摘 要：本文介紹了Wonderware公司的Intouch工控組態(tài)軟件，并以某城市污水處理廠工程為例，闡述了該工程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及Intouch7.11在該系統(tǒng)中的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件 Intouch 監(jiān)控系統(tǒng) PLC 城市污水處理 1. 引言 　　在工業(yè)過(guò)程控領(lǐng)域，目前國(guó)際上流行的方式是在一個(gè)集成環(huán)境里，用通用硬件構(gòu)成系統(tǒng)，軟件部分則采用開放的工控組態(tài)軟件。工控組態(tài)軟件的任務(wù)主要有兩方面：一是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警顯示、趨勢(shì)曲線繪制、打印輸出等;二是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際任務(wù)進(jìn)行組態(tài)編程，對(duì)不同的工業(yè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。組態(tài)軟件提供了靈活的組態(tài)工具和模塊，人機(jī)交互界面好，提高了系統(tǒng)的成功率和可靠性，使系統(tǒng)功能易于實(shí)現(xiàn)。本文介紹了Wonderware公司的Intouch工控組態(tài)軟件，并以某城市污水處理廠工程為例，闡述了該工程的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及Intouch7.11在該系統(tǒng)中的應(yīng)用。 2. Intouch組態(tài)軟件 　　Intouch 組態(tài)軟件是創(chuàng)建人機(jī)界面的簡(jiǎn)便和快捷方法。Intouch7.11 可以充分利用 Microsoft Windows 的關(guān)鍵功能，如 ActiveX 控件、OLE 圖形和網(wǎng)絡(luò)等，創(chuàng)建功能強(qiáng)大、齊全的 Microsoft Windows 2000 和Windows NT 操作系統(tǒng)下 Intouch 應(yīng)用程序。Intouch7.11還可以通過(guò)添加自定義ActiveX控件、向?qū)?、常?guī)對(duì)象以及創(chuàng)建InTouch QuickScript等來(lái)進(jìn)行充分地?cái)U(kuò)展。 　　InTouch7.11包括三個(gè)主要程序：InTouch 應(yīng)用程序管理器、WindowMaker和WindowViewer。此外，InTouch 還包括診斷程序 Wonderware Logger。InTouch 應(yīng)用程序管理器用于組織所創(chuàng)建的應(yīng)用程序，也可以用于將 WindowViewer 配置成一個(gè) NT 服務(wù)程序，為基于客戶機(jī)和基于服務(wù)器的結(jié)構(gòu)體系配置網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)以及配置動(dòng)態(tài)分辨率轉(zhuǎn)換和分布式報(bào)警。WindowMaker 是開發(fā)環(huán)境，在這個(gè)開發(fā)環(huán)境中可以使用面向?qū)ο蟮膱D形來(lái)創(chuàng)建富于動(dòng)畫感的觸控式顯示窗口。這些顯示窗口可以連接到工業(yè) I/O 系統(tǒng)和其它 Microsoft Windows 應(yīng)用程序。WindowViewer 是用于顯示在 WindowMaker 中創(chuàng)建的圖形窗口的運(yùn)行時(shí)環(huán)境。WindowViewer 執(zhí)行 InTouch QuickScript、執(zhí)行歷史數(shù)據(jù)的記錄和報(bào)告、處理報(bào)警記錄和報(bào)告，并且可以充當(dāng) DDE 和 SuiteLink 通訊協(xié)議的客戶機(jī)和服務(wù)器。 　　InTouch7.11 的設(shè)計(jì)支持獨(dú)立式和分布式兩種應(yīng)用程序。獨(dú)立式應(yīng)用程序是每個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)只使用一個(gè)操作員界面。獨(dú)立式應(yīng)用程序?qū)W(wǎng)絡(luò)的要求很低，甚至不需要網(wǎng)絡(luò)，并且只需簡(jiǎn)單的維護(hù)。分布式應(yīng)用程序通常包含好幾層網(wǎng)絡(luò)。典型的分布式應(yīng)用程序具有一個(gè)中央開發(fā)工作站，采用集中式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并且有一群與中央站相互作用的客戶站，這些客戶站也同時(shí)相互作用。InTouch 提供了許多功能來(lái)極大地簡(jiǎn)化分布式應(yīng)用程序的建立和維護(hù)，其中最強(qiáng)大的功能之一是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)允許多個(gè)客戶站共同擁有一個(gè)應(yīng)用程序的備份而不限制對(duì)這個(gè)應(yīng)用程序的開發(fā)，應(yīng)用程序變化時(shí)會(huì)自動(dòng)向這些客戶站提供通知。 3. 城市污水處理工程系統(tǒng) 　　3.1城市污水處理工藝流程簡(jiǎn)介 　　城市污水處理工藝流程如圖1所示。城市污水處理工程的工段、設(shè)備較多，全廠幾乎所有設(shè)備的啟停均需要聯(lián)動(dòng)控制。提升泵站、剩余污泥泵站、排水泵站采用液位控制;粗細(xì)格柵采用液位差與定時(shí)結(jié)合控制;氧化溝、鼓風(fēng)機(jī)房、污泥回流泵站采用溶氧及活性污泥控制。 　　3.2城市污水處理系統(tǒng)功能要求和系統(tǒng)構(gòu)成 　　城市污水處理系統(tǒng)能對(duì)全廠的工藝過(guò)程參數(shù)、電氣參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、控制以及參數(shù)越限的報(bào)警、聯(lián)鎖。