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1、基于组态软件的牵引变电所自动化监控软件设计摘 要牵引变电所监控软件是牵引变电所内运行设备和运行人员的接口，在牵引变电所自动化系统中占有极其重要的地位。随着计算机和通信技术的发展，我国干线电气化铁路已推广使用集中监视及控制的远动系统，牵引变电所将逐步实现无人值班，直接由供电调度实行遥控运行。监控软件以其良好的实时性和可靠性得到了广泛使用。本文主要讨论了牵引变电所综合自动化系统的原理构造和功能，监控组态软件的功能、特点和在变电所综合自动化中的应用，初步设计了牵引变电所综合自动化监控系统。在本设计中，利用组态王6.5版软件作为平台，开发了牵引变电所综合自动化监控系统的主接线图，趋势曲线，以及数据报表
2、，在牵引变电所系统监控界面制作和数据词典设计的基础上，实现了变电站系统的遥测、遥信、遥调和遥控的功能，完成了组态王与Microsoft Access数据之间的数据连接及访问。结果表明，以组态软件为开发平台的牵引变电所监控系统有着良好的监控效果。关键词：牵引变电所，综合自动化，组态软件，监控AUTOMATION MONITOR DESIGN OF TRACTION SUBSTATION BASED ON CONFIGURATION SOFTWORE ABSTRACTThe monitoring and controlling software is the interface of operat
3、ors and operating equipments in the traction substation automation system which is occupying the significant importance in the traction substation automation system. With the development of the computer and communications, Chinas electrified railway lines has been to promote the use of centralized m
4、onitoring and remote control systems, traction substation will be the progressive realization of unmanned, which is directly power supplied by the implementation of remote control operation scheduling. Monitor software is used by most electricity monitors and control systems to improve the level of
5、monitoring and controlling because of its reliable quality. The traction substation integrated automation system structure and function of the principle is discussed in the paper, and the functions of software configuration, characteristics and applications in the substation automation, the prelimin
6、ary integrated automation for traction substation monitoring system is designed .The design is taking the Kingview 6.5 version of the software as the platform, it developing the traction substation synthesis automation supervisory system. Based on the traction substation system monitoring contact su
