1 引言
隨著我國信息化技術的發(fā)展以及安全生產(chǎn)要求的提高，我國大多數(shù)煤礦企業(yè)生產(chǎn)過程中都采用了各種各樣的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在保障煤礦安全生產(chǎn)方面發(fā)揮重要的作用。然而實際情況中，常常出現(xiàn)控制工程人員缺乏計算機專業(yè)知識，而計算機專業(yè)人員又缺乏控制工程現(xiàn)場操作技術和經(jīng)驗的矛盾，極大地阻礙監(jiān)控系統(tǒng)工作效率的提高，這種矛盾由于工控組態(tài)軟件的出現(xiàn)而得以解決。
工控組態(tài)軟件作為一種用戶無需改變運行程序原代碼的軟件平臺工具，為實現(xiàn)工業(yè)控制免去大量煩瑣的編程工作，在各個工控領域逐步展現(xiàn)其獨特的優(yōu)勢，并技術日趨成熟。近年來，工控組態(tài)軟件被逐漸應用到煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中，收到良好的效果。世紀星是國內(nèi)比較流行且運行比較可靠的幾種工控組態(tài)軟件之一，本文分析了基于世紀星的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的體系結構。
2 組態(tài)軟件簡介
監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的軟件平臺工具，具有豐富的設置項目，使用方式靈活，功能強大。監(jiān)控組態(tài)軟件最早主要解決人機圖形界面問題，由于它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口和對I/O設備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。組態(tài)軟件的最突出特點是實時多任務，例如：數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實現(xiàn)、圖形顯示及人機對話、實時數(shù)據(jù)的存儲、檢索管理和實時通信等多個任務要在一臺計算機上同時進行。而各個任務模塊按一定規(guī)則互相搭配組成一個高度模塊化的軟件系統(tǒng)。
其中，實時數(shù)據(jù)庫是整個監(jiān)控組態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)處理和管理的核心。組態(tài)軟件通過數(shù)據(jù)采集模塊從現(xiàn)場設備獲得實時數(shù)據(jù)，經(jīng)過必要的加工后，可實現(xiàn)以下功能：
1）實時數(shù)據(jù)以圖形、動畫等方式直觀地顯示在計算機屏幕上；
2）控制數(shù)據(jù)被送到I/O設備，對執(zhí)行機構實行控制或調(diào)整控制參數(shù)；
3）存儲歷史數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)檢索請求給予響應，還可按要求打印歷史報表；
4）以聲音、圖象的方式將報警及時通知操作人員，并記錄報警信息，以備檢索。
此外，工控組態(tài)軟件提供一套完善的安全機制，用戶能夠自由組態(tài)控制菜單、按鈕和退出系統(tǒng)的操作權限，只允許有操作權限的操作員對某些功能進行操作，防止意外地或非法地關閉系統(tǒng)、進入開發(fā)系統(tǒng)修改參數(shù)或者對未授權數(shù)據(jù)進行更改等操作，保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
世紀星組態(tài)軟件是一套用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能在基于Microsoft 32位Windows平臺上運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、實時曲線、歷史曲線、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案。世紀星具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能和高可靠性等特點，在自動化領域有著廣泛的應用，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
3 基于世紀星的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)結構
目前，國內(nèi)外煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品繁多，但系統(tǒng)體系結構基本相同，大致可分3層。
物理層——不同的傳感器將被測的物理量轉換成所需的電信號，同時，相應的執(zhí)行器或執(zhí)行機構按照分站或中心站發(fā)出的控制指令來控制設備的動作，這兩個作用是整個系統(tǒng)的基礎；
數(shù)據(jù)采集與傳輸層——數(shù)據(jù)由分站采集，經(jīng)由分站主傳輸電纜傳輸，最終完成和主機之間的通信；
信息處理層——由計算機、打印機、顯示器、模擬屏、繪圖儀等組成，主要任務是接收處理信息，并通過打印機、CRT、模擬屏顯示和輸出必要的數(shù)據(jù)和信息，還可接收其它中斷傳輸信息，對整個系統(tǒng)進行必要的生成操作，另外還可向上一級計算機聯(lián)網(wǎng)。
世紀星處于信息處理層，負責信息處理和顯示，以及與向上一級計算機的聯(lián)網(wǎng)。
4 實現(xiàn)方案
以某煤礦監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹一種基于世紀星組態(tài)軟件的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。
該監(jiān)控系統(tǒng)有5個分站，每個分站都配有一套世紀星組態(tài)軟件和SQL Server數(shù)據(jù)庫。各分站除了要完成對本站數(shù)據(jù)的處理、顯示、存儲等任務外，還要將配置文件和實時數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸給總站世紀星監(jiān)控軟件，以便總站能同時查看各礦的實時數(shù)據(jù)、報警情況、歷史曲線等信息。計
硬件系統(tǒng)由各種傳感器(CH4、CO、F、T、P、FM等狀態(tài))、分站、各種控制設備、地面中心站、傳輸線路組成。計
軟件系統(tǒng)由世紀星組態(tài)軟件組成。首先在組態(tài)環(huán)境下設計應用程序，再于運行環(huán)境下運行程序。具體分以下幾個步驟：
1）圖形界面設計
世紀星提供了豐富的繪圖控件，可完成各種圖形(如儀表盤、柜，實時曲線，歷史曲線，報表，各種參數(shù)分布圖等)的設計，用戶可以設計自己的圖形界面。
本系統(tǒng)上位機的主要界面設計為：數(shù)據(jù)顯示主界面(包括模擬量窗口、數(shù)字量窗口、控制量窗口等)、報警窗口、實時曲線窗口、歷史曲線窗口和系統(tǒng)登陸窗口。各界面之間可以互相切換。
2）數(shù)據(jù)結構設計
世紀星數(shù)據(jù)庫管理功能強大，可通過各種內(nèi)部函數(shù)、運算符、腳本程序?qū)崟r采集的數(shù)據(jù)進行處理，并提供數(shù)據(jù)瀏覽、各種曲線及報表等功能構件，對存盤數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行查詢操作，同時可以掛接外部數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)ODBC接口實時調(diào)用，可以和SQL Server、Oracle、Access等數(shù)據(jù)庫相連。
本系統(tǒng)采用世紀星與外部SQL Server數(shù)據(jù)庫相連的方法，各分站和總站可以同時對各個測點實現(xiàn)數(shù)據(jù)瀏覽、歷史曲線、報表等操作，很好地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。
3）功能模塊開發(fā)
世紀星已經(jīng)承擔許多功能模塊的開發(fā)（如歷史曲線等），只需輕松組態(tài)，無須煩瑣編程。剩下的主要是數(shù)據(jù)處理模塊的開發(fā)，世紀星驅(qū)動程序開發(fā)人員將對不同類型的采集數(shù)據(jù)設備開發(fā)相應的驅(qū)動程序，使VC++編制成DLL，供世紀星采集數(shù)據(jù)調(diào)用。
至此，一個基于世紀星組態(tài)軟件的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)基本完成。
5 小結
本監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)先進的控制理論，采用先進、方便、實用的工控組態(tài)軟件，很好地完成監(jiān)控系統(tǒng)工程，有效地提高了監(jiān)控系統(tǒng)的效率和安全性。
