組態軟件從20世紀80年代初誕生到現在已經有近20年的歷程，它的出現是和PC的應用興起密不可分的，最初的組態軟件大都運行在DOS下，隨著微軟公司可視化界面的出現，人機交互界面的軟件才開始出現。同時隨著我國國民經濟的發展對天然氣需求越來越大，對天然氣計量的準確要求就越來越高，組態軟件應用也給天然氣計量帶來了新的概念和方法，其應用已經深入到天然氣計量當中。

1、組態軟件概述

1.1 什么是組態和組態軟件的含義

組態（Configuration）就是用應用軟件中提供的工具、方法完成工程中某一具體任務的過程。在組態概念出現之前，要實現某一任務，都是通過編寫程序（如使用BASIC、C、FORTRAN等）來實現的。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯誤，不能保證工期。組態軟件的出現，解決了這個問題。過去需要幾個月的工作通過組態幾天就可以完成。

組態軟件就是提供組態功能的一些軟件，組態軟件是有專業性的。一種組態軟件只能適合某種領域的應用。組態的概念最早出現在工業計算機控制中，如DCS（集散控制系統）組態、PLC（可編程控制器）梯形圖組態。人機界面生成軟件就叫工控組態軟件。其實在其他行業也有組態的概念，如AutoCAD、PhotoShop、PowerPoint都存在相似的操作，即用軟件提供的工具來形成自己的作品，并以數據文件保存作品，而不是執行程序。組態形成的數據只有其制造工具或其他專用工具才能識別。不同之處在于，工業控制中形成的組態結果是用在實時監控的。組態工具的解釋引擎要根據這些組態結果實時運行。從表面上看，組態工具的運行程序就是執行自己特定的任務。

1.2 組態軟件的組成、功能和特點

組態軟件組要包括人機界面軟件（HMI）、基于PC的控制軟件以及生產執行管理軟件。

組態軟件的功能：（1）工業生產過程的動態可視化控制；（2）生產過程中生產數據的采集和管理；（3）生產過程監控報警；（4）報表功能；（5）基于網絡數據的上傳和相應控制。

組態軟件的特點：（1）延續性和可擴充性，用通用組態軟件開發的應用程序，當現場（包括硬件設備或系統結構）或用戶需求發生改變時，不需作很多修改即可方便地完成軟件的更新和升級；（2）封裝性（易學易用），通用組態軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，用戶不需掌握太多的編程語言技術（甚至不需要編程技術），就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能；（3）通用性，每個用戶根據工程實際情況，利用通用組態軟件提供的底層設備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I／O Driver、開放式的數據庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數據處理、歷史數據和曲線并存、具有多媒體功能和網絡功能的工程，不受行業限制。

2、系統應用概述

我們這里應用的是MCGS組態軟件，在天然氣計量項目中，包括大大小小的工作站，首先每個站都配有精度極高的壓力、差壓、溫度變送器、數據采集卡，進行天然氣流量數據的測量和采集，這些數據傳送到上位機和MCGS軟件結合使用，從而完成現場數據采集、數據存儲、報表打印、報警等功能，這些功能的實現，便于現場工作人員對生產進行監控和控制，從而形成我們整個系統中的一個站點。所有的站點通過計算機的聯網，將計量數據傳送到我們調度中心的服務器上，在調度中心的服務器上我們安裝了MCGS的IE版本，現場工作站可以通過微波、modem、串口通訊等方式把現場數據傳送到服務器上，在調度中心的服務器上組態并發布，從而形成基于Web的上位機管理系統。管理者利用上位機管理系統從Internet瀏覽器實時了解生產數據、數據曲線、歷史存盤數據等，及時掌握生產動態。同時，基于Web的上位機管理系統充分發揮服務器和管理的功能，發揮數值計算能力和統計匯總功能，使得整個系統的潛能得以發揮。系統結構圖如圖1。

圖1 系統結構圖

3、系統功能

實時采集管道運行的差壓、壓力、溫度、瞬時流量、日累計氣量、月累計氣量、年累計氣量，這些數據實時顯示保存，方便查詢。

自動補償功能，對于檢修、停電以及更換計量器具可以利用氣量補償功能。

實時顯示輸氣站的工藝流程圖，并顯示運行情況以及各個對應點的生產參數，如溫度、壓力、差壓、瞬時流量等。

實時顯示各參數趨勢曲線圖。

打印以及查詢小時報表、日報表、月報表以計量從參數設置情況。

通過界面及時修改天然氣計量參數。

黑匣子功能，自動記錄參數修改以及運行狀態變化情況，該數據無法修改，方便對異常情況進行查詢了解。

報警功能，對出現可能產生危險事故的情況進行報警并通過聲音通知工作人員。

進行遠程數據交換，便于上位機管理。

4、站控介紹

為了提高計量系統的計量精度和自動化程度，我們采用的工控機為研華工控機，溫度變送器為A級Pt100的鉑熱電阻測量，壓力和差壓變送器為日本橫河公司變送器。變送器信號經由西門子公司PLC將現場傳送過來的模擬信號轉換為數字信號傳入計算機。在上位機中我們采用MCGS工控組態軟件將傳送過來的數字信號的溫度、差壓、壓力這三個物理量來計算管道內天然氣的瞬時流量。同時，在上位機中利用MCGS強大的組態功能，實現了報表、報警、曲線、數據實施顯示等功能。另外，還可以利用MCGS二次儀表通訊功能，根據現場氣量大小、瞬時流量、用戶需求壓力等調整儀表的量程范圍，使現場的值始終保持在儀表量程合理的范圍之內，保證計量的精確，大大減少了人工作業，提高了站控系統的智能化自動化。

5、服務器組態以及網絡的發布

當站內數據通過通信線路傳送到調度中心服務器上的時候，選用MCGS的IE版本，利用傳送過來各個計量站點的數據組態，實現曲線、報表、實時顯示、歷史曲線、歷史數據瀏覽等功能，并通過網絡發布于局域網。管理機根據各自的權限，通過IE就可以方便地瀏覽各個畫面，包括數據顯示、報表、歷史曲線和數據、動畫顯示，使管理者清楚地了解現場的生產情況。基于Web的上位機管理系統可以很好地適應遠程傳輸數據慢的特點，即使是使用調制解調器的情況下也能很好工作，這就可以讓管理人員在家里了解系統狀態；還能利用管理機的圖形功能繪制動畫，發揮服務器的數據計算功能統計數據，使得整個系統得到充分應用。

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