7、rface manufacture and data dictionary design, and the telemetry, remote signals, remote transfer and the remote control function of the transformer substation system is realized, besides， it completes the data linking and accessing between Kingview and Microsoft the Access data.It shows that Tractio
8、n Substation Monitoring System based on configuration software has a good effect on substation .Key words: Traction substation，Integrated Automation，Configuration software，Monitor and controlIV目 录1 绪论11.1 牵引变电所综合自动化系统的基本概念11.1.1 变电所综合自动化简介11.1.2 牵引变电所综合自动化简介21.2 牵引变电所综合自动化系统的结构形式51.3 牵引变电所综合自动化系统的功能
9、71.3.1 监控子系统71.3.2 微机保护子系统91.3.3 备用电源自投控制91.3.4 牵引变电所综合自动化系统的通信任务92 组态软件112.1 组态软件概述112.2 组态软件的功能122.3 组态王6.5版介绍143 牵引变电所监控软件的数据词典设计183.1 变量及设备的定义183.1.1 基本变量类型183.1.2 系统预设变量183.1.3 变量的定义和设置203.2 变电站综合自动化系统的数据词典设计213.3 基于组态王6.5版的牵引变电所自动化监控软件组态234 基于组态软件的监控软件人机界面设计304.1 系统画面的建立304.2 监控系统功能的实现325 组态王S
10、QL数据库访问395.1 组态王SQL数据库概述395.1.1组态王SQL数据库概述395.1.2 SQL函数功能及其参数395.2 组态王SQL与数据库建立连接的功能实现415.2.1 定义ODBC数据源425.2.2 组态王SQL与数据库建立连接42结论44致谢45参考文献461 绪论变电站是电力系统的重要组成部分，它是介于发电厂和电力用户的中间环节。变电站自动化水平的高低直接影响到电力系统运行的可靠性及供电的质量。随着电子技术、通信技术和计算机技术的发展，我国已经广泛使用基于计算机技术的电力系统继电保护与安全自动装置、安全自动装置都具备了数据采集、数据处理的功能，并具有利用通信网络传输数
11、据的功能。因此，变电站实现综合自动化具备了物理基础。目前，我国新建或改建的变电站均采用了综合自动化系统的模式。变电站综合自动化系统是将变电站的二次设备(包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动等)利用计算机技术。现代通信技术，通过功能组合和优化设计，实现对变电站自动监控、测量、控制和调整的一种综合性的自动化系统1。1.1 牵引变电所综合自动化系统的基本概念变电所自动化是指在变电所内应用自动控制技术、信息处理好传输及时、计算机软硬件实现变电所进行监控、协调、控制和管理任务，部分代替或是取代变电所常规的二次技术，和代替进行值班人员对变电所进行监控、控制的操作，是变电所更安全、稳定、可靠的运行。其
12、实质就是以计算机为核心，通过将变电所原有保护、仪表、中央信号、远动装置等二次设备系统及功能重新分解、组合、互连、计算机化形成，及变电所保护、测量、监控和远方控制于一体，简化了变电所二次接线。1.1.1 变电所综合自动化简介变电所综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电所运行监视和控制任务。变电站综合自动
13、化替代了变电所常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。功能的综合是其区别于常规变电站的最大特点，它以计算机技术为基础，以数据通讯为手段，以信息共享为目标。变电站综合自动化系统中以监控主机代替了传统变电站中控制屏、中央信号系统和远动屏，监控主机中运动主界面的数字式显示代替了电磁型或晶体管型仪表，基于计算机技术的数字式保护代替电磁型和晶体管型仪表的继电保护，彻底改变了常规的继电保护装置不能与外界进行数据交换的缺陷。因此，变电站综合自动化系统是自动化技术、计算机技术、和通信技术等在变电站
