（控制理论与控制工程专业论文）电梯远程监控与故障诊断专家系统.pdf

中文摘要 电梯远程监控与故障诊断专家系统的设计和实现是很有意义且较为复杂的 工作。本文针对电梯远程监控系统的设计与实现、故障诊断专家系统的设计与实 现，及系统的综合进行了较为深入与系统的研究。 ( 1 ) 计算机监控系统的设计可分为主控窗口的组态设计、用户窗口的组态设 计、实时数据库的设计、设备窗口的组态设计和运行策略窗口的组态设计。在论 文中主要讨论了监控系统中五个窗口的组态设计与实现。 ( 2 ) 故障诊断专家系统的设计采用a m z i ! 公司的一个专家系统的开发工具 k n o w l e d g e w r i g h t ，加入电梯常见故障和实际维修中专家的一些经验知识来构建 专家系统，并对系统之f 司数据交换的方法做了较为深入的探讨。 在系统的设计过程中，在参考了几个典型的电梯远程监控系统的同时( 如永 大电梯远程监控系统、凯博电梯远程监控系统、t l m 电梯远程监控系统等) ，融 入了如下新的特色： 1 ) 利用s c d a d 系统的现场测控功能强和系统共享及组网通讯能力强的优 点，使监控系统可视性好、操作简便、可靠性高，同时使用专家系统可 提高监控系统实时故障渗断的速度； 2 ) 改进了专家系统中推理机的搜索策略，并根据电梯故障的特点，采用 不确定性推理的方法，以提高了诊断系统的通用性和灵活性； 3 ) 利用d d e ( 动态数据交换) 技术，使得共享内存在m i c r o s o f tw i n d o w s 操作系统下的两个应用程序之间方便地进行实时数据的动态交换。 值得指出的是，本文设计的系统在电梯模型上的调试工作已经完成，为该 系统在实际电梯的实时监控和故障诊断的应用打下了坚实的基础。 关键词：电梯监控s c a d a 系统远程故障诊断专家系统 不确定性推理胁算法 a b s t r a c t i ti s v e r ys i g n i f i c a n t b u tm u c hc o m p l i c a t e dt o d e s i g n a n d p e r f o r m t h e l o n g d i s t a n c em o n i t o ra n dt h ee x p e r t b a s e df a u l td i a g n o s i sf o r e l e v a t o rs y s t e m s i n t h i s t h e s i s ，w ed e v e l o pm a i n l y t h ed e s i g n a p p r o a c h e s f o r l o n g d i s t a n c e m o n i t o r s y s t e m ，e x p e r t b a s e df a u l td i a g n o s i ss y s t e m ，a n ds y s t e ms y n t h e s i si ne l e v a t o rs y s t e m s t h et h o u g h t so fd c s ( d i s t r i b u t e dc o n t r o ls y s t e m ) a n ds c a d a ( d a t ag a t h e r i n g a n dm o n i t o r i n gs y s t e mo fd i s t r i b u t i n gt y p e ) a r ei n t r o d u c e di n t ot h ed e s i g no ft h e m o n i t o r i n gs y s t e m f o ri m p r o v i n gt h er e l i a b i l i t ya n dr e d u c i n gt h ec o m p u t a t i o nb u r d e n s i n c em c g s5 1w o r k e r si sc o n v e n i e n tf o ru s ea n do w n st h ef m ev i s i b i l i t y , s t r o n g m a i n t a i n a b i l i t ya n de x c e l l e n tp e r f o r m a n c ee t c ，t h i ss o f tw a r ei su t i l i z e di nt h ed e s i g n o ft h em o n i t o r i n gs y s t e m t h ed e s i g nc o n t e n t so ft h em o n i t o r i n gs y s t e mi sc o m p o s e d o ft h ef o l l o w i n g ：t h ed e s i g no ft h em a i nm a n a g e m e n ta n dc o n f i g u r a t i o nw i n d o w ，t h e d e s i g no ft h eu s e r sc o n f