前言 八達嶺隧道群位于八達嶺高速公路55公里處，主要由潭峪溝、八達嶺、居庸關等隧道組成。于1998年建成通車，經過多年的運營，原系統(tǒng)許多功能或者不能修復或者不能滿足使用要求，所以要對其進行改造。此次改造主要是針對監(jiān)控系統(tǒng)的改造：包括RTU（區(qū)域控制器）設計和監(jiān)控中心軟件設計開發(fā)，其中上位監(jiān)控軟件主要采用組態(tài)王6.51開發(fā)，最終達到良好的效果。 組態(tài)王介紹 組態(tài)的英文拼寫是“Configuration”, 與硬件生產相對照，組態(tài)與組裝類似，如要組裝一臺電腦，事先提供了各種型號的主板、CPU、顯示器、硬盤等，我們的工作就是用這些部件拼湊成自己需要的電腦。組態(tài)就是用應用軟件中提供的工具、方法完成工程中某一具體任務的過程。當然軟件中的組態(tài)要比硬件的組裝有更大的發(fā)揮空間，因為它一般要比硬件中的“部件”更多更復雜。 組態(tài)王軟件是完成數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)王軟件能支持各種工控設備和常見的通信協(xié)議，并且可以提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能,是一個使用戶能快速建立自己的HMI的強有力的開發(fā)環(huán)境。 組態(tài)王軟件主要特點: （1）延續(xù)性和可擴充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應用程序，當現(xiàn)場（包括硬件設備或系統(tǒng)結構）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作過多修改即可方便地完成軟件的更新和升級； （2）封裝性（易學易用）.通用組態(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，對于使用者，不需掌握太多的編程語言技術（甚至不需要編程技術），就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能； 　?。?）通用性.每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡功能的工程，不受行業(yè)限制。 隧道監(jiān)控系統(tǒng)硬件結構： [align=center]硬件結構如下圖所示： [/align] 系統(tǒng)采用Controller Link工業(yè)現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)組網(wǎng)，是典型的四級控制系統(tǒng),即現(xiàn)場設備層、現(xiàn)場控制層、中心控制層、上級管理層。 現(xiàn)場設備層:主要包括執(zhí)行機構交通燈、風機、照明和CO、能見度傳感器等。 現(xiàn)場控制層:由OMRON CS1系列可編程控制器組成，稱為區(qū)域控制器，區(qū)域控制器之間通過Controller Link工業(yè)現(xiàn)場總線組成冗余光纖環(huán)網(wǎng)。 中心控制層:由雙機熱備服務器、通信計算機和兩臺監(jiān)控計算機組成。 上級管理層:由監(jiān)控總中心數(shù)據(jù)服務器和終端計算機組成,可以進行web發(fā)布。 隧道監(jiān)控系統(tǒng)軟件結構: 系統(tǒng)軟件采用C/S架構,隧道監(jiān)控系統(tǒng)軟件按照功能劃分為通信服務器軟件、信息處理軟件、隧道監(jiān)控軟件、緊急電話處理軟件、CCTV控制軟件和外系統(tǒng)電力監(jiān)控軟件、火災報警軟件。 本次設計，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server2000 ,其中隧道監(jiān)控軟件、通信服務器軟件、信息處理軟件、電力監(jiān)控軟件等采用組態(tài)軟件開發(fā)。 [align=center]軟件系統(tǒng)邏輯圖如下： [/align] 組態(tài)開發(fā)及功能介紹 隧道群包括一個特長隧道和兩個中長隧道，控制總點數(shù)大于2600點，數(shù)據(jù)交互大且頻繁。經過對系統(tǒng)的分析，我們采用C/S組態(tài)網(wǎng)絡結構，所有數(shù)據(jù)采集與控制（包括地圖屏顯示控制）都先集中于一臺通信工作站,工作站服務器通信管理軟件采用組態(tài)王無限點運行版組態(tài)。該服務器在網(wǎng)絡配置中設置為I/O服務器、登錄服務器、報警服務器、歷史紀錄服務器。配置如下圖所示。 隧道監(jiān)控軟件采用組態(tài)王Netview軟件開發(fā)，組態(tài)為客戶端軟件?？蛻舳怂袛?shù)據(jù)信息都來自于通信服務器軟件，所有控制都先傳到通信服務器，再由通信服務器下發(fā)到PLC，地圖屏等設備,通信服務器管理軟件同時把需要紀錄的信息存入數(shù)據(jù)庫。 信息處理軟件采用組態(tài)王Netview組態(tài),只與數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計。 用組態(tài)軟件開發(fā)一個工程項目可以分為以下幾個步驟。 以上步驟并不是固定的，可以靈活應用,有些步驟可同時進行，也可以顛倒順序。在開發(fā)過程中我們需要解決組態(tài)軟件與其他程序進行數(shù)據(jù)傳輸問題,所以我們用VB開發(fā)了一個中間控件集成在組態(tài)軟件中，通過UDP數(shù)據(jù)包與其通信。 整個系統(tǒng)開發(fā)完成后可以實現(xiàn)以下功能: 1. 通過現(xiàn)場設備層的車輛檢測器、能見度監(jiān)測器、光強檢測器、風速風向檢測器等外場設備獲得交通動態(tài)實時數(shù)據(jù)、光強、風速及風機狀態(tài)等隧道環(huán)境相關信息和交通事件及火災報警等信息； 2. 參數(shù)設置:交通參數(shù)設置，照明控制參數(shù)設置，通風系統(tǒng)控制參數(shù)設置，事件報警參數(shù)設置； 3. 交通燈、車道指示器、隧道限速標志、情報板控制及故障反饋； 4. 照明完全手動、模式手動、時序自動、光強自動控制； 5. 通風手動、模式手動、事件自動控制； 6. 火災報警聯(lián)動、CO/VI超標預案控制； 7. 地圖屏顯示控制； 8. 車檢器、環(huán)境信息數(shù)據(jù)記錄、查詢、統(tǒng)計，報表預覽打印等。 9. 電力設備運行參數(shù)顯示，分合閘控制。 應用分析 系統(tǒng)完全采用組態(tài)軟件開發(fā)，開發(fā)周期短，與設備通信穩(wěn)定可靠。由于采用組態(tài)軟件開發(fā)，無需過多考慮軟件系統(tǒng)與PLC以及服務器程序與客戶端程序數(shù)據(jù)、信息交互，大大地縮短了開發(fā)時間。在報表開發(fā)和數(shù)據(jù)庫調用方面，也可以直接調用現(xiàn)有的模塊。系統(tǒng)尤其在控制點數(shù)多的情況下，更能體現(xiàn)出其優(yōu)越性,不用象采用高級語言那樣需要編寫大量的通信代碼，并且考慮多任務、多線程。 系統(tǒng)響應速度快，外部設備從控制指令下發(fā)、執(zhí)行、狀態(tài)反饋到監(jiān)控界面顯示小于200ms，地圖屏從指令下發(fā)到狀態(tài)顯示響應時間不超過1秒。此外, 采用組態(tài)軟件還可以更加逼真地大量采用圖形動畫等形象的反映設備運行狀態(tài)，與高級語言開發(fā)相比容易的多。 當然組態(tài)軟件本身是在VC等平臺的基礎上開發(fā)出來的，在靈活性方面稍差一些,雖然開發(fā)效率提高了，開發(fā)難度降低了，但增加了購買軟件的成本。 結束語 對于這樣一個四層結構的典型的控制系統(tǒng)，采用組態(tài)軟件開發(fā)完全可以達到預期的要求。雖然增加購買組態(tài)軟件的成本，但大大地提高了開發(fā)效率，總體成本不會增加，并且可以作出界面漂亮形象、操作友好、通信性能穩(wěn)定的監(jiān)控程序。