14、领域的综合应用。变电站综合自动化系统可以采集到电力系统比较齐全的数据和信息，利用计算机的告诉计算能力和逻辑判断功能，方便地监视和控制变电站内各种设备的运行和操作。1.1.2 牵引变电所综合自动化简介牵引变电所综合自动化系统是利用计算机通信技术，经过各种功能组合和优化设计，对变电所二次设备(控制、信号、测量、保护自动装置及远动装置等)执行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性自动化和计算机、通信技术在变电所领域的综合应用，是实现牵引变电所无人值班或少人值班的可靠技术支撑2。电气化牵引变电所综合自动化系统采用分层分布式网络结构，以牵引变电所为核心，以功能为模块，将供电臂上联接的牵引供电设施纳入系统
15、节点，充分体现分散控制，集中管理的结构模式。控制和保护系统既相互独立，有关信息有相互共享。系统主要有四部分组成：第一部分为调度层；第二部分为站控层；第三部分为间隔层的分布式保护、测量、只能装置；第四部分为设备层。间隔层智能装置控制和保护线路、变压器、电容器等设备；站控层控制着以牵引变电所为核心，以供电臂为单元的牵引供电系统，系统结构如图1-1所示。调度层是电气化铁道的电力调度中心，它是以计算机为主体的数据采集和监控系统，即SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition )系统。通过四遥使大量的实时信息传送到调度中心，调度人员根据所传递的信息记录牵引
16、变电所的运行状态并能及时处理事故。站控层主要设在各变电所、分区所、开闭所等主控室内，主要由后台监控机、通信管理机、GPS接收器构成。通信管理机是站控层的核心，他通过多种类型的标准通信接口和通信规约来沟通各智能单元、后台、远动中心间进行数据交换。一方面通信管理机与数据采集装置、保护装置进行通信，收集牵引变电所运行中各实时信息并传送到后台机和远动中心，以便对各变电所进行监视。另一方面接收和转发来自监控系统的各类操作命令对变电所进行遥控和遥调。通信管理机还通过RS232标准接口与GPS系统通信，使装置和所有与之相联系的保护、数据采集，后台监控都严格与GPS保持时钟同步，从而实现系统的同步采样、故障分
17、析和动态监测。后台机也称上位机，是牵引变电所自动化系统的管理中心，主要负责人机联系、信息汇总与处理、运行管理和优化控制等功能。后台机通过安装与牵引变电所主控室内，与通信管理机之间采用RS232/485串口通讯。图1-1 电气化铁道牵引变电所综合自动化系统结构间隔层由牵引变电所各保护测控单元模块和其他智能仪表构成，每个保护测控单元集保护、控制、智能通信功能于一体，实现数据采集、保护和信息传输功能。也是系统与一次设备的接口，主要包括线路保护装置、变压器保护装置、电容器保护装置、综合监控单元及单元测量装置、备用电自投及电压无功自动控制装置以及通信管理单元。各智能单元采用模块化结构，可根据工程的实际需
18、要，灵活配置各间隔层的保护设备。各保护装置功能相对独立，凡是可以就地完成的功能绝不依赖通信网。其后加速、谐波闭锁的三段距离保护、一次重合闸功能、PI断线检测和故障测距功能。牵引变电所综合自动化系统主要以完成保护、电能计算、监控为目的，考虑系统可靠性、灵敏度、实时性等要求来合理配置系统功能。正常运行时，在线监测牵引网运行及设备的运行状况；故障时，保护迅速动作快速采集、处理故障数据，使故障限制在最小范围内，同时完成牵引网的在线计算、故障测距、存储、统计、分析报表、信息远传和智能控制等功能。当地监控硬件配置有当地监控机、打印机、模拟屏、光端机、OPH、电源柜及保护测控装置构成。根据牵引变电所主接线的
19、特点和供电方式，保护测控装置可按下列配置：(1) 主变压器和主保护测控装置两套，装置应具备的主要功能：差动电流速断和二次谐波制动的比率差动保护；(2) 主变压器110kV测后备测控装置两套，装置具备主要功能：非电量保护、110kV进线失压保护、零序过电流保护、过负荷保护；(3) 主变压器27.5kV测后备保护测控装置两套，装置应具备的主要功能：27.5kV测低压启动的三相过流保护；(4) 自投装置一套，装置应具备的主要功能：110kV进线备自投和主变压器故障自投；(5) 电容保护装置一套，装置应具备的主要功能：电流速断保护、过电流保护、谐波过流保护、低电压、过电压保护和差压保护；(6) 馈线保
