1 引言

組態軟件是在工業自動化領域興起的一種新型的軟件開發工具，開發人員通常不需要編制具體的指令和代碼，只要利用組態軟件包中的工具，通過硬件組態（硬件配置）、數據組態、圖形圖像組態等工作即可完成所需應用軟件的開發工作。組態軟件，又稱組態監控軟件系統軟件。譯自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（數據采集與監視控制）。它是指一些數據采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統監控層一級的軟件平臺和開發環境，使用靈活的組態方式，為用戶提供快速構建工業自動控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具。組態軟件的應用領域很廣，可以應用于電力系統、給水系統、石油、化工等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域。在過程控制實驗裝置中，要實現鍋爐液位控制，以往采用儀表作為調節器，該儀表通過儀表面板的按鍵來改變參數值，沒有實時數據輸出曲線，故參數調節不方便，且系統的控制精度低。該系統性能穩定可靠、界面友好、可擴展性強。

2 世紀星組態軟件

世紀星組態軟件是一套基于Windows95/98/NT/XP操作系統，可用來快速生成上位機監控系統的組態軟件包，它能夠完成現場數據采集、實時和歷史數據處理、流程控制、動畫顯示、報警和安全機制、趨勢曲線、報表輸出等功能，是幫助用戶解決工程實際問題的完整方案和操作工具。組態軟件在國內是一個約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為“組態式監控軟件”。 “組態（Configure）”的含義是“配置”、“設定”、“設置”等意思，是指用戶通過類似“搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機程序，也就是所謂的“組態”。它有時候也稱為“二次開發”，組態軟件就稱為“二次開發平臺”。 “監控（Supervisory Control）”，即“監視和控制”，是指通過計算機信號對自動化設備或過程進行監視、控制和管理.

世紀星組態軟件系統包括開發環境和運行環境兩大部分，用戶所有的組態配置過程都是在組態環境中進行的。組態軟件大都支持各種主流工控設備和標準通信協議，并且通常應提供分布式數據管理和網絡功能。對應于原有的HMI（人機接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態軟件還是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具或開發環境。在組態軟件出現之前，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應用，開發時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統，通常是封閉的系統，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數據交互，升級和增加功能都受到嚴重的限制。組態軟件的出現使用戶可以利用組態軟件的功能，構建一套最適合自己的應用系統。隨著它的快速發展，實時數據庫、實時控制、SCADA、通訊及聯網、開放數據接口、對I/O設備的廣泛支持已經成為它的主要內容監控組態軟件將會不斷被賦予新的內容。目前，世紀星組態軟件已經在石油、化工、電力等多種工程領域獲得成功的應用。

3 系統的硬件組成

鍋爐的給水、出水流量的測量采用LDG-S型電磁流量計和LDZ-4B型電磁流量轉換器配套使用，將流量信號轉化為4-20mA的電流信號；將鍋爐的液位、管道進水的壓力通過PK2AAAA型壓力變送器轉化為4-20mA的電流信號；同時QSVP-64K型電動調節閥反饋回閥位置的4-20mA電流信號，這些信號經過程控制實驗臺上的精密電阻（250Ω）轉換為1-5V電壓信號后傳給A/D采集卡。

數據采集（DAQ），是指從傳感器和其它待測設備等模擬和數字被測單元中自動采非電量或者電量信號，送到上位機中進行分析，處理。數據采集系統是結合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產品來實現靈活的、用戶自定義的測量系統。 數據采集卡，即實現數據采集（DAQ）功能的計算機擴展卡，可以通過USB、PXI、PCI、PCI Express、火線（1394）、PCMCIA、ISA、Compact Flash、485、232、以太網、各種無線網絡等總線接入個人計算機。數據采集卡選擇中泰PC-6333多功能模入模出接口卡，該板卡具有12位16路單端（2路雙端）模擬量輸入，1路模擬量輸出，同時還備有6路數字量輸入和6路數字量輸出接口，3路16位字長的計數/定時器，以及1MHz的基準時鐘。由于QOVP-64K型電動調節閥輸入為4-20mA電流信號，故板卡輸出4-20mA電流信號給電動調節閥。

計算機對采樣數據進行處理，根據控制算法，用計算機輸出的控制量控制電動調節閥的位置來改變鍋爐的進水流量，從而實現鍋爐液位實時監控。

4 監控系統的軟件設計及實現

4.1系統的組態。在選擇好相應硬件設備后，用世紀星組態軟件對該系統進行組態，具體組態過程如下：

1）用戶窗口組態主要用于設置工程中的人機交互界面，如系統的主控界面、曲線圖、動畫等，如圖1所示。

圖1

2）主控窗口組態是工程的主窗口或主框架。“用戶窗口”組態完成之后，在“主控窗口”中，通過對系統菜單和參數的定義和設置來調度、管理這些用戶窗口的打開或關閉。

3）實時數據庫組態是工程各個部分數據交換與處理中心，它將世紀星工程的各個部分連成有機的整體。按照系統設計的實際需要，在世紀星的“變量字典”中對系統所創建的數據對象的基本屬性、存盤屬性、報警屬性進行定義和設置。

4）設備構件組態是連接和驅動外部設備的工作環境。在通道連接窗口中，將A/D，D/A通道和實時數據庫中的數據對象對應連結起來，以提高采集的精度和數據的穩定性。

4.2 世紀星的運行環境是一個獨立的運行系統，它按照組態結果數據庫中用戶指定的方式進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能。用戶通過運行環境實現對工程的控制。運行環境本身沒有任何意義，必須與組態結果數據庫作為一個整體，構成用戶應用系統。

5 結語

世紀星組態軟件以其優異的特性在鍋爐液位監控系統中獲得了成功的應用，實現了實時數據瀏覽、實時和歷史數據趨勢顯示等功能，達到了預期的對實驗裝置的改造目的。相對原有的儀表調節器，該監控系統具有結構簡單、成本低、性能穩定等優點，同時可方便地通過硬、軟件的擴充，實現鍋爐的溫度、流量等控制，即擴展性強。