i g u r a t i o nw i n d o w , t h ed e s i g no fr e a l t i m e d a t ab a s e s ，t h e d e s i g no f t h ee q u i p m e n tc o n f i g u r a t i o nw i n d o w i no r d e rt os h o r t e nc o n s t r u c t i o n c y c l e ，i m p r o v et h es p e e d o ft h er e a l t i m e m o n i t o ra n df a u l t d i a g n o s i s ，t h e s o f tw a r ek n o w l e d g ew r i g h tp r o d u c e db yt h e c o m p a n ya m z ii sa d o p t e di no u rd e s i g n t h eo r d i n a r yf a i l u r e sa n dt h ee x p e r i e n c e c o m i n gf r o ms o m em a i n t a i n i n ge x p e r t s a r eb r o u g h ti nt of o r mt h ee x p e r ts y s t e m m o r e o v e r ，t h ec o m m u n i c a t i o na n de x c h a n g eo f t h ed a t aa m o n g s y s t e m si sd i s c u s s e d i nd e t a i l o u r d e s i g ns h o w s s o m en e wc h a r a c t e r i s t i c sa sf o l l o w s 1 ) s c a d a s y s t e mi s u s e dt oe n s u r et h ec o n v e n i e n c et ob eo p e r a t e d ，t h eh i 【g h r e l i a b i l i t y , a n dt h ee x c e l l e n tv i s i b i l i t yf o rt h ep r e s e n tm o n i t o r i n gs y s t e m i nt h e m e a n t i m e ，t h es p e e do fr e a l - t i m ef a u l td i a g n o s i si si m p r o v e db yu s i n ge x p e r t s y s t e m s 2 ) b yi m p r o v i n g t h es e a r c ha p p r o a c hi nt h er e a s o n i n gp r o c e s so f e x p e r ts y s t e m s ， a n d a d o p t i n g t h em e t h o do fu n c e r t a i n r e a s o n i n g a tt h es a m et i m e t h e d i a g n o s i ss y s t e mb e c o m e s m o r ef l e x i b l ea n dm o r e g e n e r i c 3 ) b yu s i n gd d e ( d y n a m i cd a t ae x c h a n g e ) t e c h n i q u e ，t h er e a l t i m ed y n a m i c a l d a t ae x c h a n g eo fs h a r i n gr a mc a nb ep e r f o r m e dc o n v e n i e n t l yb e t w e e nt w o a p p l i c a t i o np r o c e d u r e sw i t h i nt h ew i n d o wf r a m e w o r k o fm i c r o s o f to p e r a t i v e s y s t e m ， i ti s w o r t h yp o i n t i n go u t ，t h ed e b u g g i n g w o r ko ft h e d e s i g ns y s t e m i s a c c o m p l i s h e dt og u ni nt h es i m u l a t e dm o d e l w e t h i n kt h a tt h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o no f t h i sd e s i g n 遮ar e a ll i f ts y s t e mc a nb e p e r f o r m e d i nt h ef u t u r e 。 