基于RSView SE和VB技术的人机界面开发

时间：2010-11-13

北京起重运输设计研究院随着现代工业自动化程度的不断提高，现场的各类数据和指令必须实时显示并及时处理，因此组态软件在工业生产中被越来越广泛地使用。组态软件必须具备稳定可靠的性能，在运行、维护状态下实现可视化监控和报警，数据信息的采集、保存和管理，以及报表的打印功能。通过为首钢京唐滚筒取料机设计人机界面，本文提出了一种实现组态软件监控、通信及信息管理要求的实用方法。

　　1 系统简介

　　该人机界面通过图形文字显示可以让使用者浏览生产的过程数据，并根据不同的数据信号，通过界面颜色和显示内容的变化，动态监视生产过程中设备的运行状态，并提供交互式的人机界面，以实现可视化控制和管理功能。界面报警管理系统将各传感器的状态实时呈现，可以为维护人员提供较为明确的维修指导和历史记录。

　　本系统的设备控制是基于ControlLogix L61型PLC完成的，PLC通过ControlNET网络与触摸屏和变频器进行通信。工控机与PLC通过Ethernet网络进行通信，和电力仪表之间采用RS485进行通信，示意图见图1。

图1 系统示意图

　　滚筒取料机所有机械设备的检测信号都通过开关量、模拟量和总线通信方式反馈到PLC中，通过可视化的人机界面，操作和维护人员可以选择工作模式，对行走、料耙、滚筒、带式输送机、电缆卷筒等主要机构进行监控，根据报警信息有针对性地处理故障，通过串口实现对供电系统的遥测，从数据库中选择不同时段生成工作日志和报警报表。

　　2 功能实现

　　在工程中需要使用RSView SE和RSView ME开发2套人机界面，分别安装在工控机和触摸屏上。二者功能基本一致，其中工控机用界面功能比触摸屏界面略多，本文以RSView SE开发的工控机界面为例，介绍人机界面的开发构思和方法。

　　2.1 图形设计

　　人机界面主要以按钮、图形和文字的形式实现人机交互。通过设置按钮、图形和文字的动态显示功能，将各机构状态直观显示在人机界面中。

　　根据滚筒取料机的功能要求，人机界面应实现的主要功能包括：选择工作模式，设定各机构运行速度，电源投入，启动／停止设备(自动或手动操作)，显示各机构状态，显示电力仪表电流、电压值，显示报警信息，打印各种报表。通过在开发环境中添加其自带的按钮、图形、文字和报警等控件就可以实现基本的功能要求。

　　图形画面应集成各机构的运行状态、使用状态、控制方式和各机构概况。例如当正常运行与故障或停止时，应有较为明显的视觉差别，并且需要显示当前工作模式等。

　　2.2 报警数据管理

　　RSView SE中自带报警日志功能，用户可以通过Mann Log Setup工具进行设定，报警日志文件默认存储为.DAT格式。这种自带的报警日志可以实现打印、存档的功能。

　　此外RsView SE还提供了一种使用中央数据库保存报警日志的功能。支持将.DAT格式的日志文件导入ODBC数据库，或直接将报警记录写入ODBC数据库中。利用数据库对报警日志进行管理，可以对历史数据进行高效的统计汇总，为信息管理软件的开发提供了必要条件。

　　本文采用了将报警日志直接在运行时写入ODBC数据库的方案，并将数据库命名为ODBCAlarmLog。该方案较第1种功能有以下优点：(1)便于维护管理，即使在没有安装RSView Studio的情况下，也可以通过数据库软件查看数据文件，进行导入／导出；(2)通过联网可以在中控室进行远程数据管理；(3)数据库软件能够生成自定义时段的日志报表，满足用户的不同需求。

　　2.2.1 数据环境简介

　　本文所使用的是VB 6.0 DataEnvironment创建的数据工程，所使用的数据库为Access。DataEnvironment包括1个图形化的设计窗口—数据环境设计器DED，开发人员可以将ADO对象的Connection和Command对象集成到1个DataEnvironmerit对象中，可以通过访问DataEnvironment对象的属性、方法和事件来动态地对数据库进行连接及其他操作。数据工程中配有报表设计器，可以根据要求进行不同版式的报表设计。

　　2.2.2 访问数据库

　　创建数据环境DataEnv之后，会自动产生1个对应的Connection，本文将其重命名为Conn。在DED窗口中选中Conn单击右键设置属性，在“提供程序”选项卡中选择Microsoft OLE DB Provider for ODBC Drivers，设置“连接”选项卡，在“使用数据源名称”中选择RSView SE建立ODBC数据库—ODBCAlarmLog。测试连接成功就说明数据环境已经与数据库建立好了连接。并在Conn下添加命令“cmAlarm”。

