试论基于HMIBuilder组态的分布式监控系统

1.1 引言

HMIBuilder组态软件已经成功应用于电力、石油、楼宇、交通和工厂自动化等领域的数据采集与系统监控。HMIBuilder通用系统是一套工业分布式组态软件平台，可以运行在自动控制系统监控层一级的PC-based平台，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制监控系统。HMIBuilder组态软件不仅能支持各种工控设备和常见的通信协议，而且提供了分布式网络数据管理功能。本文主要是总结HMIBuilder系统的分布式模型、分析软件分布式特点、以及分享基于HMIBuilder的人机界面分布式监控实例。

1.2 HMIBuilder分布式模型分析

1. 1. 实时信息共享（针对View）
   
   模式一：
   
   图1.2.1 实时信息共享模式一注：“蓝色虚线箭头”为数据信息流的走向。
   “黑色实线”为设备实际连接线路。
   红色部分为两个节点(Node1，Node2)，
   节点中PLC1和PLC2为硬件设备虚拟映射。
   图解：数据信息流的走向表明PLC1和PLC2通过现场总线分别传输给PC （Node1）和PC （Node2），两台PC分别安装HMIBuilder组态软件，PC（Node1）通过工业以太网将PLC1数据传输给PC（Node2），同时PC（Node2）将PLC2数据传输给PC（Node1），从而达到实时信息共享，两个节点可以分别通过HMIBuilder中View模块进行显示

   模式二：
   

   
   图1.2.2 实时信息共享模式二

   图解：节点1和节点2不做显示，而是通过节点3进行显示

2. 2. 历史数据存储
   
   

   模式一：
   
   图1.2.3 历史数据存储模式一

   图解：两个节点可以分别作为存盘服务器对PLC1和PLC2的数据进行存储

   模式二：
   
   图1.2.4 历史数据存储模式二

   图解：两个节点均不做数据存储，而是将节点3作为存盘服务器进行数据存储

3. 3. 告警信息
   
   

   模式一：
   
   图1.2.5 告警信息模式一

   图解：与历史数据存储同理。

   模式二：
   
   图1.2.6 告警信息模式二

   图解：与历史数据存储同理。

4. 4. 校时
   
   
   图1.2.7 校时

   图解：节点1在HMIBuilder中设置为校时服务器，系统当前时间传输给HMIBuilder，HMIBuilder通过工业以太网将信息传输给其他节点，在其他节点上HMIBuilder将信息传输给系统，从而达到与节点1时间同步。

5. 5. 双网冗余
   
   
   图1.2.8 双网冗余

   图解：需要在HMIBuilder中设置A网和B网的IP地址和掩码。注意这两个网络应分属不同的网段，比如A网如果是192.168.x.x，则最好设置B网为10.x.x.x。

6. 6. Web浏览
   
   
   图1.2.9 Web浏览

   图解：HMIBuilder本身内嵌Web服务器，将节点3设置为Web服务器，在其他节点上可以通过局域网浏览器比如IE查看节点3的画面，HMIBuilder的Web服务器支持Internet和Intranet，广域网客户端通过IE查看节点3的画面。

1.3 HMIBuilder分布式特点分析

1. 1. 分布式管理、组态和监控
   
   

   如下图所示：
   
   图1.3.1 分布式网络架构图

   1. a，网络架构中，节点可按照功能分类，实现分布式架构。可以作为后台机、工作站、存盘服务器、报警服务器
   2. b，多个后台机和工作站，实现负荷分担。
   3. c，根据IP划分，实现多层监控架构。
2. 2. 软总线技术应用
   
   
   如下图所示：
   
   1. a，由HMIBuilder SCADA模块，通过工业以太网，将各物理节点连接起来，形成软总线。
   2. b，各节点位于软总线上，每个节点运行的各功能模块彼此是没有差别。
   
   图1.3.2 软总线技术应用
3. 3. 支持Web浏览
   1. a， 内嵌支持WebServer，允许用户通过浏览器来查看HMIBuilder的工作画面，并且画面、功能与本地组态软件运行的画面和功能没有差别。
   2. b，支持局域网、广域网IE浏览，可以穿越防火墙。

1.4 HMIBuilder分布式监控实例

基于工业以太网，通过创新的软总线技术，HMIBuilder强大的分布式网络功能表现在：通过方便灵活的、直观的用户交互组态配置，支持多种网络拓扑结构，支持多种类型网络节点，轻松实现数据共享、系统负荷分担、多种冗余备份等功能，完成分布式组态和监控，实现高可靠性的实时监控和历史信息网络共享。
在工业自动化控制现场SCADA系统中，我们可以分为现场采集层、现场控制层、本地操作层、中心管理层，层间都有网络进行连接。人机界面处于现在的管控一体化现场的核心位置，连接现场总线，完成总线逻辑控制系统上层的现场操作和管理，同时，负责将现场数据汇总后，将中心管理层关心的数据上传。同时，随着工业以太网的广泛应用，SCADA系统的网络化成为趋势，为分布式带来应用的环境。
图1.4.1是基于HMIBuilder的人机界面分布式监控系统的架构图。其中，本地管理现场，以HMI系统为核心，得控制和执行部分。然后，通过现场管理层，也就是桔黄色模块部分，依据采用分布式监控软件HMIBuider的软总线技术，配备不同的网络节点，负荷分担，将多个本地现场进行管理。然后，我们在分布式系统中，将某个节点配置为HMIBuilder Web Server，从而实现远程的IE浏览控制。

图1.4.1 HMIBuilder分布式监控系统架构图

1.5 结束语

HMIBuilder分布式网络架构得到业界专家的广泛认可，其可靠性、稳定性在工业自动化领域的深入应用已被明证。

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