HMIBuilder 3.2分布式工业组态软件

产品信息

1.HMIBuilder系统概述 
　　基于工业以太网，通过创新的软总线技术，HMIBuilder3.2推出了强大的分布式网络功能，主要表现在：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。上图是基于HMIBuilder 的人机界面分布式监控系统的架构图。其中，本地管理现场是以HMI 系统为核心的控制和执行部分。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。

　　针对实时数据可以实现数据分享和数据集中，如下图，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。
 

实时数据分享模式1

实时数据集中模式2

　　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。

　　同时，根据组态配置，实现分布式存盘服务器、告警服务器、校时服务器和双机双网冗余功能。

分布式存盘服务器

分布式告警服务器

分布式校时服务器

自动双网冗余功能

　　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。

Web Server功能

　　HMIBuilder是一套分布式的工业组态软件。它界面友好、操作方便、功能强大，并且结构容易扩充。它采用模块化设计，包含了以下几个子模块：工程制作模块HMIMaker、实时处理模块SCADA、窗口监控模块View、脚本组态模块ScriptDebugger、告警浏览模块AlarmViewer。这几个模块相互配合，形成一个整体，满足用户的需求。其功能描述如下：

1.较强的分布式网络功能(C/S结构)。在一台上对数据库、报表模板、图形的修改会自动更新到网上的其它节点，实现协同工作。在任意时刻，所有节点的信息（实时告警、实时数据、控制操作信息等）能保持一致，在任意节点上都可查看曲线、报表、告警等信息。
2.双网、双机、双通道的冗余热备份，为系统的安全运行提供最大的保障。
3.可作为网关，支持对外的数据接口，可进行数据转发。
4.Web Server功能支持通过广域网/城域网/局域网动态浏览工程画面，能穿越大多数的防火墙与路由器。
5.强大的绘图工具。完全的矢量绘图，在缩放时不会失真。支持第三方图库，支持图元的移动、伸缩、旋转，具有丰富的数据表现形式，能够完成各种动画，实现逼真的效果。支持鼠标动作，实现与用户的交互。
6.100%的数据完整性，包括各种告警信息、数据的存储，并提供多种手段予以查询。支持各种商业数据库软件，如SQL Server、Sybase、Excel等。
7.提供了自定义报表功能，能够按照用户的要求制作出任意格式的报表。并且报表还可以支持7种统计图表。
8.方便的数据配置，实现表单式的数据配置功能。
9.分级授权的用户机制，拥有不同权限的用户可以进行不同的操作，例如控制操作、修改报表、修改画面、创建用户等。
10.强大的内嵌脚本语言，易于掌握，可以实现各种复杂的控制算法和计算功能。并且提供出色的脚本语言调试工具，具有单步跟踪和变量查看功能，帮助定位错误、快速开发。
11.适用于各种规模的MMI和SCADA解决方案。

2.系统安装需求
2.1.硬件需求
　　HMIBuilder组态系统通用版本，要求在CPU为PⅢ800以上的工控机或兼容机上运行，计算机的配置要求为：
内存：依操作系统的不同，罗列如下
Windows 9X操作系统时内存应>= 64MB；
Windows 2000以上操作系统时系统内存应>= 128MB，推荐使用256MB；
显示：Windows兼容显卡，显存>= 1MB，分辨率>= 640x480。显示器最少256色模式，推荐VGA、SVGA模式；
并行口或USB口：用于插入加密狗；
硬盘：HMIBuilder占用的硬盘空间为60M。
提示：目前客户购买的标准配置的工控机、兼容机等机型，完全满足HMIBuilder的运行要求。
2.2.操作系统需求
　　HMIBuilder组态软件可运行在WINDOWS 98第二版、WINDOWS 2000、WINDOWS XP、WINDOWS 2003、32位WINDOWS VISTA和WINDOWS XP Embedded等操作系统。

3.系统操作简介
3.1.分布式设置
　　HMIBuilder节点有3种网络形式：单机、单网和双网。如果整个系统只需要一个后台机，那么可以选择单机形式，此时将不启动网络属性。

