基于LabVIEW DSC的监控软件的应用研究

1 引言

目前用于监测功能的装置大部分是通过商业组态软件(如Fix、组态王等)来实现，其在功能上存在一定的缺陷：商业组态软件尽管能设计出友好的人机界面，但它是按照安装的节点及I/O的点数来计费，所以对于中小型系统而言，性价比就会比较低。相对的，LabVIEW具有人机界面友好，功能强大，维护简便等优点。鉴于上述原因，本文提出了在上位机中采用LabVIEW作为控制系统的测控软件，实现过程控制的监控功能，以取代上位监控组态软件。下面做一下简单的介绍。

LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)是实验室虚拟仪器集成开发平台的简称，它是目前国际上应用最广泛的虚拟仪器开发环境之一。LabVIEW的最大特色是采用编译型图形化编程语言-G语言(Graph Programming)，它与C、Pascal、Basic等传统语言有着相似之处，如：相似的数据类型、数据流控制结构、程序调试工具，以及模块化的编程特点。但二者最大的区别在于：传统编程语言用文本语言编程，程序的执行依赖于文本所描述的指令;而LabVIEW使用图形语言(即各种图标、图形、符号、连线等)以框图的形式编写程序。用LabVIEW编程无需具备太多编程经验，因为LabVIEW使用的都是测试工程师们熟悉的术语和图标，如各种按钮、开关、波形图等，界面非常直观形象 [1]。然而，用LabVIEW实现事故报警、系统事件发生、实时与历史数据曲线显示及安全性功能时，都是通过复杂编程实现的，因此，对于不熟练LabVIEW的用户来说，相对较难。鉴于此，NI公司推出了LabVIEW的附加模块——数据记录监控模块DSC(Datalogging and Supervisory Control Module)，此模块是专为过程控制设计的，它提供了实现过程控制软件所必须的控件和功能模块，如实时历史趋势图、数据库、报警、数据报表等等[2]。因此，利用“LabVIEW+DSC”的设计方法来开发监控软件，在上述功能的实现过程中，既操作简单，又无需大量的编程工作，节省了开发时间，提高了开发效率。

2监控软件设计

监控软件一般应实现的基本监控功能包括：数据采集与数据处理功能、系统故障诊断和事故报警功能、图形组态功能、实时与历史数据曲线显示功能、报表打印功能和友好的人机界面[4]。

2.1数据采集及存储

在现场总线控制系统中，对于过程控制来说，很重要的内容就是对实时采集的数据进行显示和查询以及报表分析，这就涉及到数据采集及存储的问题。“数据采集”是指将温度、压力、流量等模拟量采集、转换成数字量以后，再由计算机进行存储、处理、显示或者打印的过程。所以用LabVIEW实现实时的数据采集功能是设计研究的关键部分。运用“LabVIEW+DSC”相结合的设计方法，软件体系结构图如图1所示：

图1 “LabVIEW+DSC”的软件体系结构图

2.1.1OPC服务器的配置

为提高系统的开放性，选用了“LabVIEW+OPC”的设计方法。就是用LabVIEW作为上位机监控软件，采用先进的网络通信技术——DataSocket技术，通过OPC服务器接口来实现现场数据共享。这里采用的OPC服务器是Matrikon公司研发的，它作为一中间桥梁，实现了监控软件LabVIEW和现场智能组件之间的数据通信，通过OPC配置项建立与底层设备的数据采集点的一一对应关系。如下图所示：

图2OPC服务器的配置项

其中项名Name是用户自己定义的对应于现场的数据采集点，Item Path必须符合OPC服务器与MODBUS协议的语法要求，即“[port].Device.0～4：”，同时设置该项是读数据还是写数据以及数据的类型、更新时间等等[5]。

2.1.2 实时数据库

LabVIEW访问OPC的方法有很多种，本文采用的是通过DSC模块中Tag Configuration Editor引擎，建立LabVIEW和OPC服务器的连接。DSC模块使用Tag连接OPC数据项，通过Tag Configuration Editor ，可以将DSC的Tag与OPC数据项对应起来，生成.scf文件，相当于LabVIEW的实时数据库，如图3所示。

图3 .scf文件

在Analog Tag Configuration 的Connect目录下的Item与OPC服务器的项名进行匹配，并对Tag进行了详细的描述，如OPC服务器，工程量的范围，报警的上下限，更新的死区等等[3]。在运行时，标签引擎Tag Engine 会根据.scf文件的配置建立与OPC服务器的连接。当OPC服务器与.scf文件配置好以后，可以在LabVIEW的前面板上通过Numeric Control，Numeric Indicator控件读写现场采集的数据，Numeric Control，Numeric Indicator控件通过人机向导HMI Wizard for Analog Control与.scf文件Tag进行匹配，并自动默认控件的Labl