操作站能給各類人員（操作工、組態(tài)工程師、管理人員）提供監(jiān)控、組態(tài)、維護(hù)的良好“人-機(jī)”界面，各類人員可以通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行操作，操作級(jí)別可以通過(guò)鍵鎖或口令來(lái)實(shí)現(xiàn);在操作站上，應(yīng)有相應(yīng)畫面可以供工藝操作人員操作和監(jiān)視工藝過(guò)程;工程技術(shù)人員應(yīng)能在工程技術(shù)人員畫面上方便地進(jìn)行系統(tǒng)的生成、用戶流程圖及各類圖形的生成，以及各類記錄、報(bào)表生成;維護(hù)人員應(yīng)能夠利用維護(hù)人員畫面方便地進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)工作;報(bào)警功能;趨勢(shì)功能;診斷功能;打印、記錄功能;數(shù)據(jù)通訊功能;模擬屏顯示等。 　　根據(jù)系統(tǒng)要求，充分考慮到系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性，系統(tǒng)硬件構(gòu)成如圖2所示。 　　系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站采用 Schneider 電氣 Modicon TSX Quantum 系列 PLC;系統(tǒng)上位組態(tài)軟件采用Woderware 公司 Intouch7.11，I/O Sever 采用 Modicon MODBUS Ethernet，監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用研華工控機(jī)。系統(tǒng)上位采用基于客戶端、指向I/O數(shù)據(jù)源的本地地址的結(jié)構(gòu)，每個(gè)視圖節(jié)點(diǎn)具有自己的I/O服務(wù)器。這種結(jié)構(gòu)能夠提供容錯(cuò)操作，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)每個(gè)視圖節(jié)點(diǎn)可以獨(dú)立運(yùn)行。結(jié)構(gòu)如圖3所示。 4. Intouch組態(tài)概況 　　4.1動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示過(guò)程控制參數(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài) 　　城市污水處理生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)中所有主要儀表和運(yùn)行設(shè)備以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等均在人機(jī)界面中得到體現(xiàn)。 　　本系統(tǒng)中，制作了粗格柵及提升泵站、細(xì)格柵及沉砂池、泥水分配井及氧化溝及鼓風(fēng)機(jī)房、二沉池配水井及二沉池、排水泵站及污泥回流泵站和污泥濃縮脫水間六幅工藝流程主畫面。在每幅主畫面中動(dòng)態(tài)顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和儀表數(shù)值，采用點(diǎn)擊進(jìn)入的方法對(duì)各項(xiàng)參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)查看，并對(duì)設(shè)備控制方式和參數(shù)修改。采用點(diǎn)擊進(jìn)入的好處是可以設(shè)定訪問(wèn)級(jí)別，防止不熟練的操作員誤操作，主畫面簡(jiǎn)潔，單點(diǎn)畫面清楚。在每幅主畫面中還包括實(shí)時(shí)趨勢(shì)，方便操作員監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀況和走勢(shì)。另外，還包括趨勢(shì)組畫面和數(shù)據(jù)總攬畫面。配置了氧化溝溶氧值、沉砂池出水流量、污泥回流流量等工廠主要數(shù)據(jù)的歷史趨勢(shì)，由于使用了歷史趨勢(shì)向?qū)?，很方便地完成了?chuàng)建和配置，并且可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)配置。 　　建立了設(shè)備管理數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市污水處理工程較多設(shè)備的方便管理。對(duì)所有設(shè)備采用位號(hào)方式進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，只需要鍵入位號(hào)就能進(jìn)入位號(hào)所在主畫面，并且彈出該設(shè)備的單點(diǎn)畫面，系統(tǒng)運(yùn)行中證明這種方法方便了操作員的操作。此外，在PLC中對(duì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累計(jì)，數(shù)據(jù)上傳給上位機(jī)記錄存儲(chǔ)，通過(guò)HistData實(shí)用程序?qū)υO(shè)備運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行查看，將選定的數(shù)據(jù)移到Microsoft Excel打印輸出。 　　增加了一幅調(diào)試畫面，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和實(shí)際運(yùn)行中的工藝參數(shù)調(diào)整，將某些變量設(shè)置了預(yù)置參數(shù)輸入功能，進(jìn)行直觀的調(diào)整和整定，方便PLC軟件內(nèi)部參數(shù)的設(shè)置。 　　4.2報(bào)警配置 　　InTouch 使用兩種通知方式來(lái)通知操作員有關(guān)過(guò)程活動(dòng)的情況：報(bào)警與事件。報(bào)警是過(guò)程狀態(tài)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)發(fā)出的警告，要求操作人員做出響應(yīng)。