基于组态王的液位实时监控系统

优势，使得编程更加灵活高效，功能更强大。
1 水位实时监控系统实现的主要功能
1.1 数据采集与处理功能
该监控系统能实现自动（定时和随机）采集各类实时数据； 在故障情况下，能自动采集故障发生时刻的各类数据，并存入 数据库，用于画面更新、调节控制、记录检索、操作指导以及事 故记录和分析。
对采集的数据进行分析处理并生成的数据库包括下列内容: 1)对采集的数据进行可用性识别，对不可用数据给出标志 进行系统处理； 2)对采集的模拟量进行越限检查，越限时产生报警报告并 记录；
数采与监测
文 章 编 号 :1008-0570(2008)12-1-0082-02
中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化 )2008 年第 24 卷第 12-1 期
基于组态王的液位实时监控系统
A Real-time Monitoring System for Liquid Level Control Based on King View
与 Matlab 之间的数据交换。实验结果表明：①界面友好，易于实
现复杂的控制算法；②用文本文件方式实现两者间数据交换，
简单、方便；③系统通用性较强，用户只需修改 Matlab 控制程
序，即可利用监控系统研究不同控制对象，验证不同控制算法。
本文创新点：利用 Matlab 优化了组态王的控制功能，对于控制
Abstract:King view is used to design the HMI, and Matlab to realize the control algorithm running behind the King view. Fully uti-
lize the superiority of King view and Matlab, respectively in the visual interface of the former and the strong capacity of computing
3)对报警的数字量产生报警报告记录，包括事件顺序记录；
4)根据监控或管理要求对采集的数据进行各种计算，包括
累加和统计计算、趋势或梯度分析；
5)进行相关记录或事故追忆记录；
6)将有关数据生成数据库，如实时数据库和历史数据库。
1.2 人机界面功能
陈 以: 硕士 副教授
- 82 - 360元 / 年 邮局订阅号：82-946
1.3 冗余功能 在单主机、单网络或单设备系统中，机器或设备出现故障 时，整个系统都将停止运行。为了克服这种局限，在设计监控系 统时，采用 I/O 通讯冗余，如图 1 所示。在监控系统主机与外部 设备之间建立两条连接通道，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。
系统曲线绘制等功能。这样有利于发挥组态软件和 Matlab 各自
3 工程简化实例
控制对象为单容水箱，如图 3 所示，其中 FV-101、LT-103 分别为电动调节阀、压力变送器。水流入量 Qi 由调节阀 u 控制， 流出量 Q0 则有用户通过负载阀 R 来改变。被调量为水位 H。
5 结语
本文采用 Matlab 语言对组态王进行二次开发，增强了监控
系统的控制功能，并利用文本文件操作的方法，实现了组态王
创 新
陈 以 陈凌凌
Department of Computer and Control， GuiLin University of
Electronic Technology，GuiLin，541004）CHEN Yi
CHEN Ling-ling
通讯地址：（541004 广西 广西桂林电子科技大学 F5 信箱）
(收稿日期:2008.10.23)(修稿日期:2008.11.18)
《P LC 技术应用 200 例》
邮局订阅号：82-946 360 元 / 年 - 83 -
图 2 监控系统组界面 《现场总线技术应用 200 例》
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数采与监测
2 组态王与 Matlab 的数据交 换
Matlab 程序是位于上层的算法，很难直接对底层硬件进行 I/O 操作，对于实际的控制对象来说，Matlab 程序要完成实时控 制任务还需要与执行机构进行实时通讯。动态数据交换（DDE） 是组态王所提供的一种与其他应用程序进行数据交换的方式， Matlab 同样支持 DDE 通信协议，在使用过程中，数据交换两端 的程序均需要提前设置三个标识名：应用程序名、主题名和项 目名。另外，Matlab 中要实现 DDE 功能，需要调用多个函数，编 程较为复杂。
lab，以组态软件为系统主控，进行动态工艺图显示、实时数据采
集等操作；以 Matlab 为后台运用程序实现控制系统分析、控制
在液位控制系统运行时，其实时状态主要是通过人机界面 反馈给操作人员的。因此，人机界面在监控系统软件设计时占 有重要地位。
液位监控系统的人机界面，大致可分图形、表格、曲线记 录、报警等，这些界面也反应了监控系统所要完成的功能。
[M] ．2004．
[3]丁肇红，舒光伟，孙国琴．基于 PLC 的液位模糊控制系统设计
[J] ．微计算机信息，2007（7-1），287-288．
作者 简 介 ：陈以（1963．3），男，桂林电子科技大学副教授，硕士。
技 主要研究领域为：自动控制与优化、智能控制、数据融合与仿真
等。参与国家自然科学基金和广西区级科学项目等的在研工
（桂林电子科技大学）陈 以 陈 凌 凌
CHEN Yi CHEN Ling-ling
摘要: 以 组 态 王 作 为 上 位 机 界 面 ,Matlab 完 成 后 台 复 杂 控 制 算 法 的 液 位 实 时 监 控 系 统 , 能 充 分 发 挥 了 组 态 王 的 可 视 化 界 面 功 能 与 Matlab 强 大 的 数 值 分 析 功 能 的 各 自 优 势 。 关键词: 组态王; Matlab; 实时监控 中图分类号: TP273.5 文献标识码: B
陈凌凌
(收稿日期:2008.10.23)(修稿日期:2008.11.18)
图 3 单容水箱单回路控制装置示意图
4 控制结果
采用组态王和 Matlab 开发的液位监控系统，既利用组态王 实现了上位机良好的交互性，又利用 Matlab 强大的编程功能， 实现了液位的实时控制，保证了系统的稳定运行，系统的控制 结果如图 4。图 4 为系统的液位输出曲线。
and graphic display of the latter.
