第6章 数据处理

组态控制技术—数据处理数据处理概述在现代化的工业生产现场，由于大量使用各种类型的监控设备，因此，通常会产生大量的生产数据。这就要求构成监控系统核心的组态软件具备强大的数据处理能力，从而有效、合理地将这些生产数据加以处理，一方面，为现场操作员提供实时、可靠的图象、曲线等，以反映现场运行的状况并方便其进行相应的控制操作；同时，也需要为企业的管理人员提供各种类型的数据报表，为企业管理提供切实可靠的第一手资料。

针对以上情况，MCGS组态软件提供了功能强大，使用方便的数据处理功能。按照数据处理的时间先后顺序，MCGS组态软件将数据处理过程分为三个阶段，即：数据前处理、实时数据处理以及数据后处理，以满足各种类型的需要。6.1.1MCGS数据前处理

数据前处理是指数据由硬件设备采集到计算机中，但还没有被送入实时数据库之前的数据处理。在该阶段，数据处理集中体现为各种类型的设备采集通道处理。

在实际应用中，从硬件设备中输入或输出的数据一般是特定范围内的电压、电流等物理意义的值，通常要对这些数据进行相应的转换，才能得到真正具有实际意义的工程数据。例如，从AD通道采集进来的数据一般都为电压mV值，需要进行量程转换或查表、计算等处理才能得到所需的工程物理量。MCGS的数据前处理与设备是紧密相关的，在MCGS设备窗口下，打开设备构件，选择数据处理属性页即可进行MCGS的数据前处理组态，如图所示。数据处理属性页用鼠标双击带“*”的一行可以增加一个新的处理，双击其它行可以对已有的设置进行修改(也可以按“设置”按钮进行)。注意：MCGS处理时是按序号的大小顺序处理的，可以通过“上移”和“下移”按钮来改变处理的顺序。按“设置”按钮则打开“通道处理设置”窗口，如图所示。通道处理设置窗口MCGS系统对设备采集通道的数据可以进行八种形式的数据处理，包括：多项式计算、倒数计算、开方计算、滤波处理、工程转换计算、函数调用、标准查表计算、自定义查表计算。各种处理可单独进行也可组合进行。MCGS从上到下顺序进行计算处理，每行计算结果作为下一行计算输入值，通道值等于最后计算结果值。MCGS数据前处理八种方式说明如下。1）多项式：对设备的通道信号进行多项式（系数）处理，可设置的处理参数有k0到k5，可以将其设置为常数，也可以设置成指定通道的值（通道号前面加“!”），另外，还应选择参数和计算输入值X的乘除关系，如图所示。设置多项式处理参数2）开方：对设备输入信号求开方运算。3）滤波：也叫中值滤波，本次输入信号的1/2+上次输入信号的1/2。4）工程转换：把设备输入信号转换成工程物理量。如对设备通道0的输入信号1000~5000mV（采集信号）工程转换成0~2Mpa（传感器量程）的压力量，设置如图所示。工程量转换窗口5）函数调用：函数调用用来对设定的多个通道值进行统计计算，如图所示，包括：求和、求平均值、求最大值、求最小值、求标准方差。此外，还允许使用动态链接库来编制自己的计算算法，挂接到MCGS中来，达到可自由扩充MCGS算法的目的。需要指定用户自定义函数所在的动态链接库所在的路径和文件名，以及自定义函数的函数名。函数调用窗口6）标准查表计算：标准查表计算包括八种常用热电偶和Pt100热电阻查表计算，如图所示。Pt100热电阻在查表之前，应先使用其它方式把通过AD通道采集进来的电压值转换成为Pt100的电阻值，然后再用电阻值查表得出对应的温度值。对热电偶查表计算，需要指定使用作为温度补偿的通道（热电偶已作冰点补偿时，不需要温度补偿），在查表计算之前，先要把作为温度补偿通道的采集值转换成实际温度值，把热电偶通道的的采集值转换成实际的毫伏数。标准查表计算