k e yw o r d s ：e l e v a t o rs c a d as y s t e mr e m o t em o n i t o r i n g e x p e r ts y s t e mu n c e r t a i nr e a s o n i n ga 木，sa l g o r i t h m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指鼯下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过瓣磷究成果，也不包含为获褥鑫鎏盘璧或其链教育辊稳黪学谴或涯 书而使用过的材料。与我一同工作静同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：幸拳 签字日期： z 口。声年2 月y 7 | = ：= f 学位论文版权使用授权书 本学傀论文作者完全了解墨进盘堂有关保留、使用学位论文的规窥。 特授毅基建盘茎霹以穆学位论文熬全嫠或部分内容绫入有关数据瘴进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有燕部门或机构遴交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文 莒爱签名： 4 堪 雩第 翩繇南劾善 签字目期：。亭年从月毒7 日 签字隧麓：矽；年挣胃2 9 强 f 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题来源及选题依据 1 1 1 课题来源 本课题来源于兰州石化职业技术学院科研基金项目“电梯远程监 控与拔障诊鞭系统”。 1 1 2 选题依据 电梯作为现代人们生活中的必不可少的“交通工具”，在城市发展、 高层建筑大建渭现黥今天，其应照旦益广泛和喾及。中国电横业的发 展，经历了从无到有、从小批量到大批麓的发展过程，特别是近几年 来，随着技术的不叛弓 进，已基本鹪决了电撵鼹可靠性、运专亍舒适感 及整体性能等技术问题。但如何提高维护保养、售后服务的技术和管 理水平，己成为各大电梯企业和电梯服务业急辩解决的问题。 随着计簿视控制技术和网络通讯技术的发媵，电梯的远程监控应 运而生。它作为一种全新的产品概念和服务观念，越来越多地受到电 锑韭洳人事及用户的关注。 电梯的远程监控是抬通过电活线路戏专用线路，对分布在各地的 宅梯避行远程监视、操作及服务。远程漩控的主要曩的是对处于运行 的电梯进行远程数据维护、远程故障诊断及处理、故障的早期预告及 排除以及对电梯运行状态稳括群控状态、使焉频率、故障次数、敌障 类型游的统计与分析。概括起来，电梯逝程监控系统一般可实现以下 功髓：( 1 ) 电梯薜挡裘管理：( 2 ) 故障静早瓣预报；( 3 ) 故障的分祈判断弓 处理：( 4 ) 电梯的远程操作；( 5 ) 电梯的远程调试；( 6 ) 电梯状态的监视； ( 7 ) 故障静记荣与统计；( 8 ) 关于毫猱的运行频率、停靠朦站、簿梯的统 计，以便于完善群控。 遴过毫梯的远程蓝控，可实瓣逢煎镒电梯耱运彳亍状态，并避行散 障的早期预告，变被动的敝障维修为主幼的维护保养。当电梯出现敞 簿露，一方凝及露遇黯维修久员并进暂分轿魏凝，协韵维修入员尽浚 排除故障，减少停机时间，另一方面可采取应急操作，及时释放被豳 乘客，胰两鼹裹鼗努零平稻爱量，提高产瑟程鼹务静竞争力。 第一章绪论 。2 毫梯遴程釜控国内外醑究现获及存在的浔题 嚣裁，嚣辨大黪邀臻公司且乎零拥有窘己懿远翟懿控系绞。如0 墨 s 公司r e m ( r e m o t ee le v a t o tm o n i t o f i n g ) 系统、瑞士卢塞恩公司的 s e r v i t e l 系绞、德国n e w l i f t 憨l m s 只裂蠲了入茭专家戆爱发式翔滚，鼗只翻罔浅 层表达方式和推理方法，该方法逻辑推理过程短、效率商。但事实证 明，只靠经验知识悬不够的，当人类遇到新问题时，没有直接经验+ 两只能剥爝掌握的深入表示事物瓣结构、行为和功能等方西的基本模 鍪等深震知识褥密薪静寤发式浅髅知识。繇以警在模整人类专家静餐 能程序( 专家系统) 成当兼备浅层和深层两类知识，这种不但采用基 于规则的而且采用基于模型原理的系统构成了新代的专家系统。 诊嫒专家系统终为专家系绕戆一令努支，其黟 究迄缮刭蚤国兹窝 度重视，井相继在各行业中开发出些诊断专家系统，如b e l l 实黢警 于1 9 8 3 年开发的a c e ( 用于电话电缆故障诊断与维护) 系统，e g g 公 司于1 9 8 2 年开发的r e a c t o r ( 用予孩反应堆故漳诊断处毽) 系统等”。 陡蓠诊赣领蠛秘不断扩展，传统的鼗簿诊断专家系统在复杂弱系 统中诊断和推理表现出不足，因而相继将神经网络和模糊技术应用于 故障诊断专家系统中，出现了神经网络故障诊断专家系统( f a u l t d i a g n o s i se x p e r ts y s t e mb a s e do nn e u r a ln e t w o r k 筏稼k n f 转 e s ) 和模糊神经网络故障诊断专家系统( f a u l td i a g n o s is e x p e r t s y s t e mb a s e do r l f u z z yn e u r a ln e t w o r k 简称f n n f d e s ) “”3 。 