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    摘要：針對工控系統(tǒng)報表生成問題，本文介紹了一種以VB、ACCESS數(shù)據(jù)庫及EXCEL電子表格為平臺進行自動報表系統(tǒng)開發(fā)的OPC客戶端解決方案。

    關鍵詞：OPC；VB；ACCESS；EXCEL；自動報表；工控系統(tǒng)

    Abstract: In respects of the problems on generating the statistical tables and reports of industrial control system, this paper introduces a solution applied for the OPC Client which is developed by automatic generation system with the VB, ACCESS database and EXCELelectric .vvvvvvvKey words: OPC; VB；ACCESS; EXCEL; Automatic generation; Industrial control system

    1　引言

    目前國內(nèi)外常見的PLC、DCS系統(tǒng)其在線監(jiān)控軟件都存在一個普遍性的缺陷，即監(jiān)控功能強大而報表生成功能弱小，無法滿足各類工業(yè)企業(yè)在報表方面的特殊要求，比如，各種結(jié)構復雜的表頭、表體，數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計、備份、打印、交接班記事、正點或非正點時間記錄等要求，因此必須開發(fā)專門的報表系統(tǒng)軟件解決這一問題。另一方面，面對不同廠家、不同軟硬件結(jié)構的PLC、DCS系統(tǒng)，由于相互之間互不兼容，也需要找到一種普遍適用的報表解決方案。針對這些問題，本文以西門子PLC系統(tǒng)的在線報表開發(fā)為例，介紹一種采用VB+ACCESS數(shù)據(jù)庫+EXCEL電子表格為平臺進行在線自動報表開發(fā)的OPC客戶端解決方案。

    OPC客戶端軟件的開發(fā)所應用的核心技術就是OPC技術（O：OLE，對象鏈接和嵌入；P：process，過程；C：control，控制），OPC意為“在過程控制領域的對象鏈接和嵌入技術”，它是一個用于解決不同結(jié)構的工控系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)交換的、世界通用的工業(yè)技術標準，也是開發(fā)通用型報表系統(tǒng)的必要條件。

    2　系統(tǒng)開發(fā)

     作為OPC客戶端，本系統(tǒng)的運行需要OPC服務器在后臺的支持，而OPC服務器實際上是一種軟件，它既可以獨立存在也可以是與監(jiān)控軟件集成在一起。西門子PLC系統(tǒng)提供的OPC服務器就是以組件形式集成在其上位機監(jiān)控軟件WinCC（WINDOWS CONTROL CENTER，視窗控制中心）中，并隨著WinCC的安裝、運行而自動安裝、運行，因此系統(tǒng)開發(fā)時不需要對OPC服務器做任何操作，只需與OPC服務器建立通訊連接即可，以下為系統(tǒng)開發(fā)的關鍵技術。

    2.1　程序設計

    2.1.1　工作流程設計

    本系統(tǒng)主要的任務就是周期性地從OPC服務器中讀取所需的在線工藝參數(shù)，并定期存入后臺數(shù)據(jù)庫及報表模板中完成自動采集、自動生成報表的工作，因此系統(tǒng)的流程設計如圖1所示。

                       
                         圖1 “自動報表系統(tǒng)”工作流程圖

    2.1.2　定義OPC對象及相關變量

    在VB編程中，為了定義OPC對象首先必須在所建工程中引用OPC控件，具體操作是在打開工程進入VB編程窗口后，通過“工程”→“引用”菜單將西門子提供的Siemens OPC DAAutomation 2.0控件加入即可。OPC控件引用之后即可定義與OPC客戶端相關的各種OPC對象全局變量，包括OPC服務器對象OPCServer、OPC組對象OPCGroup、客戶端句柄數(shù)組clienth()、服務器端句柄數(shù)組serverh()、錯誤句柄數(shù)組errors()、標簽數(shù)組itemids()、標簽值數(shù)組values()這幾個關鍵的全局變量，其中，標簽值數(shù)組values()必須設為變體型Variant數(shù)據(jù)類型。

    該部分關鍵的程序代碼：

    •  定義OPC服務器對象：Dim WithEvents myopcserver As OPCServer；
    •  定義OPC組對象：Dim Wi thEvents myopcgroup As OPCGroup；
    •  定義客戶端句柄數(shù)組：Dim clienth() As Long；
    •  定義服務器端句柄數(shù)組：Dim serverh() As Long；
    •  定義錯誤句柄數(shù)組：Dim errors() As Long；
    •  定義標簽數(shù)組：Dim itemids() As String；
    •  定義標簽值數(shù)組：Dim values()。

     2.1.3　建立與OPC服務器的連接在相關對象與全局變量定義之后即可建立與OPC服務器的通訊連接，這一步的關鍵是必須首先獲得所連接OPC服務器的“程序ID（progid）”及OPC服務器所在計算機的“節(jié)點名稱（Node）”，這些信息可從PLC系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的OPC服務器的技術說明中獲得。對西門子而言，其OPC服務器的程序ID為“OPCServer.WinCC”，而OPC服務器的節(jié)點名稱其實就是運行OPC服務器軟件所在的計算機名稱，建立連接時如果客戶端運行所在的計算機就是服務器，那么節(jié)點名稱可以省略。

    該部分關鍵的程序代碼：

     •  定義OPC服務器的程序ID：progid = "OPCServer.WinCC"；
    •  生成新的OPC對象：Set myopcserver = New OPCServer；
     •  建立與OPC服務器的連接：myopc s e rve r.Conne c t progid。