　　单网适用于比较大一些的项目，比如电力远动等，此时多台计算机组成网络进行工作，每台计算机分别承担一定的功能，实现负荷分担。

　　如果对系统的安全性要求很高，则可以选用双网，此时SCADA节点连接到两个网络上。当其中一个网络出现故障时，另外一个冗余的网络会继续处理各种实时任务，保证系统的正常运行。当选择双网时，需要注意两个网络的IP地址选择不同的网段，比如A网设置为192.168.xxx.xxx，则B网最好设置为10.75.xxx.xxx。如果两个网络都在一个网段，则冗余备份功能不能正确运行。

　　SCADA可以作为WebServer，使得用户可以通过浏览器来访问HMIBuilder的数据，要实现WebServer功能，除了配置WebServer的IP地址外，还需要设置浏览器页面显示的首页。SCADA自身就是一个HTTP服务器，当设置为Web服务器后，每次SCADA启动时都会自动启动该服务器。

a,首先打开SCADA，在其系统配置界面中，选中<本机为网关/WebServer>，并配置其IP地址和要发布的首页。
注意：网关的IP地址应该是本机的IP地址。如果启用了域名系统，则此处可以填充本机对应的域名，比如花生壳的域名：vicp.HMIBuilderinfo.net，系统会自动解析该域名。
b，设置完毕后，在另一台计算机上(局域网或广域网均可)启动IE浏览器，输入地址如下：
192.168.1.100/default.htm，如果使用动态域名解析系统，则如下：vicp.HMIBuilderinfo.net/default.htm。正常会打开需要下载安装HMIBuilder Web控件画面，下载安装即可。
注意：还有另一种方式就是，在咱们安装的HMBuilder相关目录即D:\HMITECH\HMIBuilder2.1\Out\wwwroot下面直接安装
HMIBuilderWebCtrl.exe也可
c，处理完毕直接打开192.168.1.100进行画面的浏览。
数据刷新和中断超时是对网络中的连接情况进行设置，对于局域网，一般数据刷新时间为300ms，中断超时为8s就可以了。对于广域网，因为带宽等原因，应该将数据刷新时间和中断超时时间都加长，数据刷新时间可以是3000ms，中断超时是16s。

 
3.2.HMIBuilder分布式节点类型介绍
　　HMIBuilder节点目前分为以下几种（以后还可以扩充）：后台机/工作站、存盘服务器、告警服务器、校时服务器。每一种类型都处理一类特定的工作，每一个节点都可以配置成几种类型的统一体（但后台机或工作站是必需的）。比如：一个HMIBuilder节点可以配置成后台机，同时还可以作为存盘服务器工作。从配置界面上可以看到，这几种类型都可以设置成主用（A）和冗余（B）两种,也就是说，每一种类型都可以是有备份的。如果整个网络中只有1个节点（或只是单机时），可以将这些功能集中在一起。对节点类型的修改会自动生效，并通知到全网的其它节点。

设置方法
1、IP设置
选择单网，IP设为同一网段
2、后台机、工作站的选择
如果连实际设备设置为后台机A，不连设备为工作站
3、给节点命名
节点名称不能相同

注意事项：
　　建立分布式架构后，如果各节点SCADA系统在运行，则对系统中的变量、画面进行配置，会自动的更新全网，不必对每个节点手动进行更新。如果只需要对本节点进行调整，可以关闭本节点的SCADA系统后再进行修改。

后台机/工作站
　　后台机负责对底层设备I/O的访问，并将底层设备（如PLC）传递的数据按照通讯协议进行解释处理，并更新到实时数据库中。同时，将这些实时数据通过网络传送到其它节点，更新这些节点的实时数据库。当用户需要控制设备时，后台机将控制命令按通信协议进行解释并下发到设备。

　　工作站的负荷较小，它不负责对底层设备的访问，而只是被动的接受从其它的后台机传送过来的实时数据，并对本节点的实时数据库进行更新。

　　后台机/工作站节点类型是最普通的节点类型，它是SCADA节点的基础。任何一个节点，首先必须先是后台机或工作站，然后才可以加入其它功能，比如存盘等。原因很简单，只有有了实时数据，这些功能才有效。