从9 0 年代开始，遗著计算投霸溺络技零豹发展应弱，又褥远瑕技 术应餍予故障诊断专家系统中，予是出现了避程故障诊断专家系统， 在医疗、机械、石油化工、农业、电子等行业得到广泛应用。 篱二章螽绫蕊薅方寨设计 2 4 3 专家系统的实现技术 专家系绞戆实礴搜零霹分为爨类：邋黑程序设诗溪言、鹭架系统、 遽焉懿识工程语言鞠专家系统开麓环境。 l + 遇越程序设计语言 专家蓉统本质上一个( 或一缀) 计算机程序，既然怒计冀税程序， 建诠主哥瑙任篱一穆遽麓簇旁浚诗语言窳实魂，瑟以邋淄程每设计语 言是开发专家系统的最早也是最基本的披术，典型的斌用程序设计语 言有两种：将号处趣诺言l i s p 和逻辑语言p r o l o g ，用潜两种语言可以 强为穷蠖戆袭示专窳系统秘翘谈亵推理凝裁，鼠蠢大大疆多竣诗专家 系统瀚工作蓬。较旱豹一篷专家系统大部分疑蒸于l is p 和p r o l o g 求 实现的。 随鬻技术和可观亿语言的流行，通用瑕序设计语言也出现了可视 诧箴零，鲡p r o l o g 款v i s u a lp r o l o g 等。这些菠零戆磁璇，绩其开发 出的专家系统，界磷大大改进，实现更加容易，尤其它们都基予w i n d o w s 操俸系绕，数据的逡渡、交换鬣蕊方便，大大提高系统鼹睦鸵帮互连 性。藏岁 ，葵它豹一羧诗冀规疆言热黄统c 、p a s c a l 、嚣淘对象鲶e + + 等舔可璐精采开发专家系统。懿浙江大学史济建、衾潲铡等主持的蓬 家自然科学基金项崩“专家系统设计工舆”中，对专漱系统的c 语言 实褒技术涟行了研究，建立了畜定领域逡藏链爨器努专家答统熬撼 象搂罐，该穰羹在承裁灾密颥掇及调度攀统中褥弱良好馥蔫”“。 2 。费絮系统 骨架系统是将一个已开发好，被实践证明行之有效的专家系统叫窀 去”英特定熬领蠛藏谖，豫蜜它黥系统篷袈赁影藏憝系绫。鸯絮系绞 完全继承了原来专泳系统中所基有的知识表示方法、推理机制、知识 疼结擒淡发全部麓熟王美。困熬涮雳一令蠢繁系绞建逡辩懿专家系统， 只需要撼精专家系统掰青工作镬城中的翔识按照嚣絮系统要求的熟识 表示方式簸入窭甄识痒中辩哥。之嚣溪麓瓤专家系绕中分离蹬嚣絷系 统，魑因为专家系缆中推理机和知识库金分离所决定的。 e m y c i n 系统是m y c i n 系统黪开发者髓将m y c i n 系统孛经过剔豫蔗 荐结台t e l r s i a s 暴筑戆嫠分或慕i 嚣影袋豹糕絮系统，它秀霸谖工程| j 萋 提擞了馁予秀发、调试、维护熟谈库魏王曼。 骨架系统虽然可以大大简化建造另一个专家系统的过程，但它缺 乏逶建鼗巍灵活签，茏其霆整璐椒裁骢浚计选耩土。鞠就，瑟究者叉 开发出撵瑷辊也可由用户定翩设计的雷架系统。k n o w l e d g ew r i g h t 就 第二章系统总体方案设计 是其中的代表。k n o w le d g ew r i g h t 是a m z i ! 公司开发的专家系统的骨 架开发系统。用户可使用其既有的推理机b a s i c5 ig 。，加入特定领 域的知识便可以构成自己的专家系统，也可以借助该公司的l o g i c s e v e r ，使用p r o l o g 语言研制开发自己的推理机制的推理机嵌入到 k n o w l e d g e w r ig h t 中。，使推理机制得以定制改变，大大提高了系 统的通用性和灵活性。 3 通用知识工程语言 通用知识工程语言是专门用于构造和调试专家系统的通用设计语 言，它能处理不同领域和不同类型的问题，并能提供各种控制结构， 用通用知识工程语言设计推理机和知识库比一般的人工智能语言如 l is p 和p r o l o g 等更为广泛，由于它并不和特定的结构和方法紧密联 系，因而比骨架系统更加灵活。 4 专家系统开发环境 专家系统开发环境是以一种或多种工具和方法为核心，加上与之 配套的各种辅助工具和界面环境形成的完整的集成系统。这种环境可 提供多种类型的推理机制和多种知识表示方法帮助专家建造者选择结 构，设计规则语言和使用各种组件，使之成为一个完整的专家系统， s t a n d f o r d 大学的a g e 是一个典型的代表j 1 。 小结： 电梯监控系统和故障诊断系统的设计是整个控制系统的关键组成 部分，本章先介绍整个系统的总体设计方案，并论述了远程诊断、监 控系统和诊断技术的概念，最后说明这两部分的实现技术。有一些知 识和理论概念对笔者来说都是全新的，有一个学习的过程，所以在此 只完成了其中基本的工作，还有许多地方有待进一步完善。 第三章监控系统的设计与实现 第三章计算机远程监控系统的设计与实现 3 1 远程监控系统功能总体设计 电梯的远程监控主要目的是对处于运行状态的电梯进行远程数据 管理、状态监视、故障诊断处理、故障的早期预告及排除以及对电梯 运行状态包括群控状态、使用频率、故障次数、故障类型等的统计与 分析。 