　　在程序中只要添加如下语句即可实现按时间段对数据库的查询：

　　strSQL="SELECT TimeStmp，Dscrptn FROM ODBCAlarmLog WHERE((TimeStmp BETWEEN #" &Me.txtDay1. Text &" # AND #" & Me.txtDay2.Text & "#) AND (AlarmType=1)) ORDER BY TimeStmp DESC"

　　With DataEnv.rscmAlarm

　　DataEnv.rsemAlarm.Open strSQL

　　DataEnv．rscmAlarm.Requery

　　DataEnv.rscmAlarm.Close

　　End With

　　2.2.3 查询界面

　　报警信息管理功能是将所有报警记录写入数据库，并根据用户要求生成日志报表。为满足现场生产管理的需要，报表的生成、打印界面要求尽可能实用、简单、易于操作，并具备自定义时段的报表生成功能。

　　在查询界面中，可供选择的有年、月、周、日以及自定义时段的报表。在单击“查询”按钮后，相应时段的记录就显示在报警表格当中。单击“打印报表”按钮后，就会出现查询记录的报表打印预览并可以在确认后打印报表。

　　2.2.4 嵌入RSView SE

　　在RSView SE的命令按钮中添加“AppStart”命令可以启动查询程序。因为该程序并非集成在RSView SE中，所以也可以直接运行查询程序进行操作。

　　需要说明的是本程序与人机界面的内部属性并不存在联系，所以可以通过将程序代码封装为VB ActiveX控件，经过RSView SE加载后显示在人机界面上。

　　2.3 串口通信

　　随着现代生产中智能化、自动化程度的提高，现场智能仪表基本都带有RS232／485串行通信接口，通过标准化的通信协议将测试、采集的数据传输到上位工控机，以满足各种形式后续数据处理的要求。

　　本文所用到的ACR320E型网络／测控电力仪表，是针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大厦的电力监控需求而设计的智能化电力仪表，适用于实时电力监控系统。该仪表采用异步半双工RS485通信接口和MODBUS-RTU通信协议。

　　2.3.1 传输方式

　　传输方式指的是1个数据帧内一系列独立数据结构以及用于传输数据的有限规则。该型号仪表定义的数据帧格式见表1。

表1 数据帧格式

　　地址域在帧的开始部分，由1个字节组成，用于指定与工控机进行通信的终端仪表。功能域负责通知被寻址到的终端进行何种功能，本文主要实现查询功能，因此功能域代码为03。数据域包含了终端执行特定功能所需数据。为保证数据传输的可靠性，数据处理采用了16位循环冗余方法。

　　2.3.2 串口通信编程

　　由于RSView SE中没有用于串口通信的模块，因此本文采用了在人机界面中加载VB ActiveX控件的方法实现与智能仪表的串口通信。

　　首先建立VB ActiveX控件工程，并添加MSComm(Microsoft Communications Control)控件。通常加载MSComm控件时不必修改其默认属性，可以根据实际情况在程序中使用代码重新设定。

　　根据传输方式的描述，数据帧是以十六进制的方式发送的。因此发送命令和读取数据的时候，必须进行文本格式和十六进制数据的转换，然后使用MSComm控件对Output命令发送二迸制数据。读取串口收到的数据时，需要在OnComm事件中进行编程处理。首先将串口数据读入二进制类型的内置动态数组bytInput()，再将数组内二进制数据转换为对应的十六进制码。代码如下：

　　Select Case frmDataEnv.ctrMSComm.CommEvent

　　Case comEvReceive

　　MSComm.InputMode=comlnputModeBinary

　　intInputLen=MSComm.InBufferCount

　　ReDim byInput(intlnputLen)

　　bytInput=MSComm.Input

　　在此处添加进行数据类型转换代码

　　End Select

　　2.3.3 CRC16冗余校验

　　循环冗余码CRC检验技术广泛应用于测控及通信领域。接收方将接收到的二进制序列数(包括信息码和CRC码)除以多项式，如果余数为0，则说明传输中无错误发生，否则说明传输有误(原理这里不再赘述)。用软件计算CRC码时，接收方可以将接收到的信息码求CRC码，比较结果和接收到的CRC码是否相同。

　　16位的CRC码产生的规则是先将要发送的二进制序列数左移16位(即乘以216)后，再除以1个多项式，所得到的余数既是CRC码，如式(1)所示，其中B(X)表示n位的二进制序列数，G(X)为多项式，Q(x)为整数，R(x)是余数(即CRC码)。