事件表示系統(tǒng)正常狀態(tài)時(shí)的消息，不要求操作人員響應(yīng)。城市污水處理工程工段較多，根據(jù)工段號(hào)配置了報(bào)警組，方便系統(tǒng)開發(fā)，便于操作員識(shí)別，報(bào)警組結(jié)構(gòu)如圖4所示。 　　創(chuàng)建了報(bào)警畫面，顯示報(bào)警摘要和報(bào)警歷史。本系統(tǒng)中報(bào)警的產(chǎn)生機(jī)制和查詢過(guò)程如圖5所示。Alarm DB Logger公用程序?qū)?bào)警和事件記入Microsoft SQL Server。Alarm DB Purge/Archive公用程序負(fù)責(zé)配置報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)的清除/歸檔操作，并顯示任何清除活動(dòng)的狀態(tài)。Alarm Printer打印報(bào)警信息。 　　因?yàn)閃indows網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)和激光打印機(jī)的工作原理是將整頁(yè)緩存在內(nèi)存中，再將其實(shí)際打印出來(lái)，這意味著信息可能會(huì)在系統(tǒng)故障或掉電時(shí)丟失，因此在配置打印機(jī)時(shí)，一臺(tái)選用針式打印機(jī)，用于打印報(bào)警信息，另外一臺(tái)選用噴墨打印機(jī)打印報(bào)表。 　　過(guò)程變量報(bào)警期間，在設(shè)備所在任一畫面中以符號(hào)閃爍和改變符號(hào)的填充顏色方式提示，設(shè)備所在工段對(duì)應(yīng)主菜單對(duì)應(yīng)項(xiàng)也以這種方式提示;過(guò)程變量報(bào)警發(fā)生后，被確認(rèn)前，系統(tǒng)調(diào)用PlaySound函數(shù)以聲音的方式提示報(bào)警的過(guò)程變量。對(duì)于系統(tǒng)診斷報(bào)警，顯示在系統(tǒng)診斷畫面上，如診斷出故障則也以聲光報(bào)警的形式提示。 　　4.3報(bào)表設(shè)計(jì) 　　使有HistData實(shí)用程序可以對(duì)由InTouch創(chuàng)建的歷史數(shù)據(jù)文件進(jìn)行DDE動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換訪問(wèn)，將選定的歷史數(shù)據(jù)移動(dòng)到請(qǐng)求程序，例如Microsoft Excel。 　　本系統(tǒng)中報(bào)表分為兩種：實(shí)時(shí)報(bào)表和EXCEL可訪問(wèn)歷史報(bào)表。實(shí)時(shí)報(bào)表分為小時(shí)、班、日、月、年報(bào)表，并由窗口可以訪問(wèn)，可在自動(dòng)和手動(dòng)打印之間轉(zhuǎn)換輸出，主要統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)由Intouch QuickScript編程產(chǎn)生。產(chǎn)生和訪問(wèn)過(guò)程如圖6所示。 　　EXCEL可訪問(wèn)歷史報(bào)表的形成是把歷史記錄文件轉(zhuǎn)換成EXCEL（CSV格式）文件，此報(bào)表的訪問(wèn)需打開轉(zhuǎn)換的EXCEL文件，主要實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的查看。HistData程序包含自己的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)文件轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)中的項(xiàng)目的正確設(shè)置，如用于指定要訪問(wèn)的歷史數(shù)據(jù)的起始周期、持續(xù)時(shí)間和采樣間隔等。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對(duì)Excel文件的訪問(wèn)通過(guò)系統(tǒng)函數(shù)FileReadFeilds實(shí)現(xiàn)。產(chǎn)生和訪問(wèn)過(guò)程如圖7所示。 　　4.4通訊的實(shí)現(xiàn) 　　InTouch 使用由三部分組成的命名慣例來(lái)識(shí)別I/O服務(wù)器程序中的數(shù)據(jù)元素，這三個(gè)部分是應(yīng)用程序名、主題名和項(xiàng)目名。要從另一應(yīng)用程序取得數(shù)據(jù)，客戶端程序 InTouch 需要通過(guò)指定上述三項(xiàng)來(lái)打開通往服務(wù)器程序的通道。本系統(tǒng)中工控機(jī)網(wǎng)卡通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與Modicon網(wǎng)絡(luò)模塊連接，使用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)上下位之間通信。 I/O Sever 采用Modicon MODBUS Ethernet，實(shí)現(xiàn)Intouch和PLC之間的數(shù)據(jù)交換。 5. 結(jié)束語(yǔ) 　　Intouch工控組態(tài)軟件方便，易用，開發(fā)自由度較大，功能較強(qiáng)，大大縮短了設(shè)計(jì)周期。目前，本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于安徽某城市污水處理廠全廠自控系統(tǒng)中，系統(tǒng)可靠性高，運(yùn)行良好，具有明顯得經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 參考文獻(xiàn) 　　1、 Wonderware FactorySuite InTouch 用戶指南 修訂版 2001年6月 Wonderware Corporation 　　2、 易異勛 工控系統(tǒng)組態(tài)軟件體系結(jié)構(gòu)的研究 [J].基礎(chǔ)自動(dòng)化, 2000, 7（ 2） :62- 64. 　　3、 水污染治理工程/黃銘榮 胡紀(jì)萃編著。-北京：高等教育出版，1995