结合以上主要内容和我国电梯技术的发展状况，现有电梯服务业 的现状、电梯用户的服务要求、电梯及乘客的安全等因素，远程监控 系统功能的总体设计如下： ( 1 ) 电梯运行状态的实时监测； ( 2 ) 电梯的档案资料管理； ( 3 ) 电梯故障时即时报警； ( 4 ) 电梯运行数据的采集、记录与统计分析； ( 5 ) 故障时与乘客自动语音通话： ( 6 ) 故障时的应急处理； ( 7 ) 经故障诊断专家系统处理的维修信息的发布； ( 8 ) 远程连接： ( 9 ) 电梯的远程操作。 监控系统的开发平台，在2 1 节中己说明，为缩短系统的开发周 期，提高系统的可靠性，便于与故障诊断专家系统的数据交换，监控 系统采用北京昆仑通态自动化软件科技有限公司开发的、基于w in d o w s 操作系统的m c g $ 5 1 工控组态软件作为操作平台。 3 2m g g s 工控组态软件 m c g s ( m o n i t o ra n dc o n t r o lg e n e r a t e ds y s t e m ) 是一套基于 w i n d o w s 平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系 统，可运行于m i c r o s o f tw i n d o w s 9 5 9 8 m e n t 2 0 0 0 等操作系统。 m c g s5 1 为用户提供了解决实际工程问题的类型方案和开发平 台，能够完成现场、数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、 流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网等功能。 使用户可在短时间内完成一个运行稳定、功能成熟、维护量小且具备 第三章蕊掩系统弱竣诗与裳蕊 专业水准的计算机监控系统的开发工作。 m c g s5 1 具备撩 乍简便、可视性好、可维护性强、性能和可纛性 莲等特点，熊与整羧系统壹接透信。蓝控擎元( 如可缡瓣弪麓器p l c 、 变频器、数据采集器及智能仪表簿) 的输入信号给出生产过程的信息， 如开关位鼹、电机转换、驱动器的状态、炉子的温度等：输出信号执 行对生产过程数控割，翅启动停止毫极、改变速疫、玎凌阕f j 亵撂示 灯。通过瀵写所有的蕊控单元，m c g s 能采浆整个生产过程数据，进行 监测分析，并为生产设备和过程提供高级控制。m c g s 提供上百种驱动 程序支持如h o n e g w e n 、a d v a l l t e c h 、o m r o n 、s i e m e n s 、搋i t s u b i s h i 馨 许多公裁热卖静i o 浚备隧及一麓专焉静i 0 设备。 用户可以为任何一种工业应用组建m c g s 的实时监控系统。m c g s 在设计思想上的开放性，使得用户可以设计确实适合自己需要的监控 系统。m c g s 兹开放| 雯穗灵活娃便褥整控系缓其有寝好黪露扩震性雾羹夏 通互连性。当用户的生产工艺和信息处理需疆发生变化或需要扩展时， m c g s 总能与用户需求保持同步o 1 。 3 + 2 m c g s5 。 的主要功栽 与圆内外同类型产品相比，m c g s5 1 组态软件有以下功能特点： 全中文、可视化、面向窗嗣的组态开发界面，真正的3 2 位程序， 支持多任务、多流纛，面运芎亍予多耱猱俸系绫。 庞大的标准图形库，完备的绘图工具以及丰富的媒体支持。 全新的a c t i v e x 动画构件。 支持绝大多数矮斧设备，嗣嚣亨可方便越定割蚤秘设备驱动；此 外，独特的组态环壤调试功能与炎活的设备操作命令相蹈台。 简单易学的类b a s ic 脚本语言与丰富的m c g s 策略构件。 强大豹数据处联功能。 方倭静报警设鬻，丰富魏缀警类墅、鞭警存穗与应答，实霹打 印报警报袭以及灵活的报警处理函数。 完游的安全机制。 强大瓣网络功熊，支接t c p i p 、m o d e m 、4 8 5 4 2 2 2 3 2 ，以及各 种无线网络和无线电螽等多种网络体系结构。 良好的可扩充性，可通过o p c 、d d e 、o d b c 、a c t iv e x 等机制， 方便地扩殿m c g s5 。l 的功能，劳与其他组态欲 宰、m i s 系统或鸯彳亍开 发的较释逶行连接。 第三牵蓝接系统的设计与实至燕 提供w w w 浏览功能，能方便地实现生产现场控制与企业管理的 集成。 3 2 2m c g $ 扩充能力与远程监控功能 3 。2 2 1m c g s 的扩充熊力 全鬻支蒋o p c 椽准 o p c ( o l ef o rp r o c e s sc o n t r 0 1 ) ，过程控制o l e 。 在工业过程控制领域需要用剿大量的现场设备，应用程序需要不 断她和这些设参遗雩亍数据交互，藏爱程序开发囊焉要不凝遗开发这些 设备的驱动程序，这帑来大量重笈性开发工作。采用o p c 技术规范解 决了上位机软件与下位机设备的挫接问题。o p c 是基于m ic r o s o f t 的 o l e c o m 和d c o m 等技术，包括自动化应用中使用的一整套接口、属性 帮方法。o p c 矮菠色麓驻务器稻o p c 客户两个酃分，萁实矮是在硬件供 应商和软件开发商之间建立了一鬻完整的“规则”，即硬件供应商只需 提供一套符合o p cs e r v e r 规范的程序组，无浠考虑用户需求，软件丌 发上无霈瀵写大量戆竣簧驱动程彦，只要遵锾这套囊剩数据交互对秘 者都是透明的，实现了软件与硬件的即插即用。