20、护装置的数量由断路器备用方式、牵引网单复线决定。每一台断路器对应一个保护测控模块。装置应具备的主要功能：电流速断保护、谐波闭锁的过电流保护其后加速、谐波闭锁的三段距离保护、一次重合闸功能、PT断线检测和故障测距功能。监控单元定期或随机采集电流、电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、保护动作、主变温度、系统频率等。数据处理包括累计每条线路的有功功率，越限检测(主变过负荷、主变过热、母线电压过高或是过低、PT断线、直流失压)；接地检测。控制单元可由远方或当地监控机或应急选线控制装置进行控制，通过在上位综合控制机操作实现对变电所的断路器、隔离开关的操作。当地和远方相互闭锁，防止误操作。为防止
21、误操作，控制开关的合、断分选择、执行两步完成。变压器保护采用微机保护，完成保护、控制、备投等功能；故障录波。每台变压器可单独保护单元分别构成差动保护作为变压器的主保护，二三次谐波量占基波量的10%以上是制动。过流保护、过负荷保护作为后备保护，接地保护作为辅助保护，变压器本身装备重瓦斯动作继电器和轻瓦斯信号继电器。监控管理机完成上述功能，包括电能计量等功能。馈线保护采用微机保护，完成保护测量、控制出口功能。馈线设有方向距离保护作为辅助保护以克服方向保护的死区。设二三谐波量占基波量的10%以上是制动。监控机完成上述监控和馈线开关的操作管理。母线保护采用微机保护，完成保护、测量、控制出口功能。母线设
22、在母线差动保护作为主保护，过流保护作为辅助保护，因为母线差动保护采集母线上所有电流、电压及开关状态，母线保护具有算法简单、计算量小的特点，从而实现监控管理及故障录波2。1.2 牵引变电所综合自动化系统的结构形式牵引变电所综合自动化系统是以微机保护和计算机监控系统及变电所的其他智能设备的综合自动化。牵引变电所综合自动化系统由站端层、网络通讯层、间隔层三部分组成。典型牵引所综合自动化系统图如图1-2所示。(1) 站端层具有图形画面实时监控、变电所日常管理和图形分析等功能；(2) 网络通讯层调度端与间隔层通讯，上传变电所实时信息，下达操作、控制命令；(3) 间隔层负责准确采集变电所设备运行参数，进行
23、保护运算，保护分闸，并准确及时的执行由站端层发出的操作、控制命令；(4) 变电所二次回路大大简化，生活设施基本取消，设计工作量明显降低；(5) 智能保护测控单元可嵌入一次设备，子工厂完成大部分安装调试工作，现场施工周期可显著缩短，建安费用也随之减少；(6) 高速可靠的现场总线网络和完备的安全监控系统为无人值守创造了条件，值班人员的大幅减少可带来可观的经济效益；(7) 借助于保护测控单元的透明化设计和一次设备的驻所检测技术，可实现设备的远程诊断，从而推行检修体制改革，取消传统春检；(8) 保护与控制单元集保护、测量、控制、通信于一体，高度集成的模块化设计，功能强大，设备灵活，稳定可靠，维护方便；
24、(9) 间隔层通信网络采用具有良好的开放性、互操作性和完整网络通信协议的以太网、Longwords等；也可采用CAN网、PROFIBUS等实现网络功能；(10) 通信方式及接口灵活，保护、测量与控制单元采用国际标准的IEC60870-5-103等通信规约，当地的监控单元与调度端的通信采用IEC60870-5-101等通信规约；(11) 采用GPS卫星同步时钟保证全系统具有统一的标准时钟。并具备接收调度端的时钟，保证全站时钟同步的能力；(12) 当地监控单元能共实现双机热备用和自动切换功能，极大地增强了系统的可靠性；(13) 人机界面友好，屏幕化操作取代人工操作。图1-2 牵引所综合自动化系统图
25、牵引变电所内有保护测控和单元、当地监控单元、现场总线、视频监控单元等组成。各保护监控单元完成变电所的继电保护、测量、控制功能。调度中心与保护测控单元通信，实现“四遥”功能，当地监控单元也可以就地完成调度中心的操作。视频监控单元与自动灭火系统一起，组成变电所安全监控系统，实现“遥视”功能。为保证图像传输的实时性，要求为视频提供单独的宽带光纤口3。(1) 保护测控单元现在主流的保护测控单元采用32位CPU硬件平台，能支撑完善的测量与控制功能，基于DSP技术的高精度的数据采集系统能够准确的采集变电所设备的运行参数，进行保护运算，并准确及时的执行由站端层发出的命令。各单元模块上高精度的硬件器件、合理的