7）自定义表计算：自定义查表计算处理首先要定义一个表，在每一行输入对应值；然后再指定查表基准。MCGS规定用于查表计算的每列数据，必须以单调上升或单调下降的方式排列，否则，无法进行查表计算。查表基准是第一列，MCGS系统处理时首先将设备输入信号对应于基准（第一列）线性插值，给出对应于第二列相应的工程物理量，即基准对应输入信号，另一列对应工程物理量（传感器的量程）。6.1.2MCGS实时数据处理实时数据处理是在MCGS组态软件中对实时数据库中变量的值进行的操作。MCGS系统对实时数据的处理主要在用户脚本程序和运行策略中完成。MCGS组态软件中的脚本程序是一种类似普通Basic语言的编程脚本语言（Script语言），但与Basic相比，操作更为简单，可以用来编制某些复杂的多分支流程控制程序。利用脚本程序中的三个最基本的程序控制语句（赋值语句、条件语句和循环语句），以及系统提供的各种系统函数和系统变量，可以完全满足用户的实际需要，设计出理想的控制系统。用户脚本程序可以嵌入到MCGS组态软件的许多部件中，包括：1）在运行策略窗口嵌入到脚本程序策略块中；2）在主控窗口嵌入到菜单的脚本程序中；3）在用户窗口嵌入到按钮控件的脚本程序中；或嵌入到窗口属性中的启动脚本、循环脚本以及退出脚本中；或嵌入到窗口及各个控件的事件组态中；MCGS脚本程序中不能自定义变量，但可以把实时数据库中的数据对象当作全局变量。与使用普通的变量一样，用数据对象的名字直接读写数据对象的值。如：IFADdat0>100THENDODat1=0ELSEDODat1=1ENDIF假定ADdat0是实时数据库中的一个数值型数据对象，它与模拟量输入（AD）接口板的0号通道建立了连接；DODat1是实时数据库中的一个开关型数据对象，其与数字量输出板（DO）接口板的1号通道建立了连接。那么，上段程序的含义是：当AD板0号通道采集进来的数据（经参数转换后）大于100时，DO板的1号通道关闭（输出低电平）；反之，DO板的1号通道打开（输出高电平）。6.1.3MCGS数据后处理功能数据后处理则是对历史存盘数据进行处理。MCGS组态软件的存盘数据库是原始数据的集合，数据后处理就是对这些原始数据进行修改、删除、添加、查询等操作，以便从中提炼出对用户有用的数据和信息。然后，利用MCGS组态软件提供的曲线、报表等机制将数据形象的显示出来。MCGS组态软件中的数据后处理，其本质上是对MCGS历史存盘数据库的处理，使用MCGS组态软件提供的各种数据库处理功能，例如：存盘数据提取、存盘数据处理、修改数据库等，将MCGS存盘数据库中的历史数据加以提炼，得到对用户真正有用的数据和信息，然后，通过历史曲线、历史表格、Excel报表输出以及存盘数据浏览等功能将这些数据和信息形象地显示或打印出来。MCGS组态软件的数据后处理中，用于数据处理和数据显示的构件及各自实现的功能为：1）动画构件：历史曲线MCGS历史曲线构件用于实现历史数据的曲线浏览功能。运行时，历史曲线构件可以根据指定的历史数据源，将一段时间内的数据以曲线的形式显示或打印出来，同时，还可以自由地向前、向后翻页或者对曲线进行缩放等操作。2）动画构件：历史表格MCGS历史表格构件为用户提供了强大的数据报表功能。使用MCGS历史表格，可以显示静态数据、实时数据库中的动态数据、历史数据库中的历史记录以及对它们的统计结果，可以方便、快捷地完成各种报表的显示和打印功能；在历史表格构件中内建了数据库查询功能和数据统计功能，可以很轻松的完成各种数据查询和统计任务；同时，历史表格具有数据修改功能，可以使报表的制作更加完美。3）动画构件：存盘数据浏览MCGS存盘数据浏览构件可以按照指定的时间和数值条件，将满足条件的数据显示在报表中，从而快速地实现简单报表的功能。4）动画构件：条件曲线MCGS条件曲线构件，能够以曲线的形式，将用户指定时间、数值以及排序条件的历史数据库中的数据显示出来。5）策略构件：Excel报表输出MCGSExcel报表输出构件用于对数据进行处理并生成数据报表，通过调用MicrosoftOffice家族中Excel强大的数据处理能力，把MCGS存盘数据库或其它数据库中的数据进行相应的数据处理，以Excel报表的形式保存、显示或打印出来。6）策略构件：修改数据库在工程应用中的某些情况下，数据库的某段特定的数据需要做一些修改，当需要修改的数据量较大时，使用存盘数据浏览构件来逐行修改数据库的数据记录是很费时费力的。为此，MCGS组态软件中的“修改数据库”策略构件，可以对MCGS的实时数据存盘对象、历史数据库进行修改、添加，以提高工程中数据后处理能力。7）策略构件：存盘数据拷贝使用MCGS策略构件中的存盘数据拷贝构件，可以实现数据库之间的数据表的拷贝。8）策略构件：存盘数据提取存盘数据提取构件把Mcgs存盘数据按一定条件从一个数据库提取到另一个数据库中，或把数据库内的一个数据表提取到另一个数据表中。9）策略构件：存盘数据浏览可以对历史数据进行“所见即所得”的浏览、修改、添加、删除、打印、统计等数据库操作。4.1.4MCGS实时数据存储1.MCGS数据存贮方式在工程应用中，常常需要把采集的数据存储到历史数据库中，以便日后查询和打印报表。MCGS把实时数据的存储作为数据对象的属性，封装在数据对象内部，由实时数据库完成存储操作。实时数据的存储有三种方式：按变化量存储、定时存储和在运行策略中按特定条件控制存储。按变化量存储方式适用于单个类型的数据对象（组对象除外），运行时，实时数据库自动检测对象值的变化情况，当变化量（与上一次存盘数据比较）超过设定值时，即将本次的检测值存盘。组对象包含有多个其它类型的数据对象，不能按变化量存储。实际应用中，一般都要求能记录一组相关的数据在同一时刻的值，因此组对象可以采用定时存储方式，按照设定的时间周期，定时存储所有成员在同一时刻的值。按变化量存储和定时存储两种方式的设定，在数据对象属性对话框中完成。利用运行策略中数据对象操作构件的存盘操作功能，可在运行过程中向实时数据库发出信息，通知实时数据库把指定数据对象的值进行存储处理。用户可通过对运行策略块的组态配置来实现各种自动、手动或有条件控制的存盘功能。2.MCGS存盘数据库类型MCGS缺省使用MicrosoftAccess数据库作为历史存盘数据库，用数据库技术来管理和维护存盘的数据，存盘数据库的文件名和路径在主控窗口属性中设定，系统运行过程中，MCGS自动进行数据存贮操作。这对用户数据的开放式管理是一种非常有效的方式。但是，使用Access数据库也受到该数据库本身特性的制约，特别地，当用户工程的存盘数据量很大或需要存贮很长时间内的数据时，使用Access数据库就会因数据库文件过大而导致性能的下降。针对上述情况，MCGS提供了数据存盘备份机制，将历史数据以多个平面文件的形式存贮在硬盘的指定位置上。使用数据存盘备份机制，具有下列的优点：可以保存海量数据，数据量只受硬盘大小的限制；可以将指定时间段内的历史存盘数据，恢复到主存盘数据库中，以方便对历史数据的处理；历史曲线等构件可以直接浏