摘要：針對工控系統報表生成問(wèn)題，本文介紹了一種以VB、ACCESS數據庫及EXCEL電子表格為平臺進(jìn)行自動(dòng)報表系統開(kāi)發(fā)的OPC客戶(hù)端解決方案。

    關(guān)鍵詞：OPC；VB；ACCESS；EXCEL；自動(dòng)報表；工控系統

    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

    目前國內外常見(jiàn)的PLC、DCS系統其在線(xiàn)監控軟件都存在一個(gè)普遍性的缺陷，即監控功能強大而報表生成功能弱小，無(wú)法滿(mǎn)足各類(lèi)工業(yè)企業(yè)在報表方面的特殊要求，比如，各種結構復雜的表頭、表體，數據查詢(xún)、統計、備份、打印、交接班記事、正點(diǎn)或非正點(diǎn)時(shí)間記錄等要求，因此必須開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的報表系統軟件解決這一問(wèn)題。另一方面，面對不同廠(chǎng)家、不同軟硬件結構的PLC、DCS系統，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(wèn)題，本文以西門(mén)子PLC系統的在線(xiàn)報表開(kāi)發(fā)為例，介紹一種采用VB+ACCESS數據庫+EXCEL電子表格為平臺進(jìn)行在線(xiàn)自動(dòng)報表開(kāi)發(fā)的OPC客戶(hù)端解決方案。

    OPC客戶(hù)端軟件的開(kāi)發(fā)所應用的核心技術(shù)就是OPC技術(shù)（O：OLE，對象鏈接和嵌入；P：process，過(guò)程；C：control，控制），OPC意為“在過(guò)程控制領(lǐng)域的對象鏈接和嵌入技術(shù)”，它是一個(gè)用于解決不同結構的工控系統之間進(jìn)行數據交換的、世界通用的工業(yè)技術(shù)標準，也是開(kāi)發(fā)通用型報表系統的必要條件。

    2　系統開(kāi)發(fā)

     作為OPC客戶(hù)端，本系統的運行需要OPC服務(wù)器在后臺的支持，而OPC服務(wù)器實(shí)際上是一種軟件，它既可以獨立存在也可以是與監控軟件集成在一起。西門(mén)子PLC系統提供的OPC服務(wù)器就是以組件形式集成在其上位機監控軟件WinCC（WINDOWS CONTROL CENTER，視窗控制中心）中，并隨著(zhù)WinCC的安裝、運行而自動(dòng)安裝、運行，因此系統開(kāi)發(fā)時(shí)不需要對OPC服務(wù)器做任何操作，只需與OPC服務(wù)器建立通訊連接即可，以下為系統開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。

    2.1　程序設計

    2.1.1　工作流程設計

    本系統主要的任務(wù)就是周期性地從OPC服務(wù)器中讀取所需的在線(xiàn)工藝參數，并定期存入后臺數據庫及報表模板中完成自動(dòng)采集、自動(dòng)生成報表的工作，因此系統的流程設計如圖1所示。

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

    2.1.2　定義OPC對象及相關(guān)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(kāi)工程進(jìn)入VB編程窗口后，通過(guò)“工程”→“引用”菜單將西門(mén)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(hù)端相關(guān)的各種OPC對象全局變量，包括OPC服務(wù)器對象OPCServer、OPC組對象OPCGroup、客戶(hù)端句柄數組clienth()、服務(wù)器端句柄數組serverh()、錯誤句柄數組errors()、標簽數組itemids()、標簽值數組values()這幾個(gè)關(guān)鍵的全局變量，其中，標簽值數組values()必須設為變體型Variant數據類(lèi)型。

    該部分關(guān)鍵的程序代碼：

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

     2.1.3　建立與OPC服務(wù)器的連接在相關(guān)對象與全局變量定義之后即可建立與OPC服務(wù)器的通訊連接，這一步的關(guān)鍵是必須首先獲得所連接OPC服務(wù)器的“程序ID（progid）”及OPC服務(wù)器所在計算機的“節點(diǎn)名稱(chēng)（Node）”，這些信息可從PLC系統生產(chǎn)廠(chǎng)家的OPC服務(wù)器的技術(shù)說(shuō)明中獲得。對西門(mén)子而言，其OPC服務(wù)器的程序ID為“OPCServer.WinCC”，而OPC服務(wù)器的節點(diǎn)名稱(chēng)其實(shí)就是運行OPC服務(wù)器軟件所在的計算機名稱(chēng)，建立連接時(shí)如果客戶(hù)端運行所在的計算機就是服務(wù)器，那么節點(diǎn)名稱(chēng)可以省略。

