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技術頻道

基于HMIBuilder組態的分布式監控系統

1.1 引言

HMIBuilder組態軟件已經成功應用于電力、石油、樓宇、交通和工廠自動化等領域的數據采集與系統監控。HMIBuilder通用系統是一套工業分布式組態軟件平臺,可以運行在自動控制系統監控層一級的PC-based平臺,使用靈活的組態方式,為用戶提供快速構建工業自動控制監控系統。HMIBuilder組態軟件不僅能支持各種工控設備和常見的通信協議,而且提供了分布式網絡數據管理功能。本文主要是總結HMIBuilder系統的分布式模型、分析軟件分布式特點、以及分享基于HMIBuilder的人機界面分布式監控實例。

1.2 HMIBuilder分布式模型分析
  1. 1. 實時信息共享(針對View)

    模式一:

    圖1.2.1 實時信息共享模式一
    注:“藍色虛線箭頭”為數據信息流的走向。
    “黑色實線”為設備實際連接線路。
    紅色部分為兩個節點(Node1,Node2),
    節點中PLC1和PLC2為硬件設備虛擬映射。
    圖解:數據信息流的走向表明PLC1和PLC2通過現場總線分別傳輸給PC (Node1)和PC (Node2),兩臺PC分別安裝HMIBuilder組態軟件,PC(Node1)通過工業以太網將PLC1數據傳輸給PC(Node2),同時PC(Node2)將PLC2數據傳輸給PC(Node1),從而達到實時信息共享,兩個節點可以分別通過HMIBuilder中View模塊進行顯示

    模式二:


    圖1.2.2 實時信息共享模式二

    圖解:節點1和節點2不做顯示,而是通過節點3進行顯示

  2. 2. 歷史數據存儲

    模式一:


    圖1.2.3 歷史數據存儲模式一

    圖解:兩個節點可以分別作為存盤服務器對PLC1和PLC2的數據進行存儲

    模式二:


    圖1.2.4 歷史數據存儲模式二

    圖解:兩個節點均不做數據存儲,而是將節點3作為存盤服務器進行數據存儲

  3. 3. 告警信息

    模式一:


    圖1.2.5 告警信息模式一

    圖解:與歷史數據存儲同理。

    模式二:


    圖1.2.6 告警信息模式二

    圖解:與歷史數據存儲同理。

  4. 4. 校時


    圖1.2.7 校時

    圖解:節點1在HMIBuilder中設置為校時服務器,系統當前時間傳輸給HMIBuilder,HMIBuilder通過工業以太網將信息傳輸給其他節點,在其他節點上HMIBuilder將信息傳輸給系統,從而達到與節點1時間同步。

  5. 5. 雙網冗余


    圖1.2.8 雙網冗余

    圖解:需要在HMIBuilder中設置A網和B網的IP地址和掩碼。注意這兩個網絡應分屬不同的網段,比如A網如果是192.168.x.x,則最好設置B網為10.x.x.x。

  6. 6. Web瀏覽


    圖1.2.9 Web瀏覽

    圖解:HMIBuilder本身內嵌Web服務器,將節點3設置為Web服務器,在其他節點上可以通過局域網瀏覽器比如IE查看節點3的畫面,HMIBuilder的Web服務器支持Internet和Intranet,廣域網客戶端通過IE查看節點3的畫面。

1.3 HMIBuilder分布式特點分析
  1. 1. 分布式管理、組態和監控

    如下圖所示:


    圖1.3.1 分布式網絡架構圖
    1. a,網絡架構中,節點可按照功能分類,實現分布式架構。可以作為后臺機、工作站、存盤服務器、報警服務器
    2. b,多個后臺機和工作站,實現負荷分擔。
    3. c,根據IP劃分,實現多層監控架構。
  2. 2. 軟總線技術應用


    如下圖所示:
    1. a,由HMIBuilder SCADA模塊,通過工業以太網,將各物理節點連接起來,形成軟總線。
    2. b,各節點位于軟總線上,每個節點運行的各功能模塊彼此是沒有差別。

    圖1.3.2 軟總線技術應用
  3. 3. 支持Web瀏覽
    1. a, 內嵌支持WebServer,允許用戶通過瀏覽器來查看HMIBuilder的工作畫面,并且畫面、功能與本地組態軟件運行的畫面和功能沒有差別。
    2. b,支持局域網、廣域網IE瀏覽,可以穿越防火墻。
1.4 HMIBuilder分布式監控實例

基于工業以太網,通過創新的軟總線技術,HMIBuilder強大的分布式網絡功能表現在:通過方便靈活的、直觀的用戶交互組態配置,支持多種網絡拓撲結構,支持多種類型網絡節點,輕松實現數據共享、系統負荷分擔、多種冗余備份等功能,完成分布式組態和監控,實現高可靠性的實時監控和歷史信息網絡共享。
在工業自動化控制現場SCADA系統中,我們可以分為現場采集層、現場控制層、本地操作層、中心管理層,層間都有網絡進行連接。人機界面處于現在的管控一體化現場的核心位置,連接現場總線,完成總線邏輯控制系統上層的現場操作和管理,同時,負責將現場數據匯總后,將中心管理層關心的數據上傳。同時,隨著工業以太網的廣泛應用,SCADA系統的網絡化成為趨勢,為分布式帶來應用的環境。
圖1.4.1是基于HMIBuilder的人機界面分布式監控系統的架構圖。其中,本地管理現場,以HMI系統為核心,得控制和執行部分。然后,通過現場管理層,也就是桔黃色模塊部分,依據采用分布式監控軟件HMIBuider的軟總線技術,配備不同的網絡節點,負荷分擔,將多個本地現場進行管理。然后,我們在分布式系統中,將某個節點配置為HMIBuilder Web Server,從而實現遠程的IE瀏覽控制。


圖1.4.1 HMIBuilder分布式監控系統架構圖
1.5 結束語

HMIBuilder分布式網絡架構得到業界專家的廣泛認可,其可靠性、穩定性在工業自動化領域的深入應用已被明證。

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