组态软件的甩户则可 以获得高效、稳定的设备驱动能力“。 m c g $ 5 1 全面支持o p c 标醛，采用客户槐n 务器摸式，根掇数 据采集移鬻瑾方面靛赘求，即可俸为o p c 客户端也可 乍为o p c 瑟务器 与其它软件或自动化设备相连接，实现数据熬享。如m c o s 作为o p c 服 务器，i f i x 、w i n c c 作为o p c 客户端而进行相连；m c g s 作为o p c 客户 溃，蠢瘁尔公司p a c 3 5 3 蕴潮嚣款o p c 睾为骚务器，薤蠢逶行稳连等。 动淼数据交换d d e d d e ( d y n a m i cd a t ae x c h a n g e ) 即动态数据交换，它是使用共窜 蠹存在m i c r o s o f tw i n d o w s 操搀系统下两个艨爆程序之润的数据交换 方式，英特点是如果数据在连接的应用程序申改变，过程数据库中的 数据也会相应改变，殷之亦然。 m c g s5 1 通过d d e 连接管理器来实现与m ic r o s o f te x c e l 、v b 镎 箕它较磐豹凌态鼗餐交换，爨瑟e x c e l 豹诗冀、处理憨力，对m c g s 数 据库中的数据进行处瑷。 m c g s5 1 可同时作为d d e 服务器或客户端，实现双向数据传递。 - 秀拔熬o d b c 数攫疼互连 o d b c ( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 开放性数据弹连接是微软 第二牵监控系统麓设诗与实豌 为数据库定义的开放接口，它提供了一个统的方法使应用程序用相 同的源代鹦来访问不同的或相异的数据库管理系统( d b m s ) 。只要遵循 这个接目，麓e g s5 ，l 哥臣与醒ic r o s o f ta e c e s s 、s q ls e r v e r 瑟o r a e l e 等支持o d b c 接口的数据库互连。m c g s 使用结构化查询谬言( s q l ) 作 为标准的语言与o d b c 数据库交换数据。 a e t i v e x 控转 a c t i v e x 控件，电日o l e 控件，通常以。o c x 作为菇扩展名，o c x 表示对象组件扩展( o b j e c tc o m p o n e n tg x t e n s i o n ) ，a c t iv e x 控件形 成了m i c r o s o f t 的a c t i v e x 技术的唯一缌成部分，它们是建立在 c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ( 组件对象模墼，c o m ) 和o l e 秘基磴之上耱。 a c t iv e x 掇件与一般控件的最大激别是：a c t i v e x 控件最二进制代码级 别的，是作为c o m 的服务器进行操作的，以o g x 文件_ 形式嵌入到客户 主程序之中夔控臀。瓣嚣实现了漤言无关缓，无论是翔v is u a lb a s ie ， v is u a lc + + ，c + + b u i ld e r 等语言开发的a c t iv e x 控件，鄱可以嵌入到 客户程序中使用，为客户程序提供服务。 m c g ss 1 全面支掩a c t i v e x 控 孚。m c g s5 1 中可撼入饪何标猴龅 w i n d o w sa c t i v e x 可锈控俘。用户选可蔽豢蠢身静需要编写k c t i v e x 控件或选用其他厂商开发的控件，在m c g s5 1 中与m c g s 变量及自定 义函数交互作用”7 l 。 3 。2 。2 2m o s s 静远强箍控琵宠 随着网络和通讯的不断发展，工程现场的空间结构延伸到了另 个层次，内大翘摸、逡距离、多溅组方向发攫，这就使遴程监控成为 工、监用户既麓瞬。 远獠监控是指本地m o d e m 、公共电话网、远端m o d e m 来监控远端 设备，如豳3 1 所示： b l c g s 中远程整藏蠢远程遥舔、远程采燕、远程诊繇三个层次。 对用户来说，通过m c g s 的远程监控功能，便于用户、上级单位和 相关部门对现场情况及时分析、绕计、管理；便于工程技术人员随时 掌握现场渗况，对突发事彳孛进行歉辩整理，以傈迂系绞长麓稳定蟪运 行。 第三章篮控系统的跛计与实现 图3 1 远程监控结构图 对予设备豢l 逡裹来说，邋过远程蕊整功能可以使厂家夔时掌握设 备的运行情况，及时迸行各种分析，便于工艺的优化、设备调试，提 高服务水平。 3 ，2 3m c g s 释放式静结构功麓 许多工程都有特殊的需疆，这些可通过访问实时数据得到解决。 m c g s 提供一套v b 、c 、c + + 谱言函数，可以对系统中任意数据点避 亍读 霉谤| 霸am c g s 系统懿这耱开发式懿筵构力工程技零入员解决特豫静塞 动化问题提供了方便。m c g s 开放式功能结构如图3 - 2 所示： 操作管理 餮需揣已域辨悼系统司 攀仁一辩夏 机接口( h m i ) 鼗撂警毽 券掷台( r e a i t i m ed a t a b a s e ) 。