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集成组态软件与虚拟界面的远程火电监控平台研究(一)

时间:2014-09-23 11:01来源:未知 作者:admin 点击:
监控组态软件作为控制系统的人机接口,已经成为工控领域中不可缺少的部分,其具有通用性好、易于二次开发和性能稳定等特点,而基于虚拟现实的监控界面能为用户提供逼真的现场状态,有良好的沉浸感和交互性。针对朗肯循环火电系统实验平台,运用WebAccess 网际组态软件构

     监控组态软件作为控制系统的人机接口,已经成为工控领域中不可缺少的部分,其具有通用性好、易于二次开发和性能稳定等特点,而基于虚拟现实的监控界面能为用户提供逼真的现场状态,有良好的沉浸感和交互性。针对朗肯循环火电系统实验平台,运用WebAccess 网际组态软件构建了基于异构网络的远程监控系统,并采用VRP 软件开发了实验平台的虚拟场景,实现了该场景和组态软件的无缝连接与动态数据交互。实际运行证明,该监控系统稳定可靠,具有良好的监控效果。


     0 引言


     随着工业自动化水平的不断提高,现场设备的监控系统得到了快速发展。监控组态软件以其良好的通用性和灵活性得到广泛的认可,且近年来由于控制系统网络化的普及和工业控制对通用监控软件需求的不断变化,使组态软件发展成为工控系统中较为完善的监控平台。


     虚拟现实作为新一代的人机接口,为人机交互的发展开辟了新的研究领域,同时也为工业中各种数据的可视化监控提供了新的界面工具[1]。本文针对朗肯循环火电系统实验平台及其异构通信网络,将WebAccess 构造的组态界面和虚拟界面进行无缝连接,构建了一个功能完善、沉浸度高的火电实验平台远程监控系统。


     1 WebAccess 与虚拟现实监控


     新技术的不断涌现给组态软件提出了许多新要求。其中,WebAccess 是为了解决控制系统的B/S 构架诞生的,它是第一款完全基于浏览器的人机界面和监控及数据采集的软件。在WebAccess 中,所有的工程项目、数据库设置和画面制作等都可以通过Internet或Intranet,在异地使用标准的浏览器完成对整个工程的创建与运行。而基于Web 浏览器的客户端既可监视又可控制,是免费的无限客户端; 且WebAccess 与一般组态软件一样,有丰富的设备驱动,支持DDE、OPC和ODBC 标准化接口,提供强大的数据服务功能[2]。


     虚拟现实技术是近年来发展较为迅速的新兴技术之一,它运用计算机技术生成一个逼真的三维视觉、听觉、触觉或嗅觉等感观世界,让用户可以从自己的视点出发,利用自然的技能和相关设备对这一虚拟世界客体进行浏览和交互考察[3]。因此,较二维组态界面来说,基于虚拟现实的远程监控界面更能让用户“投入”到该环境中,对现场设备和控制过程进行监控。它不仅能提供现场全景式的监控,也能减轻用户的视觉疲劳,给用户的正确操作提供可靠的依据[4]。


     综上所述,WebAccess 是一种较为成熟的组态软件,能满足工控领域中普通用户的监控需求,并且具有较高的通用性和稳定性。而基于虚拟现实的监控界面能改变组态软件中界面单调、视觉感差的缺点,使现场各种数据的可视化成为可能,但它在数据存储、趋势显示和报表方面功能较弱,数据接口也需要专业定制。因此,将二者进行无缝连接,可构建高性能的监控系统。


     2 远程监控系统框架


     基于B/S 构架的远程监控系统是以Web 技术为基础的监控模式,一般由现场设备层、本地上位机监控层和远程监控终端层三部分组成。现场设备层位于监控系统的下层,是整个监控系统的基础。现场设备层直接对设备进行监测控制,完成数据的采集、A/D 转换和数字滤波等功能,其主要由一些I /O 模块、传感器和控制器等组成。本地上位机监控层具有现场数据分析处理的能力,组态软件与虚拟界面位于该层,可实现参数监测、设备控制、趋势分析和报警现实等功能。本地上位机监控层是监控系统的核心,它的稳定性与可靠性直接影响整个系统。而现场设备层与本地监控层通过本地异构网络连接,作为远程控制的信息传输通道进行各类控制数据的传输。远程监控层位于整个系统的顶层,为远程用户提供与现场设备进行交互的界面,也为管理人员提供了一种方便的浏览和管理手段,同时,远程监控层可进行设备状态的终端显示、控制命令下达等操作。远程监控系统层次结构如图1 所示。

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