存盘服务器
　　存盘服务器定时的将实时数据库中的数据保存到历史数据库中，以备查询之用。报表、曲线等功能模块都通过存盘服务器来获取自己需要的数据。

　　第三方程序可以通过网络对存盘服务器发出申请，存盘服务器根据申请返回相应的存盘数据供第三方程序使用。

告警服务器
　　告警服务器负责存储各类报警信息到历史数据库中，并提供对报警事项的分类查询的功能。一般来说，由AlarmViewer来查看存储的历史报警，实时的报警事项可通过AlarmViewer和告警条来查看。

校时服务器
　　对网络中的SCADA节点进行对时工作，使得全网的节点时间上保持统一。这种功能对于单机版无效，并且也不会更新Web节点的系统时间。

　　前面对HMIBuilder节点的类型已经进行了描述，共四种：后台机A/后台机B/工作站、存盘服务器A/存盘服务器B、告警服务器A/告警服务器B，如下图所示

 　　节点名称是用来标识一个特定的节点，这个标识应该是系统内唯一的，比如“host”、“webserver”等。如果是冗余系统，则互为冗余的节点要采用同一个节点名，只是在节点类型上予以区分。
根据设置，SCADA的不同类型的节点在启动时会分配相应的任务，比如只有存盘服务器才会存盘，而没有配置该属性的节点将不会保存历史数据。当没有存盘属性的节点需要查看历史数据时，会通过网络与具有存盘属性的节点联系，申请存盘数据。

SCADA运行时的工作窗口如下：

   其中以列表的形式给出了当前网络中所有节点的配置信息。

 
4.系统创新和效益分析
4.1.软件效益分析

经济效益分析：
　　纵横科技推出的HMIBuilder分布式组态软件分为3个版本：网络版、通用版和嵌入版。 网络版和通用版运行在Windows标准平台，嵌入版运行在HMITECH嵌入版平台。纵横科技集团以北京、上海、西安为轴心，形成覆盖全国的销售体系，提供软硬一体化系统级解决方案，包括标准HMIBuilder分布式平台配合纵横的工控机、人机界面硬件平台，以及软硬件行业定制产品系统和国家级行业重点工程建设项目平台，获得了年1亿元人民币的销售业绩。

社会效益分析：
　　HMIBuilder软件及其定制产品已经应用到石化、油田、电力、交通、楼宇、农业等各个行业。我们给石化行业、物联网行业定制的产运销实时数据采集和展示平台，为中铁物资提供的软硬一体化库区和加油站点监控网络系统平台，为农业提供的大田灌溉系统、温室控制系统、潮汐灌溉系统和水稻芽种生产线系统平台。为电力系统，提供国家电网高压充油电缆油压监测系统、电力无功补偿CAN总线监控和综合自动化系统、太阳能发电逆变器监控系统、高压变频监控系统等。HMIBuilder分布式组态软件，已经在各个行业广泛应用：为各个行业提供监控系统平台，保障系统稳定运行，统筹信息联网供给，均衡使用，避免供给总量不足和供给制度不合理，高效算法预见系统问题，防患未然，统筹管理，调剂错峰，变频调节，节能降耗，整合能源的产供销信息实时展示，达到扁平管理，掌控全局的目标。

4.2.软件创新点
　　基于现场总线通讯技术，提供全面的现场总线设备的通讯支持，研究和分析工业以太网和无线网络技术，不断突破。HMIBuilder支持CAN总线、Profibus总线和主流可编程控制器通讯，比如OMRON Host Link、AB DF1、Siemens PPI和MPI协议等。

　　分布式控制体系：提出基于以太网的软总线技术，实现分布式组态，和分布式监控，负荷分担，资源共享。HMIBuilder实现了网络冗余、计算机控制冗余、控制器协议通讯冗余，实现了分布式节点运行，自动监视节点状态，界面和通讯配置的组态结果节点自动更新，实现了实时数据库分布式远程控制和远程更新。所有这些分布式功能通过简单配置即可实现。

　　软硬一体化系统解决方案：软件平台的研发和产品定型的基础是硬件平台的研发，软件系统应用推动HMITECH硬件的研发。纵横科技的CAN总线通讯技术，涵盖主流CAN通讯卡，同时支持HMITECH自主研发的CAN总线人机界面。