1 引言
      通常泵站（如輸水泵站、污水泵站）配置有動力、電氣、檢測等機電設(shè)備系統(tǒng)，控制邏輯復(fù)雜，管理要求嚴(yán)格，體系結(jié)構(gòu)龐大。借助計算機監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)對泵站監(jiān)控，不僅對泵站的安全運行提供了強有力的保障，而且為泵站的集中管理與經(jīng)濟調(diào)度打下了基礎(chǔ)。為了實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測和控制，必須建立信息管理系統(tǒng)，對信息進行管理和使用。監(jiān)控系統(tǒng)通常包括監(jiān)測和控制兩部分，根據(jù)泵站控制系統(tǒng)規(guī)模和控制要求，泵站計算機控制系統(tǒng)可以采用PLC（可編程序控制器）、DCS（集散控制系統(tǒng)）和FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）等；在軟件開發(fā)方面有用各種編程語言通過編制大量的指令和代碼來實現(xiàn)和基于工控組態(tài)軟件平臺開發(fā)等多種方式。本文介紹一個基于InTouch開發(fā)平臺的泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，敘述了系統(tǒng)的架構(gòu)，并對InTouch平臺下的系統(tǒng)各功能模塊的開發(fā)進行了研究，尤其對數(shù)據(jù)通訊功能中存在的問題和對策進行了重點表述。

2 InTouch簡介
2.1 InTouch概要
      InTouch組態(tài)軟件是美國Wonderware公司FactorySuite套裝軟件的一個主要組成部分，它為以工廠和操作人員為中心的制造信息系統(tǒng)提供了可視化工具，為制造信息系統(tǒng)集成了操作人員所需的各種信息，在食品加工、半導(dǎo)體、石油和天然氣、汽車、化工、醫(yī)藥、紙漿和造紙、運輸及公共設(shè)施等行業(yè)都有著廣泛應(yīng)用。
2.2 InTouch特性和優(yōu)點
（1）開放、易用的開發(fā)環(huán)境。利用目前通信技術(shù)中的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，為應(yīng)用開發(fā)人員提供了一個開放和易用的開發(fā)環(huán)境，并支持ActiveX、OPC（OLE for Process Control）、開放數(shù)據(jù)庫互連（ODBC）及標(biāo)準(zhǔn)的動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE），為用戶自行開發(fā)外掛程序提供接口。
（2）集成的I/O通信。Wonderware公司與100多家第三方開發(fā)公司（包括Allen-Bradley，Siemens，Modincon等）合作，提供各種32位I/O Server，目前主流的通信協(xié)議（例如以太網(wǎng)Modbus、串口Modbus）都有現(xiàn)成的I/O通信驅(qū)動。
（3）豐富的圖形用戶界面。InTouch允許應(yīng)用開發(fā)人員使用易于理解和配置的工具快速開發(fā)定制圖形，并提供了一個常用圖符庫。應(yīng)用開發(fā)人員可以輕易地創(chuàng)建生動的圖形界面，通過易用的配置向?qū)崿F(xiàn)實時信息的鏈接，并可調(diào)用內(nèi)嵌的腳本編輯器擴展圖形功能。運行時畫面切換的響應(yīng)速度也是一般組態(tài)軟件無法相比的。
（4）靈活的腳本支持。InTouch軟件的腳本分為畫面、應(yīng)用程序、鍵、條件、數(shù)據(jù)改變及QuickFunction等多種，采用類Basic的語法，并提供豐富、易用的腳本函數(shù)，適用于多種場合，為應(yīng)用開發(fā)人員制作功能強大、畫面豐富的系統(tǒng)提供了有力保障。
（5）分布式的歷史數(shù)據(jù)系統(tǒng)。允許用戶動態(tài)地為趨勢圖的每支筆指定不同的歷史文件數(shù)據(jù)源，允許操作員在同一個趨勢圖中查看本地InTouch的歷史數(shù)據(jù)和Industrial SQL Server的歷史數(shù)據(jù)。
（6）便捷的測點遠(yuǎn)程引用。InTouch軟件通過簡易的向?qū)渲茫蓪崿F(xiàn)不同節(jié)點上測點的遠(yuǎn)程引用，為建立分層分布式系統(tǒng)提供基礎(chǔ)。

3 泵站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析
      泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)是集監(jiān)視、測量、控制、保護、管理等于一體的計算機綜合自動化系統(tǒng)，主要對全站泵組、電氣系統(tǒng)、公用油、水、氣系統(tǒng)、閘門控制系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)及直流系統(tǒng)進行有效監(jiān)視和控制，保證泵站更加安全、可靠、經(jīng)濟地運行，實現(xiàn)泵站“無人值班”（少人值守）的目標(biāo)，并能夠通過計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)將泵站運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)實時上傳至上級主管部門。