    執(zhí)行連接指令之后，連接過程是否成功需要進行狀態(tài)判斷，可利用OPC服務器的運行狀態(tài)（ServerState）屬性來進行判斷，如果ServerState值等于“1”則表示OPC正在運行并且連接成功，其它值則表示連接失敗，需要再次進行連接操作直到成功為止，否則后續(xù)工作將無法進行。

     2.1.4　建立OPC組及OPC標簽變量

     一旦與OPC服務器連接成功，即可建立OPC組對象并由組對象生成標簽變量，該部分的關鍵代碼：

      •  建立OPC組對象：Set myopcgroup = myopcserver.OPCGroups.Add("ABC")；
      •  給標簽數(shù)組及客戶端句柄數(shù)組賦值：clienth(i) =i（i為順序編號）；itemids(i) =“xxx”（xxx為具體的標簽名）；
      •  建立OPC標簽變量：myopcgroup.OPCItems.AddItems   m， itemids， clienth， serverh， errors （m為標簽變量個數(shù)）。

     該指令為一次性成批建立OPC變量的指令，執(zhí)行之后，所有的標簽變量是否全部建立成功需要逐一進行判斷，判斷的依據(jù)是執(zhí)行該指令后生成的錯誤句柄即errors()數(shù)組的返回值，若成功建立第i個變量則errors(i)的值為零，否則為非零。在建立標簽指令執(zhí)行之后需要對每一個變量進行判斷，確保所有變量都建立成功，如發(fā)現(xiàn)存在失敗，須終止程序運行并進行排查，直到全部成功為止方可進行后續(xù)工作。

     2.1.5　讀取OPC變量值，存入數(shù)據(jù)庫及電子表格

     當所有的OPC變量都建立成功之后便可開始OPC變量的訪問工作，根據(jù)需要本系統(tǒng)采用定時訪問方式，每隔一分鐘采集一次變量數(shù)據(jù)，一份保存于ACCESS數(shù)據(jù)庫中用于歷史數(shù)據(jù)的查詢，另一份則根據(jù)當前時間是否處于報表規(guī)定的記錄時間而確定是否直接寫入EXCEL電子表格中，生成這一報表記錄時間點的數(shù)據(jù)。為此，須事先設計好對應的ACCESS數(shù)據(jù)庫結(jié)構及EXCEL電子表格模板，為數(shù)據(jù)保存和報表記錄做好準備。數(shù)據(jù)保存之后，系統(tǒng)將進入下一個工作循環(huán)中。

      2.2　界面設計

     本系統(tǒng)的界面設計以簡潔、友好、易學易用并能滿足生產(chǎn)需要為原則，按功能的劃分把界面設計為如圖2所示的單窗口、多頁面樣式。                  

                                
                                           圖2 “自動報表系統(tǒng)”操作界面

     界面上共有三個選項卡如圖2所示：“報表查詢”用于打開、查詢?nèi)我馊掌诘脑诰€報表和報表數(shù)據(jù)歷史記錄，只要選擇好“日期”和“報表”兩項內(nèi)容，點擊“打開報表”按鈕即可打開相應日期的EXCEL格式報表，點擊“生成報表”按鈕即可重新生成對應日期的報表；“超標記錄”用于查詢?nèi)我鈺r間段的所有被監(jiān)控參數(shù)的超標情況，可查詢到超標參數(shù)的工序名稱、參數(shù)名稱、參數(shù)位號、超標開始時間、開始值、結(jié)束時間、結(jié)束值、總超標時間及在超標期間出現(xiàn)的最大值、最小值、最大正偏差、最大負偏差信息，選擇好“日期”和“工序”后點擊“確定”按鈕即可，點擊“導出EXCEL”按鈕則可將查詢結(jié)果導出到EXCEL電子表格文件中，供其他應用；“報警記錄”用于對參數(shù)超標狀態(tài)實時發(fā)出警示，僅有一個“刷新”按鈕，用于強制執(zhí)行超標狀態(tài)的窗口更新操作。

      2.3　系統(tǒng)的啟動與關閉

     本報表系統(tǒng)是一個獨立于工控系統(tǒng)之外的客戶端軟件，它的啟動與關閉的時機和方式問題也是需要考慮的重要問題，最佳的啟停方式應該是與OPC服務器的啟停實現(xiàn)同步。因此，有兩種解決方法：第一種是通過設置監(jiān)控軟件啟動時的附加任務來實現(xiàn)，如西門子的WinCC即可通過此方式實現(xiàn)；第二種是對那些無附加啟動任務功能的監(jiān)控軟件而言，可通過設置操作系統(tǒng)的自動啟動任務實現(xiàn)報表系統(tǒng)的自動啟動。對于關閉的問題則相當簡單，只需在OPC服務器關閉時所觸發(fā)的“服務器關閉（ServerShutDown）”事件中添加一條程序關閉指令，即可實現(xiàn)與OPC服務器的同步關閉操作。

      3　結(jié)語

     本系統(tǒng)的開發(fā)巧妙地利用了OPC技術解決不同工控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊問題和報表的通用性問題，巧妙地利用EXCEL電子表格在報表制作方面的強大功能解決了復雜報表的需求問題，使系統(tǒng)具有通用性和靈活性。

     參考文獻：
      [1] 蘇昆哲, 深入淺出西門子WinCC V6[M]. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2004, 162 – 164, 221 – 225.

     作者簡介
     李朝光（1970-），男，工程師，本科，現(xiàn)就職于廣西柳州鋼鐵股份有限公司焦化廠，主要從事自動化系統(tǒng)維護管理方面的工作。