Key words: King View; Matlab; Real-time Monitoring
技
源自文库引言
术
组态王是一套基于 Windows 平台，用于快速构造和生成上
创 位机监控系统的组态软件系统。通过对现场数据的采集处理， 以动画显示、报警处理、流程控制、实时趋势曲线、历史趋势曲
图 1 I/O 通讯冗余系统 1.4 组态王控制设计 组态王主要用于设计监控界面，监控界面分为 2 类： 显示界 面和 任 务 界面 。显 示 界面 用 于 变量 的 监 控 、报 警 和 数据 报 表 ，如图 2 所 示 的监 控 系 统主 界 面 动态 显 示 了控 制 系统的 组 成 并实 时 显 示各 个 量 的状 态 和 报警 信 息 ，任务 界 面负责数据的接收 、处理和 发 送 ，实现 人 机 间对 话 功 能，完 成对过程装置的控制。
在本系统中，组态王与 Matlab 之间的数据动态交换采用一 种较为简单、直接的数据交换方式，即使用文本文件操作形式 实现组态王与 Matlab 间的数据导入导出。
数据交换的具体步骤如下： （1） 在组 态 王的 应 用 程 序 命 令 语 言 中 ，定 时 调 用 内 部 函 数 file WriteSt（r ），将采集的水位信号写到指定的水位文本文件 from Kingview.tet 中。 （2）在 Matlab 程序中，定时读取指定目录的水位文本文 件，经过控制器运算后的输出量通过文本文件操作指令写到指 定的控制量文本文件 to Kingview.txt 中，同时将数据标志写入 标志文件中。 （3）在组态王的数据改变命令语言中，调用驻态王中的 file ReadSt（r ）函数，当标志文本文件中的数据标志发生改变时，读 取控制量文本文件，同时清空数据标志文本文。
实时性较高的系统，Matlab 提供相应的函数和方法，提高代码
的执行效率，满足系统实时性要求。设计的实时监控系统已成
功应用于广州人防通道排水工程中。
参考文献：
[1]苏金明等．MATLAB 与外部程序接口[M]．北京：电子工业出版
社，2004．
[2] 北京亚控自动化软件科技有限公司．Kingview 用户使用手册
新 线和打印报表等多种方式，向用户提控制系统的动态运行情 况。组态王的命令语言是一种类似 C 语言的程序，其变成环境
较弱，很难实现复杂的控制算法。而 Matlab 语言是目前工程界
流行最广的一种科学计算语言，利用 Matlab 可以设计先进、复
杂的控制算法。因此，在监控系统中协同应用组态软件和 Mat－
作，并主持承担和完成多项广东省内企业的横向项目。
术
Biography: CHEN Yi, Male, Born in 1963, GuiLin University of Electronic Technology, an associate professor, master degree, major in automatic control and optimize, intelligent control, multisensor information fusion and simulation． (541004 广西桂林 桂林电子科技大学 计算机与控制学院)
图 4 系统液位输出曲线
(上接第 97 页) [5]千奕，苏弘，李小刚等. 一种快前置放大电路的研制 [J]. 核电 子学与探测技术，2006，26(6): 842- 844. 作者 简 介:黎步银，男，1966 年 6 月生，汉族，华中科技大学，教 授、博导，主要研究方向为虚拟仪器仪表技术和信息功能材料; 李聪，女，1982 年 11 月生，汉族，华中科技大学，硕士研究生，主 要研究方向为仪器仪表技术 Biography: LI Bu-yin, male, born in June 1 966, Han, professor, Dr. Department of Electronic Science and Technology ， Huazhong University of Science and Technology, Research area: function material and virtual instruments. (430074 武汉 市 华中 科 技 大学) 黎 步 银 李 聪 黄 兆祥 张 平 川 (Huazhong University of Science and Technology, WuHan, 430074) LI Bu-yin LI Cong HUANG Zhao-xiang ZHANG Ping-chuan 通 讯 地 址 ：(430074 武 汉 市 华 中 科 技 大 学 电 子 科 学 与 技 术 系 ) 黎步银