作者：盧春利 指導：董立華
北京昆侖縱橫科技發展有限責任公司
1.1 引言
HMIBuilder組態軟件已經成功應用于電力、石油、樓宇、交通和工廠自動化等領域的數據采集與系統監控。HMIBuilder通用系統是一套工業分布式組態軟件平臺，可以運行在自動控制系統監控層一級的PC-based平臺，使用靈活的組態方式，為用戶提供快速構建工業自動控制監控系統。HMIBuilder組態軟件不僅能支持各種工控設備和常見的通信協議，而且提供了分布式網絡數據管理功能。本文主要是總結HMIBuilder系統的分布式模型、分析軟件分布式特點、以及分享基于HMIBuilder的人機界面分布式監控實例。
1.2 HMIBuilder分布式模型分析
- 1. 實時信息共享（針對View）
模式一：
圖1.2.1 實時信息共享模式一
“黑色實線”為設備實際連接線路。
紅色部分為兩個節點(Node1，Node2)，
節點中PLC1和PLC2為硬件設備虛擬映射。
圖解：數據信息流的走向表明PLC1和PLC2通過現場總線分別傳輸給PC （Node1）和PC （Node2），兩臺PC分別安裝HMIBuilder組態軟件，PC（Node1）通過工業以太網將PLC1數據傳輸給PC（Node2），同時PC（Node2）將PLC2數據傳輸給PC（Node1），從而達到實時信息共享，兩個節點可以分別通過HMIBuilder中View模塊進行顯示
模式二：
圖1.2.2 實時信息共享模式二
圖解：節點1和節點2不做顯示，而是通過節點3進行顯示
- 2. 歷史數據存儲
模式一：
圖1.2.3 歷史數據存儲模式一
圖解：兩個節點可以分別作為存盤服務器對PLC1和PLC2的數據進行存儲
模式二：
圖1.2.4 歷史數據存儲模式二
圖解：兩個節點均不做數據存儲，而是將節點3作為存盤服務器進行數據存儲
- 3. 告警信息
模式一：
圖1.2.5 告警信息模式一
圖解：與歷史數據存儲同理。
模式二：
圖1.2.6 告警信息模式二
圖解：與歷史數據存儲同理。
- 4. 校時
圖1.2.7 校時
圖解：節點1在HMIBuilder中設置為校時服務器，系統當前時間傳輸給HMIBuilder，HMIBuilder通過工業以太網將信息傳輸給其他節點，在其他節點上HMIBuilder將信息傳輸給系統，從而達到與節點1時間同步。
- 5. 雙網冗余
圖1.2.8 雙網冗余
圖解：需要在HMIBuilder中設置A網和B網的IP地址和掩碼。注意這兩個網絡應分屬不同的網段，比如A網如果是192.168.x.x，則最好設置B網為10.x.x.x。
- 6. Web瀏覽
圖1.2.9 Web瀏覽
圖解：HMIBuilder本身內嵌Web服務器，將節點3設置為Web服務器，在其他節點上可以通過局域網瀏覽器比如IE查看節點3的畫面，HMIBuilder的Web服務器支持Internet和Intranet，廣域網客戶端通過IE查看節點3的畫面。
1.3 HMIBuilder分布式特點分析
- 1. 分布式管理、組態和監控
如下圖所示：
圖1.3.1 分布式網絡架構圖
- a，網絡架構中，節點可按照功能分類，實現分布式架構。可以作為后臺機、工作站、存盤服務器、報警服務器
- b，多個后臺機和工作站，實現負荷分擔。
- c，根據IP劃分，實現多層監控架構。
- 2. 軟總線技術應用
如下圖所示：
- a，由HMIBuilder SCADA模塊，通過工業以太網，將各物理節點連接起來，形成軟總線。
- b，各節點位于軟總線上，每個節點運行的各功能模塊彼此是沒有差別。
圖1.3.2 軟總線技術應用
- 3. 支持Web瀏覽
- a， 內嵌支持WebServer，允許用戶通過瀏覽器來查看HMIBuilder的工作畫面，并且畫面、功能與本地組態軟件運行的畫面和功能沒有差別。
- b，支持局域網、廣域網IE瀏覽，可以穿越防火墻。
1.4 HMIBuilder分布式監控實例
基于工業以太網，通過創新的軟總線技術，HMIBuilder強大的分布式網絡功能表現在：通過方便靈活的、直觀的用戶交互組態配置，支持多種網絡拓撲結構，支持多種類型網絡節點，輕松實現數據共享、系統負荷分擔、多種冗余備份等功能，完成分布式組態和監控，實現高可靠性的實時監控和歷史信息網絡共享。
在工業自動化控制現場SCADA系統中，我們可以分為現場采集層、現場控制層、本地操作層、中心管理層，層間都有網絡進行連接。人機界面處于現在的管控一體化現場的核心位置，連接現場總線，完成總線邏輯控制系統上層的現場操作和管理，同時，負責將現場數據匯總后，將中心管理層關心的數據上傳。同時，隨著工業以太網的廣泛應用，SCADA系統的網絡化成為趨勢，為分布式帶來應用的環境。
圖1.4.1是基于HMIBuilder的人機界面分布式監控系統的架構圖。其中，本地管理現場，以HMI系統為核心，得控制和執行部分。然后，通過現場管理層，也就是桔黃色模塊部分，依據采用分布式監控軟件HMIBuider的軟總線技術，配備不同的網絡節點，負荷分擔，將多個本地現場進行管理。然后，我們在分布式系統中，將某個節點配置為HMIBuilder Web Server，從而實現遠程的IE瀏覽控制。
圖1.4.1 HMIBuilder分布式監控系統架構圖
1.5 結束語
HMIBuilder分布式網絡架構得到業界專家的廣泛認可，其可靠性、穩定性在工業自動化領域的深入應用已被明證。