所謂SCADA數(shù)采系統(tǒng)，即所謂的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在我們現(xiàn)實(shí)工程應(yīng)用中非常廣泛，特別是流程化的行業(yè)之中，比如我們的電力、石化、鋼鐵、水泥等行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，下面南京研維信息就結(jié)合在鋼鐵的大氣污染物監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中建立的一套SCADA系統(tǒng)的情況。
在該系統(tǒng)中，污染物濃度由污染物監(jiān)測(cè)儀器測(cè)量完成。污染物指標(biāo)經(jīng)過RS232串口通信傳遞給工控機(jī)。工控機(jī)內(nèi)裝有wincE／windows XPE嵌入式操作系統(tǒng)和組態(tài)王／Indusoft web studio組態(tài)軟件。工控機(jī)內(nèi)運(yùn)行的應(yīng)用程序完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和進(jìn)程間通信；同時(shí)，工控機(jī)通過有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳到中心站。在該系統(tǒng)中，南京研維信息為客戶推薦了IPC610H研華工控機(jī)以及凌華工控機(jī)，當(dāng)然部分客戶由于DCS系統(tǒng)采用的是西門子系統(tǒng)，對(duì)西門子品牌情有獨(dú)鐘，我們?yōu)樗麄円策x擇了部分西門子工控機(jī)。

        Windows CE系統(tǒng)對(duì)外部進(jìn)行信息交換和數(shù)據(jù)采集時(shí)常用的接口有Ethernet網(wǎng)口、RS-232串口、PCI串行口、ISA總線和USB接口�？紤]到目前的采集 沒備都有RS一232串口，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集高兼容性的功能，本文采用RS-232進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

        本課題中需要檢測(cè)多種氣體的參數(shù)，每個(gè)站點(diǎn)用到的設(shè)備較多，調(diào)度好多個(gè)設(shè)備的通信是本課題的關(guān)鍵。多串口通信的方式較多，分別介紹如下。

        ①單線程實(shí)現(xiàn)串口通信，采用定時(shí)器的方法對(duì)串口進(jìn)行操作，在程序中設(shè)定一個(gè)定時(shí)器，并編寫定時(shí)器處理函數(shù)。

        ②創(chuàng)建讀寫線程實(shí)現(xiàn)串行通信，打開并配置完串口后，開啟兩個(gè)子線程：一個(gè)讀線程，一個(gè)寫線程。讀線程負(fù)責(zé)讀取多個(gè)串口的數(shù)據(jù)，寫線程負(fù)責(zé)向需要控制的線程中寫入數(shù)據(jù)。主線程主要負(fù)責(zé)將所有串口接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理顯示以及各個(gè)子線程的調(diào)度和管理。

        ③為每個(gè)串口創(chuàng)建一個(gè)監(jiān)視子線程，分別對(duì)8個(gè)串口進(jìn)行監(jiān)視，每個(gè)通信子線程主要負(fù)責(zé)對(duì)串口進(jìn)行讀操作，主線程負(fù)責(zé)各個(gè)子線程的調(diào)度和管理以及對(duì)串口接收數(shù) 據(jù)的顯示并向串口發(fā)送數(shù)據(jù)。這種通信方式適用于多路通信中接收數(shù)據(jù)所耗費(fèi)的時(shí)間差別較大的情況，以減少對(duì)某一路接收信息的等待時(shí)間。

       在完成數(shù)據(jù)的采集工作之后，下一步需要將采集處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的通信方式傳遞給組態(tài)軟件，同時(shí)實(shí)現(xiàn)接收組態(tài)軟件命令的功能。

      （1）與組態(tài)軟件通信的方式

      與組態(tài)軟件通信的常用方式有:歸檔數(shù)據(jù)庫訪問、腳本通信、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(dynamic data exchange,DDE)以及OPC接口通信等。

      歸檔數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件將采集的數(shù)據(jù)作為歷史記錄進(jìn)行周期性的存儲(chǔ)。由于采集周期和歸檔周期可以不同，且歸檔周期是采集周期的整數(shù)倍，因此數(shù)個(gè)過程值才產(chǎn)生 一個(gè)歸檔值。這會(huì)影響過程值的真實(shí)性，所以歸檔數(shù)據(jù)庫常用于為報(bào)表系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)源，而對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)到專用監(jiān)控設(shè)備的特殊應(yīng)用，則難以滿足實(shí)時(shí)性需求。

       腳本語言是很多組態(tài)軟件提供的功能。在組態(tài)系統(tǒng)中，通常通過腳本編程讀取過程值，并周期性地寫到共享文件，應(yīng)用程序?qū)�共享文件進(jìn)行周期性的讀操作。這種數(shù)據(jù)交互通信方式由于頻繁訪問外存，效率比較低，不利于設(shè)備的穩(wěn)定。

       動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)是一種基于Windows消息傳遞而建立的進(jìn)程間通信技術(shù)，DDE客戶端通過服務(wù)名和主題名建立與DDE服務(wù)器的連接，從而形成雙 向的數(shù)據(jù)連接通道。但是這種方式通信效率不高，一般適合于少量數(shù)據(jù)的傳輸，實(shí)現(xiàn)大批量數(shù)據(jù)的通信不僅造成資源消耗大，而且效率很低。DDE技術(shù)已趨于淘 汰。

       OPC規(guī)范以組件對(duì)象模型和分布式組件對(duì)象模型(COM/DCOM)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶、服務(wù)器模式，定義了一組COM對(duì)象及其接口規(guī)范。與前三種通信 方法相比，這種客戶/服務(wù)器模式具有更好的可靠性和更高的穩(wěn)定性。但即使采用OPC技術(shù)，如果采用的通信模型不同，效率也會(huì)有很大差異。如單線程輪詢方式 簡單易實(shí)現(xiàn)，但效率低下，實(shí)時(shí)性難以保證。多通道協(xié)同通信模型就是為提高通信效率以及合理利用系統(tǒng)資源而設(shè)計(jì)的一種通信方法。

     （2）OPC通信的實(shí)現(xiàn)

       OPC規(guī)范中為OPC服務(wù)器提供了兩套接口:定制(自定義)接口和自動(dòng)化接口。其中定制接口是OPC服務(wù)器必須提供的，而自動(dòng)化接口是可選擇的。OPC客 戶既可以支持COM的定制接口，也可以使用自動(dòng)化接口。OPC客戶程序的設(shè)計(jì)以O(shè)PC Automation, dll為核心，其提供的AFI函數(shù)能完成OPC客戶的各項(xiàng)功能。