羲撂袋纂0 = 豁2 髭n t 8 5 c p 建i 2 p 2 8 甏瓣卡 嬲隧旷 藩3 - 2m c g s 豹开放式囊缝绥秘示意黼 第二章监控系统的设计与实现 33 监控系统的组态设计 3 3 1m g g s 组态软件的系统结构和功能部件 1 m c g s 组态软件的整体结构 m c g s 组态软件由“m c g s 组态环境”和“m c g s 运行环境”两 个系统组成。两部分互相独立，又紧密相关。 秘任势 一j 一一”“1 。一 组态环境 多线秘 ；运行 举境 耋薹| | | i 幡目_ 目薹童 璺貘霉颡目专! 哆iiii 专! 睁i 熊塑墼尘_ 2 0 第三举监控系统的设计与实现 m c g s 工控缝恭软件 主控窗口il 设备窗口ii 用户窗口ll 实时数据库li 运行策略 图3 3m c g $ 组态软件的组成部分 n i c g s5 。1 缀态软俘瑟建立戆毫撵黧凌应翅系统壶主控窗口、设墨 窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成，每一部分分别 进行组态操作，负责管理电梯应用系统的个部分工作，具有不同的 特性e 实对数据麟是m c g s5 。l 驰核心，它提当于一个数据处瑷中心。 主燕窝1 2 1 、设备察瑟及嚣j 户窗口构成魄梯监控应嗣系统的入税交互界 面，可对实时数据库中电梯潺行数据进行可视化处瑷，如图3 0 所示。 3 3 + 2m o g s - y - 鑫下计算机监控系统的基本缝擒 m c c , s 提供解决实际问题的完整方案和开发平台，能够完成观场数 据的采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画 曼示、趋势蓝线葶爨投表辕出、设冬驱动与揉俸以及龛渡蕊控鄹终等。 m c g s 平台下计算机监控系统的基本结构如图3 4 所示： 毽壤或远端璇矗 图3 4 监控系统的基本结构 程 侔 流 梅 制 始 控 功 写 甩 编 使 蓐燮据数义定示 甜 霹 显 窗 赛 画 警 互 动 报 交 建 置 瓤 创 设 人 备 量 穗 设 变 驱 程 备 备 工 设 设 加 接 瓣 辩 连 注 性 计 羼 殴 程 举 工 黜 蠛 第三章监控系统的设计与实现 从结构图可以看出，m c g s 工程是以电梯的实时数据库为中心，将 各功能部件有机联系为一个整体电梯监控的用户系统。用户窗口实现 人机交互的图形界面，主控窗口实现监控系统的主框架。没备窗口实 现负责驱动外部设备，控制外部设备的工作状态。运行策略完成工程 运行流程控制。通过各功能部件的工作，对电梯控制系统实施监控。 33 3m o g s 工程组建的一般过程和内容 组建新工程的一般步骤： ( 1 ) 工程项目系统分析：( 2 ) 工程立项搭建框架：( 3 ) 设计菜单 基本体系；( 4 ) 制作动画显示画面：( 5 ) 编写控制流程程序；( 6 ) 完 善菜单按钮功能；( 7 ) 编写程序调试工程；( 8 ) 连接设备驱动程序； ( 9 ) 工程完工综合测试。 根据以上步骤和过程，在m c g s 组态环境中考虑到电梯监控系统的 总体功能，进行电梯监控系统的m c g s 组态设计，分主控窗口组态设计、 用户窗口组态设计、实时数据库组态设计、运行策略组态设计和设备 组态设计。 3 3 4m c g 8 监控软件的设计方法 信息丰富直观，人机交互界面友好是监控系统程序设计的主要内 容。由于监控系统覆盖的范围较宽、信息量大，因此监控画面的设计 原则是要合理安排信息的反映形式，即要全面，又要突出重点，简洁 明了，尽可能地提高软件的易用性。为此综合运用以下几种方法： 多任务、多线程 多任务指在操作系统层次上运行不同的应用程序，如本系统中运 行的程序除m c o s 软件外，还有m i c r o s o f ta c c e s s 、e x ce l 、v b 、 k n o w le d g e w r i g h t 应用程序等。 多线程指应用程序本身还要执行多种任务，如m c g s 要完成显示画 面与动画的更新、报表打印、报警输出、现场控制、设备输出、数据 库更新等等。 w i n d o w s 为系统提供了安全、可靠的多任务运行环境，使得程序 本身和程序之间能互相协调、稳定工作。 面向窗口( o w p ) 和面向对象( o o p ) 的设计方法 面向窗口，m c g s 用户系统的功能分别由m c g s 五大组成部分完成， 用户在设计、搭建系统的过程，实际就是面向五大组成部分组态的过 第三章监控系统的设计与实现 程。只要根据需要将五大镣口组态完毕，用户系统也藏完成。 酾向对致，m c g s 的每个窗口中，均有许多供用户选择可用来构成 本窗口实际功能及窗口形式的元件或构件，它们被称为“对象”。用 户对窗口的缌态，实际上是根据任务要求，首先选择合适的对象，然 后设谶这些对象的属性，使其符合我们酶要求。 这种面向窗口和面向对象的方法，为用户设计工程提供了极大方 便，诡广泛褥到了掰户的认可，目前己成为标准的设计方法。 3 ，3 器主攘密霜煞维态设计 主控窗口是电梯用户应用系统的主窗口或主框架，展现工程的总 体概念概念和夕卜观框架。箍示系统运行流程及特征参数，提供菜单命 令，响应用户的操作。 耐c g s 兔许霞缀菜单，菜单形式可以楚独立菜单项、下拉式菜单。 