FactoryTalk組態軟件在工程項目上的設計與實現探討

林禮輝

摘 要：隨著科學技術的快速發展，近年來我國各領域的自動化系統規模均呈現不斷擴大化趨勢，這就對上位監控系統提出了更高要求，基于此，文章選擇了某地日處理高達100萬m3的大型污水處理控制系統作為研究對象，并詳細論述了基于FactoryTalk組態軟件的污水處理上位監控系統構架設計、分布式監控系統通信設計、數據庫服務器設計、上位監控系統組態設計，希望由此能夠為相關業內人士帶來一定啟發。

關鍵詞：FactoryTalk組態軟件；工程項目；污水處理

中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）21-0089-02

Abstract： With the rapid development of science and technology， in recent years， the scale of automation system in various fields of our country has been continuously expanding， which puts forward higher requirements for the upper monitoring system， based on this， In this paper， a large scale sewage treatment control system with daily treatment of up to 1 million m3 is selected as the research object. The architecture design of upper monitoring system for wastewater treatment based on FactoryTalk configuration software， the communication design of distributed monitoring system， the design of database server and the configuration design of upper monitoring system are discussed in detail， in the hope that this can bring some inspiration to the relevant industry.

Keywords： FactoryTalk configuration software； engineering projects； sewage treatment

前言

作為應用廣泛的控制系統通用上位監控開發平臺，FactoryTalk組態軟件具備報表組態、窗口顯示畫面組態、I/O組態、報警組態等多項組態功能，這些功能可較好服務于監控系統的實時數據存儲、圖形顯示、設備報警、數據處理、數據采集等功能，而為了最大化發揮FactoryTalk組態軟件效用，正是本文圍繞FactoryTalk組態軟件在工程項目上的設計與實現開展具體研究的原因所在。

1 污水處理上位監控系統構架設計

1.1 方案提出

研究對象大型污水處理控制系統由18個PLC主站、53個PLC從站、899臺使用設備（包括外回流泵、反洗風機、流量計、氨氮儀等）、345個儀表（包括氨氮儀、液位計、流量計、污泥濃度計等）組成，整個系統PLC層的上行數據高達10000多個點、監控層下行數據則高達6000多個點。結合大型污水處理控制系統實際，采用了分布式應用程序結構模式，考慮到組態平臺必須支持分布式應用程序，選擇了Factory Talk View Site Edition 集成軟件包作為上位組態平臺，該軟件包主要由Factory Talk View Studio、Factory Talk Directory、Factory Talk Historian Site Edition等內容組成[1]。

1.2 總體設計

圖1為系統網絡結構圖，整個污水處理控制系統由管理層、監控層、控制層、設備層組成，其中監控層采用了分布式應用程序結構，客戶端監控、應用程序開發、WEB發布、數據采集處理及存儲等所有監控任務將分配給不同計算機，中央服務器、中央冗余服務器、數據庫服務器、總工程師站、Web服務器、操作站將較好滿足監控層需要。

2 分布式監控系統通信設計

2.1 總體設計

采用了以太網技術實現所有通信的數據交換，由此監控層工作站、服務器得以實現一體化，其中中央服務器負責控制層實時數據的采集，中央服務器負責發布動態畫面至各操作站，數據服務器負責存儲中央服務器所需數據并提供查詢服務。

2.2 具體設計

考慮到研究方向，本文主要就上位監控層間、上位監控層與控制層間、中央服務器冗余通信進行設計，具體設計如下所示：（1）上位監控層與控制層間通信設計。考慮到PLC控制系統（羅克韋爾公司）、第三方控制系統共同組成了控制層，通信設計也需要圍繞二者分別開展，前者需應用Ethernet/IP協議并進行數據接口的設置，由此動態畫面、報警、曲線等通信需求將通過communication setup 通信編輯器、RSlinx Enterprise數據服務器實現高質量傳遞。（2）上位監控層間通信設計。通過Factory Talk Directory目錄服務器實現數據共享，為保證數據服務器、工程師站等監控層組成配合協調完成監控任務，需在數據服務器安裝目錄服務器，并在工程師站、WEB發布站等監控層組成中安裝目錄服務器位置指定工具。（3）中央服務器冗余通信實現。由于FactoryTalk組態軟件提供了內置熱冗余，因此只需要一定配置即可滿足中央服務器冗余通信需要，具體配置流程可描述為：“在備份計算機安裝所需軟件→復制組態文件至備份計算機→拷貝主服務工程目錄工程文件至備份機相同目錄→復制數據服務器組態文件至備份計算機→通過組態軟件設置服務器屬性→制定冗余數據服務器所在計算機名稱”，由此即可滿足中央服務器冗余通信實現需要[2]。