      本文介紹的系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)，共兩層，分別是廠級監(jiān)控層和現(xiàn)地單元（LCU）監(jiān)控層，其中廠級監(jiān)控層由兩臺廠級計算機組成，可實現(xiàn)對全廠信息的管理，包括對各LCU設(shè)備的運轉(zhuǎn)進行監(jiān)控，對采集的模擬量、開關(guān)量進行存儲，對歷史數(shù)據(jù)進行查詢，對報表進行查詢和打印等。兩臺計算機采用一臺運行一臺備份的工作方式，當(dāng)一臺發(fā)生故障停機時另一臺自動轉(zhuǎn)入運行。LCU層由多個LCU組成，各LCU中控制設(shè)備采用Quantum系列的PLC，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制，計算機采用Magelis終端，通過Modbus連接PLC，實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的監(jiān)視、控制參數(shù)的修改等。此外，為了對其他參數(shù)如電量、水位等進行監(jiān)測，各LCU還配有多功能表。LCU的功能是獨立的，互不影響，自成系統(tǒng)。兩層之間用通訊速率為1Mbps的Modbus Plus（MB+）網(wǎng)絡(luò)連接，該網(wǎng)絡(luò)是一種主從網(wǎng)絡(luò)，允許一個主計算機和一個或多個從機通訊，以完成編程、數(shù)據(jù)傳送、程序上裝/下裝及其主機操作，通過它可以實現(xiàn)廠級計算機和各LCU的PLC和多功能表的快速的數(shù)據(jù)通訊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖 1 泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 監(jiān)控軟件實現(xiàn)
4.1 監(jiān)控軟件功能模塊
      監(jiān)控軟件是運行在廠級計算機上的，主要包括如下功能模塊：數(shù)據(jù)采集及處理、統(tǒng)計及計算、設(shè)備運行狀態(tài)顯示和控制、設(shè)備安全運行監(jiān)視及事件報警、參數(shù)越限報警與記錄、溫度趨勢分析判斷、泵組停/啟過程監(jiān)視、故障報警顯示記錄、實時控制與調(diào)節(jié)、設(shè)備運行統(tǒng)計記錄及生產(chǎn)管理、語音報警、自診斷功能、歷史數(shù)據(jù)查詢與報表、對外網(wǎng)絡(luò)接口。采用InTouch軟件，可以方便地實現(xiàn)以上功能，只需建立一個標(biāo)記名字典并作簡單設(shè)置，再利用bbbbbbMaker的圖形功能把被控對象形象的畫出來，就能在PC機上就可以把整個對象描繪出來。其中數(shù)據(jù)的采集是監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分之一，是不可或缺的，下面重點討論InTouch與外界設(shè)備的通訊方法和模式。
4.2 InTouchI/O服務(wù)器通訊
      InTouch軟件與外界設(shè)備之間的通訊是通過一個通訊接口——I/O服務(wù)器（I/O Server）來實現(xiàn)的，I/O服務(wù)器可以理解為能和外界設(shè)備通訊的程序，InTouch只要能和I/O服務(wù)器通訊，就可以達(dá)到和外界設(shè)備通訊的目的，如圖2所示。這樣做的好處是避開了硬件協(xié)議等繁瑣的細(xì)節(jié)，讓使用InTouch進行二次開發(fā)的人員可以把精力放在控制和數(shù)據(jù)處理上，有效地提高工作效率。目前Wonderware公司已經(jīng)與多家第3方著名開發(fā)公司合作，提供了各種I/O服務(wù)器，支持目前主流的通信協(xié)議。而二者的通訊是兩個應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交換，InTouch使用DDE、FastDDE、NetDDE以及 Wonderware Suibbbink協(xié)議完成。在本系統(tǒng)中，使用的是Modbus網(wǎng)絡(luò)，所以需要安裝Modicon設(shè)備驅(qū)動程序MBE（Modicon Modbus Ethernet），進行簡單的TOPICS配置后（打開Wonderware FactorySuite->IO Servers->Modicon Modbus Ethernet進行配置），然后在INTOUCH中，增加標(biāo)記名，設(shè)置I/O數(shù)據(jù)類型，并設(shè)置訪問名、節(jié)點名、應(yīng)用程序名、主題名和項目名，就可以實現(xiàn)和Modbus網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備通訊了。