26、布线以及高标准的电磁兼容性能，大大地提高了硬件系统工作的可靠性，适合环境恶劣的工业现场运行。弥补了老式继电保护固有的保护单一、准确性差、接线复杂、通讯困难等缺陷。保护测控单元包括馈线测控保护单元、并步测保护单元、主变主保护单元、主变后备保护单元、主变测控保护单元、备用自投控制单元等。(2) 当地监控单元当地监控及通信处理单元由当地监控主机、流水报表打印机、通信管理机、远动管理机、远动管理机及GPS组成。当地监控及通信处理单元作为牵引变电所综合自动化系统的一部分，负责采集与显示牵引变电所内的测控、保护单元的各种测量、保护信息，实现对牵引变电所内的各测量、保护信息，实现对牵引变电所各种开关的分/合
27、控制、信号复归与定值整定与存储，完成相应的报表处理、曲线显示、流水打印等信息处理功能，对故障录波、负荷录波及谐波分析的显示与存储。具有生动详细的报警信息窗口，并根据不同的报警级别有相应的画面和语言、音响报警。可进行灵活配置，对不同的用户可设置不同的管理权限，以确保系统的安全性，当地监控及通信处理单元互相独立，在正常情况下，调度端控制命令不需要通过当地监控单元即可执行，这时，可通过当地监控的显示器监视变电所运行情况，查看各种报表及曲线。当远方控制失效时，当地监控单元作为远方控制失效后备手段进行操作。1.3 牵引变电所综合自动化系统的功能目前，我国电力系统中，低压变电所普遍采用了综合自动化技术，部
28、分变电所还实现了无人值班。实践证明：综合自动化技术的采用提高了变电所全面的技术水平和管理水平，提高了安全、可靠、稳定运行水平，降低了运行维护成本，提高了经济效益，促进了配电系统自动化。铁道牵引变电所目前存在着以下问题：建设时往往存在选址困难的问题、运营时存在运行维护费用高的问题、事故时故障不易判别的问题。因此，为了适应电气化铁路建设的发展需要，提高牵引变电所自动化运行管理水平，牵引变电所综合自动化技术将成为一种发展趋势，这样还能使牵引变电所减少占地、缩减人员编制，事先向技术要效益的目的4。目前国内已经有好人那多家公司的牵引变电所综合自动化产品通过了鉴定，部分铁路局一开始使用这些产品，但至今还没
29、有颁布一个牵引变电所综合自动化产品的技术标准。牵引变电所综合自动化一般包括如下几部分的功能：监控子系统、微机保护子系统、备用电源自投控制、变电所综合自动化系统的通信任务，下面分别细述这些功能。1.3.1 监控子系统监控系统用来取代常规的测量系统，取代指针式仪表；改变常规的操作机构和模拟盘，取代常规的告警、报警、中央信号、光字牌等；取代常规的远动装置。其功能包括：(1) 数据采集包括模拟量的采集、开关量的采集和电度量的采集；模拟量的采集：包括27.5kV母线；主变压器电流、有功功率、无功功率、功率因数；电容器电流、无功功率、功率因数；馈线电流、有功功率、无功功率、功率因数；系统频率；主变压器油温
30、；直流电源电压；所用变压器电压等；开关量的采集：包括断路器状态、隔离开关状态、继电保护动作信号、运行告警信号等5；电度量采集；(2) 时间顺序SOE：包括断路器跳合闸记录，保护动作顺序记录；(3) 故障记录、故障录波和测距；(4) 操作控制功能：操作人员可通过CRT屏幕度断路器和隔离开关(电动)进行分、合闸操作；能接受遥控操作命令，进行远方操作；还应保留人工直接分、合闸操作手段。断路器操作哟应有闭锁功能，包括如下内容：断路器操作时，应闭锁自动重合闸；当地操作和远方控制操作要互相闭锁，保证只有一处操作；根据实时信息，自动实现断路器和隔离开关之间的闭锁操作；无论当地操作还是远方控制操作，都应有防误
31、动作的闭锁措施，既要收到反校信号后，才能执行下一项，必须有对象校核、操作性质校核和命令执行三步，以保证操作的正确性；(5) 安全监视功能：监控系统在运行工程中，对采集的电流、电压、主变压器温度、频率等量，要不断地进行越限监视，如发现越限，立即发出告警，同时记录和显示越限时间和越限值，另外还要监视保护装置是否失电、自动装置工作是否正常等。(6) 人际联系功能:人机联系桥梁主要有：CRT显示器、鼠标、键盘。CRT显示画面内容：显示采集和计算的实时运行参数，包括U、I、P、COS、有功电度、无功电度、主变温度、系统频率等；显示主接线图，主接线图上的断路器和隔离开关的位置要与实际状态相对应，进行对断路
