷史數(shù)據(jù)備份的功能，可以根據(jù)用戶(hù)的定義靈活方便地按照規(guī)定的要求將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。要使用力控的歷史數(shù)據(jù)，必須要先讓力控采集現(xiàn)場(chǎng)的量并存儲(chǔ)于硬盤(pán)上并通過(guò)自己的DDE服務(wù)器將歷史數(shù)據(jù)共享給DDE客戶(hù)程序，本系統(tǒng)采用了EXCEL作為DDE客戶(hù)程序。

5.結(jié)束語(yǔ)
     在該焦化廠(chǎng)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，CAN總線(xiàn)技術(shù)和力控組態(tài)軟件得到完美結(jié)合，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單方便，深受用戶(hù)的歡迎，因而該方案具有實(shí)用推廣價(jià)值。