INTOUCH工业控制组态软件动态数据交换

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随着工业控制系统对用户操作界面越来越高的要求，要求采用性能更强的图形界面组态软件。世界上一些大型控制系统如集散控制系统，已开始使用通用性更强的组态软件作为其操作站标准软件。如日本山武株式会社在Harmonas协调自动化控制系统的操作站上使用了Intouch组态软件作为其过程开发软件，美国Honeywell公司在其R150集散控制系统的上位机中采用了FIX组态软件,当然他们必须定制适合于本系统的I/O部件驱动程序。Intouch是工业过程控制中广泛使用的组态软件，它是美国WONDERWARE公司的产品，曾连续多年被国际过程控制协会评为最佳软件。与Intellution公司公司的FIX组态软件，NI公司的LabVIEW 虚拟仪表平台是当前三大流行工控软件。这些软件都支持世界知名厂家的控制设备，INTOUCH提供了许多类型I/O设备驱动程序，并以适合于过程控制而著名。

Intouch作为工业控制组态软件，提供了组态环境和运行环境。在组态环境下定制系统，进行数据库组态，画面组态，定义系统的数据采集和控制任务。在运行环境中实施这些任务，并将数据实时传输给本站的其它任务和网上其它工作站。Intouch组态软件适合标准化的大型控制系统。之所以如此，是因为当我们在用Intouch软件的时候，往往没有适合于我们自己硬件设备的I/O驱动程序。然而Intouch组态软件提供了用户数据接口，使用这些接口，我们可以与Intouch交换信息，在用户程序中完成特殊任务，如通信和与硬件打交道。本文以某电站仿真系统为例，谈谈这些数据接口的使用。

1、火电站仿真系统介绍

1.1 系统组成结构

电站机组仿真环境的建立是至关重要的。建立一个良好、实用、可靠、并且易为人们接受的仿真环境，是首先考虑的目标。其次，还要考虑系统的开放性、维护性、通用性以及今后持续发展性。在仿真环境的设计中，结合当前最新技术，选用当前主流开发平台，充分考虑用户的操作要求，对系统的维护和技术更新都会带来莫大的好处。

整个电站机组仿真系统的组成结构如图1所示。

图1 电站机组仿真系统的组成结构
本系统主要由服务器（兼教员台）、学员台、仿真模型机组成，各台计算机通过局域网连接。系统的数据库采用分布式数据库，服务器上存放中心数据库，在其它计算机上存放本地数据库。服务器是仿真培训中心，它负责任务调度、启动、故障设置、培训评分等功能。锅炉、汽机、发电机、控制模型机，按相应设备的数学模型进行仿真计算，模拟设备的运行状态，并将实时计算信息写入分布式数据库中。学员台的任务是培训学员，学员在其上干预系统的运行，进行实时操作。

1.2 系统开发环境

操作系统选用微软公司的Windows NT。由于Windows NT是当前主流操作系统，用户易于接受，熟悉操作，同时NT的实时多任务处理内核适合于仿真系统。可实现的功能有：对实时数据库的管理；对模型算法库的管理；对I/O通讯模块的管理；对I/O数据库的管理；方便地建立和修改应用模型；多种手段在线控制；调试模型；教练员站主要控制仿真机实时运行等；任一台联网微机均可运行支撑系统的工作界面及图形化多窗口人机界面的仿真调试环境。

1.3 软件开发平台

作为一个完整的支撑实时仿真软件开发、调试和执行的软件工具，它有数据库管理系统、源程序生成程序、可视化的仿真建模程序编译系统、连接装入系统、实时调试系统、实时执行系统、实时控制系统和输入/输出管理程序等组成。本系统选用Visual C＋＋6.0 ，采用面向对象编程技术，开发模型、通信和数据库程序，使用功能强大的MFC类库来封装对象，应用程序之间采用通信来交换信息[1]。DCS控制系统的模型生成采用自主开发的控制系统方案组态软件。

1.4 人机交互界面支撑环境

本系统的人机界面主要有两类，一类是在教员台上的教员设置界面，另一类是在学员台上提供的仿真DCS操作界面。教员台上的人机界面主要用于教员设置工况，观察仿真运行情况，并对运行结果进行分析评定。教员台界面相对比较简单，采用C++面向对象编程技术实现。学员台上选用Intouch7.0人机交互组态软件，作为操作界面的支撑环境。在Intouch环境下，仿真DCS操作站的界面，建立友好而有逼真的人机交互界面，使用户能有身临其境的感觉。由于各电厂选用的DCS产品型号不同，这样在建立不同类型的学员台界面时，Intouch有着较好的可重用性和扩展能力。

2、INTOUCH软件数据接口

在仿真系统中，使用了Intouch组态软件，利用其方便丰富的图形组态功能，建立操作界面，实现用户与系统的接口。为了实现学员台与系统其它工作站的信息交换，必须开发Intouch接口程序，将系统信息传送给Intouch，同时接收Intouch的操作信息，转发给系统的其它各个工作站。

Intouch软件提供了多种数据接口，这里我们仅谈谈其中的两种即：动态数据交换DDE接口和开放数据库连接ODBC－结构化查询语言SQL接口。各个接口使用时的驱动方式不同，根据系统数据交换类别的要求来选择使用。

2.1 DDE接口

Intouch组态软件支持DDE接口，提供DDE动态数据交换(DDEClient)模块用于与其它应用软件之间进行实时数据和历史数据交换；通过DDEServer实现实时数据库与报表软件之间的数据交换。

下面我们来讨论DDE。DDE是Windows环境下应用程序之间使用的数据交换协议。Windows提供DDE通信管理库函数，应用程序调用这些库函数，请求DDE通信服务。应用程序之间进行数据交换叫做“对话”,发起对话的一端叫做“客户”,而对客户做响应的一端叫做“服务器”。在我们的系统中，使用VC＋＋编写后台程序TCApp，扮演服务器角色，能够实时接收仿真系统的信息，并将其发送到Intouch，Intouch扮演客户角色，接收仿真系统实时信息，并将Intouch界面上的人工操作信息传送给服务器。

建立DDE对话的三大要素是：

a．应用名(Applications)。DDE对话应用名，如TCApp。Windows的DDEML管理许多DDE对话，用应用名来区别。

b．对话主题(Topics)：服务器所支持的对话话题。一个DDE应用名下可以有多个对话话题，用于区别对话的类型。

c．项目(Items)：对话话题下的数据项名。

服务器发送数据到客户：在数据库的组态中，定义输入数据点的类型和设备地址，驱动类型是DDE，这样当Intouch软件转入运行方式时，就会向DDEML申请服务，与服务器TCApp建立连接，一个DDE会话活动开始了。会话连接建立后，每当有数据变化，服务器TCApp就会将数据发送给客户。