1 引言

能源問題是現在社會所面臨的重大問題。過去，小區供熱普遍是采用供熱公司的鍋爐把水加熱然后送到小區的用戶家中，而小區的用戶有時會私自放走熱水，從而導至鍋爐內的水量不足，這樣會帶來一定的危險。面對此種情況，就出現了換熱器，由于換熱器在運行過程中要對各個節點的溫度與壓力進行監測。從而來控制執行機構，如果全部采用人工值守的方式，會帶來人力物力的巨大浪費。為了減少換熱站的人員值守，提高工作效率，從而開發了此監測軟件。

近此年來上位機開發平臺出現了很多，而美國NI公司的labview開發平臺更為出色，它主要是應用在虛擬儀器以及測試監測行業，它最大的優點在于，它集成了多種儀器的驅動，以及市場上絕大多數PLC的通信協議，開發效率快，程序模塊化，運行穩定，因而被廣泛的應用于測控領域。

2 系統概述

美國NI公司的labview主要是一款基于圖形化編程語言的開發工具，由于它采用的是圖形化編程語言，與傳統的Visual C++、Visual Basic等編程工具不同，labview更易于開發維護。對于硬件部分主要采用西門子PLC，西門子PLC的優點在于支持多種通信協議，系統穩定，性能質量好，市場占有率最高。

此軟件采用多線程技術，將軟件的顯示存儲設置等部分與硬件設備的通信驅動部分分線程執行。這樣將會大大的提高通信效率與存儲效率。

在硬件設備的通信方面，NI公司提供了NI OPC SERVERS服務器，通過對此服務器的配置，從而實現與PLC的通信，此系統的通信協議采用了modbus通信協議，目前，支持modbus的廠家超過400家，支持modbus的產品超過600種，這樣大大的提高了軟件的通用性，而且modbus是標準、開放、免費、可靠性強的，不會出現侵犯知識產權問題，并支持多種電氣接口，如RS232、RS485等。

在軟件存儲顯示設置部分，其中存儲部分采用的是ACCESS數據庫存儲監測的數據，它可以提高數據的存儲量，而且快速的進行數據檢索分析。而labview中提供了Database tools工具包，可以有效的將軟件與數據進行接口連接。設置部份的參數存儲采用ini格式文件存儲。

3 實現方法

3.1 系統結構

換熱器采集監控系統主要由PPC-179T型研華工業平板計算機、西門子S7-200PLC、EM231溫度模塊、EM235模擬量采集模塊、西門子變頻器、PT100型熱電阻、西門子壓力傳感器與變送器構成，此系統采用閉環控制，通過變頻器對水泵進行轉速的調節，有效的達到了節能的效果。采用LabVIEW 2009開發系統監控軟件，在Windows XP操作系統下運行。上位機與PLC通信采用modbus-RTU通信方式。

3.2 軟件框架

此軟件主要采用多線程方式，在程序中采用了兩個while循環，其中一個while循環用于數據采集通信使用，另一個while循環用于數據的存儲與參數設置，這樣可有避免數據采集過快，而通信過慢導致的數據丟失問題。同時在編程中使用到了事件結構，這樣可有效的節省系統資源。

程序中采用了子VI調用的方式，主程序框圖與子vi如圖2所示。這樣使主程序看起來更加層次化，潔簡化，其中主要包括以下子VI ：參數設置.vi、GetDBpath.vi、save.vi、Search VI.vi、流量界面.vi；主界面vi為主程序，通過它來調用所有子vi；其中GetDBpath.vi主要用于自動獲取當前文件路徑，save.vi用于數據庫的存儲功能，Search VI.vi主要用于數據庫查詢功能。

3.3 數據通信

系統通信物理接口采用RS485接口，軟件通信協議采用modbus-RTU通信協議，將labview做為主站，PLC做為從站，從站地址設為3；在labview通信應用上，它所自有的NI OPC SERVERS集成了標準modbus通信協議。

其中對于NI OPC SERVERS的設置方法：跟據實際情況將COM口設置為當前使用的口，波特率采用9600Kbs，數據位為8位，停止位為1，校驗設置為None，模式為Modbus，ID號為1，十進制位。

在變量設置方面，主要采用的是字的形式，跟據PLC所提供的modbus地址進行設置，PLC Modbus從站指令支持以下地址：00001至00128對應輸出點Q0.0—Q15.7，10001至10128對應輸入點I0.0—I15.7，30001至30032對應模擬輸入寄存器AIW0至AIW62，40001至04XXXX對應保持寄存器V區。

當設置好OPC服務器后，將服務器中的IO與程序建立鏈接，方法如下：首先在項目中新建選擇I/O Server，進入創建I/O服務器后，選擇OPC Client選項，入進到I/O服務器參數設置對話框，將變量刷新時間改為100ms，此時完成I/O Server的創建。其次進行約束變量的創建，創建時依次將項目展開，將V03與發V05添加到已添加變量當中。此時，完成通信部分的設置并可以使用所創建的共享變量。經過實際現場測試，采用這種通信方式，每讀寫一次操作平均控制在300ms，大大的提高了通信響應時間，足夠滿足現場監視的的要求。

3.4 數據存儲與查詢

在數據存儲本軟件采用的是ACCESS數據庫，編程過程中主要應用到Database tools工具包，其中包括以下模塊：

在原程序中，為了使軟件具有良好的可移植性，所以制做了自動控制獲取文件路徑子VI，并同時可以自動對數據庫進行鏈接，主要實現方法如圖5所示。

3.5 信號采集與控制

在信號采集使用PT100型熱電阻，連接到EM231溫度模塊上，由于溫度的變化，從而導致電阻值的變化，溫度采集模塊通過阻值的變化計算出溫度值，壓力采集模塊，實際就是將壓力傳感器經變送器后得到的0-5V模擬信號送入EM235模擬量采集模塊，通過編寫內部標定程序，從而得出系統中各測量點的壓力［4］。在程序中，通過對這些信號量的比較，從而對變頻器輸出頻進行調節，從而有效的調節水泵的轉速。本系統在信號采集方面，采用了多點采集的方法，這樣更有利于根據實際工況來調整信號采集位置，分別在一次入水口，一次回水口，二次入水口，二次回水口等位置分別進行溫度與壓力的采集。

當系統壓力低于設定值時，系統會自動調整水泵轉速，加快系統的補水，反之當系統力力高于設定值時，系統會停止水泵，將泄壓閥開啟，排水減小系統水壓。

3.6 實際應用

在實際應用中，本監控軟件主要分為：流量查看界面，參數設定界面，數據查詢界面，在實際項目中安些功能都是最為實際的應用功能，很多情況下巡檢人員與設備管理人員都用到這些功能。

4 結束語

NI公司的LabVIEW開發平臺使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。它可以更直觀的體現出程序的設計結構，而且較傳統代碼形式的編程，更容易學習，更具有高效性，它是今后測控行業的方向。它簡化了與各種儀器控制器設備的通信方法，省去了很多的底層驅動編寫。LabVIEW程序更加模塊化與層次化，它可以獨立運行或作為SubVI子程序，用戶可以根據需求來進行擴展，實現程序模塊化。在界面方面，LabVIEW控制選板中內置數百個用戶界面對象，可方便的讓開發者設計出更專業的用戶界面。通過整個設備在現場的運行情況來看，采用LabVIEW開發的上位機監控軟件，運行可靠，現場維護簡潔等好處。