3 數據庫服務器設計

3.1 選型

研究對象大型污水處理控制系統由實時數據與歷史數據組成，其中實時數據主要包括趨勢曲線、畫面動畫顯示、設備報警數據源泉等處于實時更新狀態的內容，而歷史數據則包括現場存儲和處理需長久保存的數據，主要包括檢測儀表數據、特定情況數據點（報警信息、設備操作信息等）。結合數據類型，選擇了FactoryTalk組態軟件自帶的SE實時數據庫與Factory Talk Historian SE數據管理平臺，前者主要作為系統中央服務器處理數據的臨時緩沖區，后者則屬于典型的PI歷史數據庫。值得注意的是，為較好存儲特定情況數據點，引入了SQL數據庫，由此可實現數據庫服務器性價比的提升，圖2為各個數據庫間的數據交互框圖，由此可直觀了解數據庫服務器設計思路。

3.2 通信實現

上文監控系統中的數據庫通信實現主要圍繞SE實時數據庫與SQL數據庫、SE實時數據庫與PI歷史數據庫展開，具體思路如下所示：（1）SE實時數據庫與SQL數據庫。采用ODBC鏈接，通信程序編寫流程為：“開始→初始化→與SQL數據庫建立連接→設置數據記錄格式→數據記錄→關閉SQL連接并釋放空間→數據記錄→結束”。（2）SE實時數據庫與PI歷史數據庫。考慮到SE實時數據庫擁有數據選擇權，因此采用Factory Talk Administration Console負責SE實時數據庫與底層設備通信。

4 上位監控系統組態設計

4.1 設計過程分析

組態設計過程伴隨著監控功能實現進行，如研究對象大型污水處理控制系統1號二沉池的組態設計流程可以描述為：“新建工程→標簽建立→通信設置→圖形顯示畫面設計”，具體設計內容如下所示：（1）新建工程。在完成組件安裝于授權后，即可圍繞SE分布式網絡結構進行分布式監控程序的建立。（2）標簽建立。標簽屬于現場每個設備的代號，因此需結合實際進行數字量標簽、模擬量標簽的構建，具體構建需使用標簽編輯器。值得注意的是，考慮到研究對象大型污水處理控制系統數據量較為龐大，采用了標簽導入工具及編輯器快捷創建標簽。（3）通信設置。為實現實時監控，需要將現場設備與監控系統中圖形設備進行連接，具體連接流程為：“建立標簽與底層設備之間通信→創建兩種類型數據服務→使用標簽編輯器進行連接標簽與現場設備→連接圖形對象與標簽”，由此即可滿足組態設計需要。（4）圖形顯示畫面設計。需采用Graphic Display圖形顯示編輯器、組態中建立的圖形對象更好實現標簽與現場設備、圖形畫面與標簽之間的連接[3]。

4.2 上位監控系統畫面設計及功能實現

上位監控畫面數量繁多，監控畫面結構設計、趨勢圖設計、設備操作記錄與查詢設計、報警功能系統設計均需要得到關注，如畫面結構設計主要包括總效果圖分成的功能畫面和工藝區段，功能畫面可細分為參數設置、網絡拓撲、報警信息等內容，而工藝區段則能夠分為進水配水井、二沉池、污泥脫水間等內容，由此開展針對性設計即可更好滿足系統需要。

4.3 上位監控系統調試

需開展通信測試、服務器冗余測試、報警測試、趨勢曲線測試，由此可保證FactoryTalk組態軟件更好服務于工程項目。

5 結束語

綜上所述，FactoryTalk組態軟件能夠較好服務于工程項目，而在此基礎上，本文結合某地大型污水處理控制系統開展的上位監控層與控制層間通信設計、中央服務器冗余通信實現、SE實時數據庫與SQL數據庫通信設計等內容，則為FactoryTalk組態軟件的應用提供了借鑒價值較高的路徑建議，而設法實現手機移動監控、遠距離設備控制則是筆者的下一步研究方向。

參考文獻：

[1]卓盛杰，王博強.Factory Talk View SE中實現Access數據庫記錄與查詢[J].橡塑技術與裝備，2015，4117：44-47.

[2]唐寧.基于Factory Talk View SE的高架庫輸送系統監控程序設計[J].電子技術與軟件工程，2018，07：50.

[3]劉曰木.ABPLC及Factory Talk View SE在郭家灣選煤廠的應

用[J].工業儀表與自動化裝置，2016，06：38-41+94.