32、器和隔离开关操作时，对所操作的对象应有明显的标记，各项操作都有汉字提示；时间顺序(SOE)显示，包括所发生的事件内容即发生的事件的时间；值班记录显示；历史趋势显示，如变压器负荷曲线、母线电压曲线等；保护定值和自动装置的设定值显示等6。输入数据包括：TA和TV变比；保护定值和越限报警定值；自动装置的设定值；运行人员密码。数据处理和记录功能指的是历史数据的形成和存储，及为满足变电站管理需要的数据统计等。主变和馈线的有功功率和无功功率每天都有最大值最小值及相应的时间；母线电压每天定时记录的最高值、最低值及相应的时间；统计断路器动作的次数；断路器切除故障电流和跳闸次数的累计数；控制操作和修改定值记录7
33、。 1.3.2 微机保护子系统微机保护应包括变电所的全套保护，具体有：主变压器的主保护和后备保护；并联电容补偿装置的保护；馈线的保护等。微机保护是综合自动化系统的关键环节，它的功能和可靠性如何在很大程度上影响了整个系统的性能。微机保护子系统中的保护单元，除了具有独立、完整的保护功能外，还必须满足以下要求，也就是具备以下附加功能：(1) 满足保护装置快速性、选择性、灵敏性和可靠性要求，它的工作不受监控系统和其他子系统的影响；(2) 具有故障记录功能；(3) 具有统一时钟对时功能；(4) 能存储多种保护整定值；(5) 能实现当地显示与多处观察保护整定值、能授权修改保护整定值；(6) 设置保护管理机
34、或通信控制机，负责对保护单元的管理；(7) 通信功能；(8) 故障自诊断、自闭锁和自恢复功能。1.3.3 备用电源自投控制备用电源自动投入是综合自动化系统的基本功能之一，是保证牵引变电所系统连续可靠供电的重要措施。牵引变电所的备用电源和备用电源的自动投入装置按规定装设：牵引变电所的两回电源进线上应装设备用电源自动投入装置；当牵引变电所的牵引变压器采用固定备用方式时，两台牵引变压器应装设自动投入装置8。1.3.4 牵引变电所综合自动化系统的通信任务综合自动化系统的通信功能包括内部的现场级通信和自动化系统与上级调度的通信两部分：一方面，综合自动化系统的现场总线等多种通信方式主要解决自动化系统内部各
35、子系统与监控主机之间的数据通信和信息交换等，通信范围在变电所内部。通信介质可采用双绞线、同轴光缆或是光纤等，通信规约可采用IEC60870-5-103；另一方面，综合自动化系统必须兼有RTU的全部功能，应该能够将所有采集的模拟量和开关状态信息，以及时间顺序记录等远传至调度端，同时应该能够接收调度端下达的各种操作、控制、修改定值等命令，即完成新型RTU等全部四遥功能。通道类型有载波机、音频实回线、光纤等，通信规约有POLLNG和CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-104等规约。2. 组态软件2.1 组态软件概述组态王是运行于Microsoft widows XP/NT/2
36、000中文平台的全中文界面的人机界面软件(HMI)，窗口框架直观易学易用。采用了多线程、COM组件等新技术，软件稳定可靠。组态王软件包由工程管理器ProjManager、工程浏览器TouchExplorer、画面开发系统TouchMak(内嵌与工程浏览器)和运行系统TouchExplorer 和运行系统TouchVew四部分组成。工程浏览器用于新工程的创建和已有工程的管理，在工程浏览器中可以查看、配置工程的各个组成部分，画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TouchMak和运行系统TouchVew来完成的。工程管理器：ProjManager是计算机内所有应用工程的统一管理环境。Proj
37、Manager具有很强的管理功能，可用于新工程的创建及删除，并能对已有工程进行搜索、备份及有效恢复，实现数据词典的导入和导出等功能。工程浏览器：TouchExplorer是应用工程的设计管理配置环境，进行应用工程的程序语言的设计、变量的定义管理、连接设备的配置、开放式接口的配置、系统参数的配置、WEB发布管理、第三方数据库的管理等。画面开发系统：TouchMak是应用工程的开发环境。您需要在这个环境中完成画面的设计、动画连接、程序编写等工作。TouchMak具有先进完善的图形生成功能；数据词典库题库提供多种数据类型，能合理地提取控制对象的特性；对变量报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能