    該部分關(guān)鍵的程序代碼：

     •  定義OPC服務(wù)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(wù)器的連接：myopc s e rve r.Conne c t progid。

    執行連接指令之后，連接過(guò)程是否成功需要進(jìn)行狀態(tài)判斷，可利用OPC服務(wù)器的運行狀態(tài)（ServerState）屬性來(lái)進(jìn)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(jìn)行連接操作直到成功為止，否則后續工作將無(wú)法進(jìn)行。

     2.1.4　建立OPC組及OPC標簽變量

     一旦與OPC服務(wù)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(guān)鍵代碼：

      •  建立OPC組對象：Set myopcgroup = myopcserver.OPCGroups.Add("ABC")；
      •  給標簽數組及客戶(hù)端句柄數組賦值：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(gè)數）。

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

     2.1.5　讀取OPC變量值，存入數據庫及電子表格

     當所有的OPC變量都建立成功之后便可開(kāi)始OPC變量的訪(fǎng)問(wèn)工作，根據需要本系統采用定時(shí)訪(fǎng)問(wèn)方式，每隔一分鐘采集一次變量數據，一份保存于A(yíng)CCESS數據庫中用于歷史數據的查詢(xún)，另一份則根據當前時(shí)間是否處于報表規定的記錄時(shí)間而確定是否直接寫(xiě)入EXCEL電子表格中，生成這一報表記錄時(shí)間點(diǎn)的數據。為此，須事先設計好對應的ACCESS數據庫結構及EXCEL電子表格模板，為數據保存和報表記錄做好準備。數據保存之后，系統將進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)中。

      2.2　界面設計

     本系統的界面設計以簡(jiǎn)潔、友好、易學(xué)易用并能滿(mǎn)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(yè)面樣式。                  

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

     界面上共有三個(gè)選項卡如圖2所示：“報表查詢(xún)”用于打開(kāi)、查詢(xún)任意日期的在線(xiàn)報表和報表數據歷史記錄，只要選擇好“日期”和“報表”兩項內容，點(diǎn)擊“打開(kāi)報表”按鈕即可打開(kāi)相應日期的EXCEL格式報表，點(diǎn)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(xún)任意時(shí)間段的所有被監控參數的超標情況，可查詢(xún)到超標參數的工序名稱(chēng)、參數名稱(chēng)、參數位號、超標開(kāi)始時(shí)間、開(kāi)始值、結束時(shí)間、結束值、總超標時(shí)間及在超標期間出現的最大值、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(diǎn)擊“確定”按鈕即可，點(diǎn)擊“導出EXCEL”按鈕則可將查詢(xún)結果導出到EXCEL電子表格文件中，供其他應用；“報警記錄”用于對參數超標狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)出警示，僅有一個(gè)“刷新”按鈕，用于強制執行超標狀態(tài)的窗口更新操作。

      2.3　系統的啟動(dòng)與關(guān)閉

     本報表系統是一個(gè)獨立于工控系統之外的客戶(hù)端軟件，它的啟動(dòng)與關(guān)閉的時(shí)機和方式問(wèn)題也是需要考慮的重要問(wèn)題，最佳的啟停方式應該是與OPC服務(wù)器的啟停實(shí)現同步。因此，有兩種解決方法：第一種是通過(guò)設置監控軟件啟動(dòng)時(shí)的附加任務(wù)來(lái)實(shí)現，如西門(mén)子的WinCC即可通過(guò)此方式實(shí)現；第二種是對那些無(wú)附加啟動(dòng)任務(wù)功能的監控軟件而言，可通過(guò)設置操作系統的自動(dòng)啟動(dòng)任務(wù)實(shí)現報表系統的自動(dòng)啟動(dòng)。對于關(guān)閉的問(wèn)題則相當簡(jiǎn)單，只需在OPC服務(wù)器關(guān)閉時(shí)所觸發(fā)的“服務(wù)器關(guān)閉（ServerShutDown）”事件中添加一條程序關(guān)閉指令，即可實(shí)現與OPC服務(wù)器的同步關(guān)閉操作。

      3　結語(yǔ)

     本系統的開(kāi)發(fā)巧妙地利用了OPC技術(shù)解決不同工控系統的數據通訊問(wèn)題和報表的通用性問(wèn)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(wèn)題，使系統具有通用性和靈活性。

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

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