1 引言
隨著我國信息化技術的發展以及安全生產要求的提高，我國大多數煤礦企業生產過程中都采用了各種各樣的煤礦監控系統，這些系統在保障煤礦安全生產方面發揮重要的作用。然而實際情況中，常常出現控制工程人員缺乏計算機專業知識，而計算機專業人員又缺乏控制工程現場操作技術和經驗的矛盾，極大地阻礙監控系統工作效率的提高，這種矛盾由于工控組態軟件的出現而得以解決。
工控組態軟件作為一種用戶無需改變運行程序原代碼的軟件平臺工具，為實現工業控制免去大量煩瑣的編程工作，在各個工控領域逐步展現其獨特的優勢，并技術日趨成熟。近年來，工控組態軟件被逐漸應用到煤礦監控系統中，收到良好的效果。世紀星是國內比較流行且運行比較可靠的幾種工控組態軟件之一，本文分析了基于世紀星的煤礦監控系統的體系結構。
2 組態軟件簡介
監控組態軟件是面向監控和數據采集的軟件平臺工具，具有豐富的設置項目，使用方式靈活，功能強大。監控組態軟件最早主要解決人機圖形界面問題，由于它的快速發展，實時數據庫、實時控制、SCADA、通信及聯網、開放數據接口和對I/O設備的廣泛支持已經成為它的主要內容。組態軟件的最突出特點是實時多任務，例如：數據采集與輸出、數據處理與算法實現、圖形顯示及人機對話、實時數據的存儲、檢索管理和實時通信等多個任務要在一臺計算機上同時進行。而各個任務模塊按一定規則互相搭配組成一個高度模塊化的軟件系統。
其中，實時數據庫是整個監控組態環境數據處理和管理的核心。組態軟件通過數據采集模塊從現場設備獲得實時數據，經過必要的加工后，可實現以下功能：
1）實時數據以圖形、動畫等方式直觀地顯示在計算機屏幕上；
2）控制數據被送到I/O設備，對執行機構實行控制或調整控制參數；
3）存儲歷史數據，對歷史數據檢索請求給予響應，還可按要求打印歷史報表；
4）以聲音、圖象的方式將報警及時通知操作人員，并記錄報警信息，以備檢索。
此外，工控組態軟件提供一套完善的安全機制，用戶能夠自由組態控制菜單、按鈕和退出系統的操作權限，只允許有操作權限的操作員對某些功能進行操作，防止意外地或非法地關閉系統、進入開發系統修改參數或者對未授權數據進行更改等操作，保證系統的可靠性和穩定性。
世紀星組態軟件是一套用于快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件，它能在基于Microsoft 32位Windows平臺上運行，通過對現場數據的采集處理，以動畫顯示、實時曲線、歷史曲線、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案。世紀星具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能和高可靠性等特點，在自動化領域有著廣泛的應用，系統穩定可靠。
3 基于世紀星的煤礦監控系統結構
目前，國內外煤礦監控系統的產品繁多，但系統體系結構基本相同，大致可分3層。
物理層——不同的傳感器將被測的物理量轉換成所需的電信號，同時，相應的執行器或執行機構按照分站或中心站發出的控制指令來控制設備的動作，這兩個作用是整個系統的基礎；
數據采集與傳輸層——數據由分站采集，經由分站主傳輸電纜傳輸，最終完成和主機之間的通信；
信息處理層——由計算機、打印機、顯示器、模擬屏、繪圖儀等組成，主要任務是接收處理信息，并通過打印機、CRT、模擬屏顯示和輸出必要的數據和信息，還可接收其它中斷傳輸信息，對整個系統進行必要的生成操作，另外還可向上一級計算機聯網。
世紀星處于信息處理層，負責信息處理和顯示，以及與向上一級計算機的聯網。
4 實現方案
以某煤礦監控系統為例，介紹一種基于世紀星組態軟件的煤礦監控系統的實現方案。
該監控系統有5個分站，每個分站都配有一套世紀星組態軟件和SQL Server數據庫。各分站除了要完成對本站數據的處理、顯示、存儲等任務外，還要將配置文件和實時數據通過網絡傳輸給總站世紀星監控軟件，以便總站能同時查看各礦的實時數據、報警情況、歷史曲線等信息。計
硬件系統由各種傳感器(CH4、CO、F、T、P、FM等狀態)、分站、各種控制設備、地面中心站、傳輸線路組成。計
軟件系統由世紀星組態軟件組成。首先在組態環境下設計應用程序，再于運行環境下運行程序。具體分以下幾個步驟：
1）圖形界面設計
世紀星提供了豐富的繪圖控件，可完成各種圖形(如儀表盤、柜，實時曲線，歷史曲線，報表，各種參數分布圖等)的設計，用戶可以設計自己的圖形界面。
本系統上位機的主要界面設計為：數據顯示主界面(包括模擬量窗口、數字量窗口、控制量窗口等)、報警窗口、實時曲線窗口、歷史曲線窗口和系統登陸窗口。各界面之間可以互相切換。
2）數據結構設計
世紀星數據庫管理功能強大，可通過各種內部函數、運算符、腳本程序對實時采集的數據進行處理，并提供數據瀏覽、各種曲線及報表等功能構件，對存盤數據庫的數據進行查詢操作，同時可以掛接外部數據庫，實現ODBC接口實時調用，可以和SQL Server、Oracle、Access等數據庫相連。
本系統采用世紀星與外部SQL Server數據庫相連的方法，各分站和總站可以同時對各個測點實現數據瀏覽、歷史曲線、報表等操作，很好地實現了數據共享。
3）功能模塊開發
世紀星已經承擔許多功能模塊的開發（如歷史曲線等），只需輕松組態，無須煩瑣編程。剩下的主要是數據處理模塊的開發，世紀星驅動程序開發人員將對不同類型的采集數據設備開發相應的驅動程序，使VC++編制成DLL，供世紀星采集數據調用。
至此，一個基于世紀星組態軟件的煤礦監控系統已經基本完成。
5 小結
本監控系統根據先進的控制理論，采用先進、方便、實用的工控組態軟件，很好地完成監控系統工程，有效地提高了監控系統的效率和安全性。