4.3 DDE協(xié)議通訊
對于沒有第三方公司提供I/O服務(wù)器的外設(shè)，可以用VB、VC等編程工具開發(fā)DDE程序，采用DDE協(xié)議，實現(xiàn)和InTouch的通訊。DDE（Dynamic Data Exchange），即動態(tài)數(shù)據(jù)交換，是Microsoft開發(fā)的一種通訊協(xié)議，可供bbbbbbs環(huán)境下的應(yīng)用程序彼此發(fā)送/接收數(shù)據(jù)與指令[4]。它在同時運行的兩個應(yīng)用程序之間實現(xiàn)一種客戶端與服務(wù)器關(guān)系。服務(wù)器應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)，并接受對這些數(shù)據(jù)感興趣的任何其它應(yīng)用程序的請求。發(fā)出請求的應(yīng)用程序被稱作客戶端，接受請求的應(yīng)用程序叫做服務(wù)器，有些應(yīng)用程序（如InTouch與MicrosoftExcel）可以同時作為客戶端與服務(wù)器。
4.4 DDE協(xié)議通訊案例
      下面舉例說明如何用VB開發(fā)DDE應(yīng)用程序作為DDE服務(wù)器，該程序使用MSComm控件，實現(xiàn)通過串口和外部檢測設(shè)備的串行通訊。VB提供了動態(tài)數(shù)據(jù)交換的bbbb Topic（連接主題），bbbb Item（連接項），bbbb Timeout（連接等待時問）和bbbbmode（連接模式）四項屬性。在應(yīng)用程序編制時，根據(jù)DDE原理，把應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件名去掉EXE后綴，則成為DDE中的Topic。bbbbmode有Manual（手工），Notify（通知），和Automatic（自動）三種方式，同一時刻只能有一個DDE連接有效，這里采用Automatic（自動）方式，它建立“熱連接”鏈路，作為服務(wù)器一方總是在數(shù)據(jù)變化時主動發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶端。VB中只有窗體（Form）、多文檔窗體（MDI Form）能夠成為DDE服務(wù)器，在程序的初始化部分應(yīng)進行DDE設(shè)置，設(shè)置Form1的bbbbMode屬性為1，即自動連接，即當(dāng)數(shù)據(jù)改變時，自動通知客戶端，bbbbTopic屬性設(shè)置在DDE對話中服務(wù)器窗體需響應(yīng)的主題，這里為Forml。
在窗體上放置了mscomm控件，用于控制串行端口傳輸和接受數(shù)據(jù)，為應(yīng)用程序提供串行通信功能，并用如下代碼設(shè)置通訊格式：
MSComm1.Commport=1‘設(shè)定串行通信端口號’
MSComm1.Settings =“9600,n,8,1”‘設(shè)定該通信口的波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位’
MSComm1.bbbbbLen = 0 ‘讀取接收緩沖區(qū)中全部的內(nèi)容’
MSComm1.PortOpen‘打開端口’
當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)時觸發(fā)MSComm1控件的OnComm事件，在此事件處理子程序中完成讀入數(shù)據(jù)的功能，并用文本框Text1顯示
Private Sub MSComm1_OnComm（）
Bufferbbbbbb=MSComm1.bbbbb‘讀入緩沖區(qū)內(nèi)容’
If Bufferbbbbbb<>’’ then
Text1.Text= Bufferbbbbbb+Text1.Text
End If
End Sub
在InTouch中，DDE用應(yīng)用程序名、主題名、項目名三個層次來標(biāo)識客戶與服務(wù)器之間傳遞的數(shù)據(jù)單位，通常表示為：應(yīng)用程序名|主題名!項目名。對于客戶，應(yīng)按三個層次去連接相應(yīng)的數(shù)據(jù)，在InTouch的標(biāo)簽庫中提供了DDE設(shè)置框，使得DDE組態(tài)簡便、易行，在本例中的層次標(biāo)識為：dde1|Form1!Text1.Text（ddel為VB應(yīng)用程序名）。

5 結(jié)束語
      本文通過介紹泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，重點討論了InTouch在監(jiān)控軟件開發(fā)中的功能，并對其與外部設(shè)備的通訊方式展開了敘述。基于InTouch的系統(tǒng)開發(fā)，具有開發(fā)周期短、通用性強、擴充性好、可靠性高等特點，在控制系統(tǒng)開發(fā)中具有十分良好的應(yīng)用發(fā)展前景。