38、进行简捷的操作。运行系统：TouchVew是组态王软件的的实时运行环境，在应用工程的开发环境中建立的图形画面只有在TouchVew中运行才能实时反应现场的运行情况。TouchVew负责从控制设备中采集数据，并存于实时数据库中。它还负责把数据的变化以动画的方式形象地表示出来，同时已完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视、存储功能，并按实际需要记录到历史数据库中。组态王作为一个开放型的通用工程监控系统，支持工控行业的大部分国内常见的测量控制设备。遵循工控行业的标准，采用开放接口提供第三方软件的连接(DDE/OPC/ACTIVE X等)。用户无需关心复杂的通信协议源代码、无需编写大量的图形生成、数据
39、统计处理程序代码就可以方便快捷地进行设备的连接、画面的开发、简单程序编写从而完成一个监控系统的设计。组态王把每一台与之通信的设备(硬件或是软件)看作外部设备，为实现组态王和外部设备的通信，组态王内置了大量的设备驱动作为组态王和外部设备的通讯接口，在开发工程中只需要根据工程浏览器提供的“设备配置向导”窗口完成连接过程，即可实现组态王和相应外部设备驱动的连接。运行期间，组态王就可通过接口和外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。每一个驱动都是一个COM对象，这种方式使驱动和组态王构成一个完整的系统，既保证了运行系统的高效率，又使系统有很强的扩展性。通信流程如图2-1所示。图2-1 组态王通
40、信流程图2.2 组态软件的功能组态王的主要功能如下:(1) 基本人机界面功能。组态王作为一种应用软件，有很好的人机界而，为用户提供了丰富的快速应用设计的工具，便利的集成开发环境。(2) 强大通讯功能。组态王把每一台与之通讯的设备看作是外部设备，目前能连接PLC、智能仪表、板卡、模块、变频器等几百种外部设备，为实现和外部设备的通讯，组态王内置了大量设备的驱动作为组态王与外部设备的通讯接口。在运行期间，组态王就可通过驱动接口和外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据指令。(3) 组态王的大部分驱动程序采用组件(COM)技术。这种方式使驱动和组态王构成一个完整的系统，即保证了运行系统的高效率，也使系
41、统有很强的扩展性。(4) 组态王与I/O设备之间的数据交换采用以下五种方式。串行通讯方式、DDE方式、板卡方式、网络节点方式、人机接口卡方式。(5) 组态王提供五种冗余方式。I/O通讯冗余、I/O设备冗余、计算机冗余、系统冗余和网络冗余。I/O通讯冗余是指控制系统中主机与外部设备之间建立两条连接通道。在单通道系统中，外部设备与主机之间的通讯线路一旦出现故障，将中断数据采集，采用I/O通讯冗余后，系统中主机与外部设备之间有两条物理通道，通讯时，若主通道出现故障，从通道将连通，保证了数据采集的连续性和完整性。正常工作时仅使用主通道与外部设备通讯，这样可以减少外部设备的通讯负担。当主通道通讯出现中断
42、时，组态王会自动切换到从通道工作，当主通道恢复通讯时，组态王又自动切换到主通道，从通道将自动停止通讯，系统恢复到正常状态；I/O设备冗余是指控制系统中有两台冗余的外部设备，在单设备系统中，外部设备一旦出现故障，将中断数据采集。采用I/O设备冗余，主机可以同时对两台外部设备进行控制。通讯时，若主设备出现故障，从设备将继续采集数据，保证了数据采集的连续性和完整性。正常工作时主设备采集数据并将数据传给组态王，进行正常通讯:当主设备通讯出现中断时，作为冗余的从设备将自动启动，与组态王进行通讯；当主设备恢复通讯时，从设备将自动停止通讯，将通讯的主动权交给主设备，系统恢复正常状态；计算机冗余是指控制系统中
43、监控主机的冗余，是为了保证系统的稳定进行而增加的功能。在单一主机系统中，当主机需要检修或出现故障时，整个系统都将停止运行。为避免这一情形，用户可以采用计算机冗余，即在系统中增加备用从机。当系统正常工作时，主从机都启动，但从机并不采集实时数据，而是通过网络从土机获取实时数据，同时负责对主机的监听。在主机停机后，从机采集数据并完全取代主机的功能。主机恢复运行后，从机停止数据采集，系统恢复正常状况；系统冗余是在双机冗余的基础上实现的，不需要更改任何硬件设置，是指控制系统中客户端与监控主机构成的系统的冗余。在单系统中，当主机需要检修或出现故障时，客户端将不能获取主机的数据，在这种情形下，系统将会利用双