图3 5电梯监控系统的菜单设讨组态图 根据系统功能设计要求，监控系统来用下拉式菜单，将系统的功 能进行分类，每顼下拉式紫单的顶层菜攀为该菜单的分类功熊。系统 的菜单设计如图3 - 5 所示： 冀l 户管理进彳亍翅户登袋、退囊登录、掺改密羁稠邋囊系缝控到： 档案管理进行被监控的各台电梯的档案资料窗网的切换：主躲控画面 反映被监控魄攒豹实时状淼画嚣，如指令、召姨豹登记凑况、毫撵懿 位置、电梯运行方式、电梯运行方向、门的状态等：电梯运行数据j 挠 第三童监控系统酌澄计与实现 行各台电梯数据窿口切换，反映被监控电梯当前主要的运行数据。电 禚懿遨雩亍数据分褥送行有关数据照统计分享厅；远程连接遂行与臻定电 梯的逐程连接，并反映连接状态：远程操作对远程监控电梯进行应急 与切断操作和常舰操作：故障诊断对停止运行的电梯进行故障预诊断 或对霞故障藤 警枫的电梯送行实时故黪渗薮；故蹲维修信息发商将经 过敲障诊断专家系统诊断盾的故障信息提示及维修提示发布绘糟应的 监控电梯；退出系统用于退出监控系统的运行环境。 缰态完成蜃蛉监控系统盼菜单系统如图3 6 所示： 阈3 - 6电梯监控系统敕菜单设计豳 另舞系统富强的檬瑟、霸动时系统内存霸载弱巍日郎系统封面窗 口以及封面显示时间、动画刷新周期设鼹、数据库存盘文件名称及存 盘时间的设置等系统特征参数，也在主摭窟口中进行组态。 3 3 6 用盘窗翻的组态设计 用户窗口用于设计和设鼹监控系统中人机交互界面，如：生成各 瓣显示蘑亟、动溅、擐警埝氆数据与爨线圈表等。 m c g s 以窗翻为单位来搭制应用系统的图形界萄，许多个不同的窗 口在用户工程中以不同的方式组合在一超，构成不同目标和类型的图 形界蕊，实现监控系统中的浆单功能和嶷体的监控谯务需要。 m c g s 豹毫搽震户密日黧强3 一? 嚣示： 第三章监控系统的设计与实现 图3 7 电梯用户窗口图 系统功襞蘩警瑟凌换熬燕瑟以及蕊羧系统功怒余令趸嚣嚣示均壹 用户窗口实现，用户可通过新建窗口和删除窗口命令、增加和删除用 户窗口。根据系统功能该系统共设有主监控画面，1 # 、2 # 和3 # 电梯档 案，l # 、2 嚣和3 # 电梯数据统诗与分辑，故障信息，故障诊断专家系统， 维修信息提示，远程连接，l 髯、2 # 和3 # 魄梯的远程潦 乍等1 8 个用户窗 口。 用户露口用来放置各种图形对象( 图元、图符、动画构件) ，不 弼斡圈形对象对应不同熬功簸。爱产遗过霜户蜜爨审鹜形对象静璃注 设置、脚本设计以及动画连接可实现特定的图形界面的显示功能、显 示效聚和动画功能。图形界谢的设计包括图形界面的设计、静态属性 鲍设毒 4 、魂态震凌豹竣专卡。凝形赛瑟的设计焉户遴过选择彝赦嚣各势 图形对象及其组台完成；静态属性的设计主要设鬻颜色、大小、网格 形式等：动态属性设计主要进行数据遣接定义，实际上将用户窗口内 用户已刨建的图形对象与实融数据库中躲数据对象建立对应关系，以 实甏数据动态显示、数蠢输入、命令发布、颜色、大小、位置落的变 化、可见度、闪烁效果、动灏等。系统运行过程中也可用数据对象的 值来驱动图形对象的状态改变，产生形象逼真的动嘲效果。 功畿强大戆绘蚕工其 工具箱及常用图符窗口用于创建图形界面和动嘲构件，如网3 - 8 ： 对象元件席 m c g s5 。l 对象元 事痒挺镰了一个庞大豹稼准謦形疼，麴控麓按镪、 指示仪表、阀门、泵、管路以及其他标准工业元件。 第二章监控系统的设计与实现 图3 8 绘图工具集 采用丰富的多媒体支持 m c g s5 1 提供丰富的多媒体支持，组态时可使用图片( b m p 或j p g ) 、 声音、动画以及视频流等形式，使组态工程更加生动逼真。 运用a c t i v e x 动画构件 组态时可运用文件播放、多行文本、格式文本、存盘数据浏览与 存盘数据处理等。 组态后的系统主监控画面窗口如图3 9 所示。 图3 - 9电梯系统监控主画面窗口 3 3 7 实时数据库的设计 从基于m c g s 监控系统的结构中可看出，实时数据库是用户系统各 个部分数据交换和数据处理的中心，通过实时数据库，m c g s 将工程的 各个部分连成一个有机的整体。实时数据库中的数据对象作为数据采 第三章蓝控系统酌莰诗与蜜瑷 集与处理、输出控制、动画连接以及设备驱动中的数据对象。 m c g s 中定义的数据对象的作用域是全局的，数据对象的各个属性 磐类鍪、菠闺、存蠢、授警等在整个运孬连缀过程中鄱绦持有效，系 统中的其它部分都能以不同形式对实时数据库中数据对藩进行操作处 理。m c g s 实时数据库中的数据对魏类型有开关型、数值趔、字符型、 事 孛型、缀对蒙等五琴孛类型。 建立实时数据库的过程也就建定义数据变量的过程。定义数据变 量的内容主要包括；指定变量的名称、类型、初始值和数据范围，确 定与变量存盘相关的参数，以及设立报警属性。 定义数据交量静方法： 分敝定义方法 在缓惑设计过程中，当需要逐接数据对壤，该数据对象若在实时 数据摩不移在，嚣系统会垂动褒示雳户逶行数摅变量有关类型、初始 值、数据范围以及存盘参数的设鬣，这样当电梯用户系统组态完成时， 系统实时数据也同时建立。如图3 一1 0 所示： 图3 1 0 电梯新数据对象定义画面 集中定义方法 在系统组态之前，整理出所脊有关电梯的数据对象，并确立其名 称、类型范围、初始值以及存盘参数。在实时数