44、系统冗余功能。当系统正常工作时，客户端从主机上获取数据，在主机停机后，客户端将从主机获取数据。主机恢复运行后，客户端自动切换为从主机获取数据，系统恢复到正常状况；在单一网络系统中，当网络出现故障时，整个系统都将停止运行。为了避免这一情形，用户可以采用双网络冗余的方法事配置网络。双网络冗余是指控制系统中实现两条物理网络连接(即每台计算机有两块网卡)，系统可以通过两条网络进行网络通讯，保证系统的稳定、安全运行。过去在开发控制系统软件时，开发者要选择一种程序设计语言来实现上述功能，往往软件的编程量很大，软件开发成本很高，开发周期长，软件维护量大，组态软件就是在这种需求下产生。组态软件将上述常用的功能
45、组合在一起形成一个新的软件平台，用户只需在这个平台下进行二次系统开发系统所需的软件即可。组态软件正在代替各种计算机语言的软件开发，其优点有：提高系统的功率和可靠性；缩短项目开发周期；减少开发费用。组态王软件是在流行的微机上建立的工业控制对象的人机接口的一种智能软件包，它以Windows 98/windows NT4.0中文操作系统为操作平台，充分利用了Windows的图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，它使采用微机开发的系统工程比以往的使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，大大地减少了工控软件开发者的重复性工作，并可运用微机丰富的软件资源进行开发。组态软件采用全新中文Explorer
46、界面并拥有丰富的绘图工具、庞大的图形库(包括大量工业标准元件)、支持多媒体、支持ODBC数据库、提供功能强大的控件和控制语言、操作导向，使用灵活、方便，尤其提供给用户以方便的集成开发环境，它可使开发者快速构造应用系统，通过共享可浏览器查看工程的各个部分，完全能满足用户所需要的测控要求。组态王可以与一些常用的I/O设备直接进行通讯，I/O设备包括：可编程控制器(PLC)、智能模块、板卡、智能仪表等。组态王的驱动程序采用ActiveX技术，是通讯程序和组态王构成一个完整的系统，保证运行系统的高效率。为了方便用户使用，组态王中增加了设备配置向导，用户只需要按照安装向导的提示就可以完成I/O设备的配置
47、工作。在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序负责与I/O设备在工程浏览器的设备节点中分类列出，用户可以随时查询和修改。组态王提供给用户丰富方便的作图工具，提供了大量常用的工业设备图符，十几个图库多大几百种组件，大大方便了用户开发工程界面，利用图库的开放性，工程人员可以生成自己的图库元素，它还提供了实时和历史曲线以及报警窗口等。组态王软件是真正的32位程序，支持多任务、多流程，运用Windows 98/Windows NT 4.0，充分利用面向对象的技术和控件动态连接9。2.3 组态王6.5版介绍组态王6.5是北京亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向高端自动化市场及应用，以实现
48、企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对北京亚控科技自主研发的工业实时数据库(KingHistorian)的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效的获取信息，及时的做出反应，以获得最优化的结果。组态王6.5保持了组态王早期版本运行稳定、使用方便的特点。并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。该款产品的历史曲线、温控曲线以及配方功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。组态王6.5的主要功能特性：可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接；无与伦比的动力和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能；可以对画面中的一部分进行保存，以便以后进行分析或打印；变量导入导出功能，变量可以导出到Excel表格中，方便的对变量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二次利用，节省了开发时间；强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存；强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策处理；全新的Web Se
