楊 洋，李鳳霞，靳寶全，王吉星

（1.太原理工大學(xué) 電氣與動力工程學(xué)院，太原 030024；2.太原理工大學(xué) 新型傳感器與智能控制教育部與山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，太原 030024）

工業(yè)控制系統(tǒng)中，為集中掌握現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，需對數(shù)據(jù)對象進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲與查詢，因此，研究組態(tài)軟件與數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的數(shù)據(jù)查詢技術(shù)具有重要意義[1]。早期工控系統(tǒng)中，利用程序語言將數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)從報(bào)表輸出，開發(fā)較為復(fù)雜。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，專家、學(xué)者設(shè)計(jì)組態(tài)軟件內(nèi)嵌數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)用到各種工程項(xiàng)目中，王普等設(shè)計(jì)組態(tài)軟件與SQL Server數(shù)據(jù)庫結(jié)合管理歷史數(shù)據(jù)，完成對現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控[2]；耿乙文等采用iFIX組態(tài)軟件與Access數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)信息共享、報(bào)表制作[3]。

近年來，組態(tài)軟件與數(shù)據(jù)庫的連接、數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)訪問技術(shù)已獲得較大發(fā)展[4-6]，但在對數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)對象進(jìn)行即時(shí)調(diào)用并按時(shí)間順序進(jìn)行查詢的功能，仍需要進(jìn)一步研究開發(fā)。本文利用KingView組態(tài)軟件的時(shí)間、日期控件，結(jié)合數(shù)據(jù)庫內(nèi)嵌函數(shù)，設(shè)計(jì)了基于KingView的SQL Server數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)查詢方案，完成了數(shù)據(jù)庫中歷史數(shù)據(jù)對象在KingView中按時(shí)間順序的查詢，實(shí)現(xiàn)了對現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)數(shù)字化、有序化監(jiān)測。

1 數(shù)據(jù)庫查詢功能概述

根據(jù)工控系統(tǒng)上位機(jī)軟件的設(shè)計(jì)要求，上位機(jī)需對關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的調(diào)用、顯示，但在編寫數(shù)據(jù)查詢語言時(shí)可能會出現(xiàn)查詢出來的數(shù)據(jù)不能按順序排列，即只按日期順序排列數(shù)據(jù)但時(shí)間順序混亂，或出現(xiàn)時(shí)間順序排序正常但日期排序混亂的問題，為解決這一問題，設(shè)計(jì)了綜合KingView時(shí)間、日期控件及SQL函數(shù)的數(shù)據(jù)查詢方案，通過對時(shí)間、日期條件的判斷及表格模板的調(diào)用，使數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)按日期時(shí)間順序以報(bào)表形式有序輸出。

2 數(shù)據(jù)庫查詢設(shè)計(jì)方案

數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)查詢設(shè)計(jì)方案如圖1所示。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)源并連接到KingView，編寫查詢條件語句并調(diào)用報(bào)表，完成數(shù)據(jù)按日期、時(shí)間順序有序查詢。

圖1 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)查詢方案示意圖Fig.1 Schematic diagram of database query program

2.1 數(shù)據(jù)庫的建立與連接

KingView與SQL Server數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，首先將SQL Server數(shù)據(jù)庫添加到ODBC數(shù)據(jù)源中，執(zhí)行如下腳本連接到名為“項(xiàng)目數(shù)據(jù)”的數(shù)據(jù)源，即可通過變量間接訪問數(shù)據(jù)庫：

SQLConnect（數(shù)據(jù)庫變量，"dsn=項(xiàng)目數(shù)據(jù)；uid=；pwd="）；

KingView中的變量和ODBC數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)傳輸通過KingView的SQL訪問管理器實(shí)現(xiàn)。SQL訪問管理器包括表格模板和記錄體2部分。

表格模板是在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建存儲報(bào)表的模板，也是數(shù)據(jù)報(bào)表輸出格式，通過如下腳本函數(shù)在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建一個(gè)名為“表格名”的存儲表格：

SQLCreateTable（數(shù)據(jù)庫變量，"表格名"，"表格模板"）；

記錄體可關(guān)聯(lián)KingView中的多個(gè)變量，每執(zhí)行一次如下腳本函數(shù)，即將一組“記錄體1”所關(guān)聯(lián)變量組存入數(shù)據(jù)庫的表格中：

SQLInsert（數(shù)據(jù)庫變量，"表格名"，"記錄體 1"）。

以上命令語言為數(shù)據(jù)庫按時(shí)間順序查詢奠定了基礎(chǔ)，使得KingView軟件開發(fā)平臺與數(shù)據(jù)庫通信正常連接。

2.2 按時(shí)間順序數(shù)據(jù)查詢的實(shí)現(xiàn)

在工業(yè)控制領(lǐng)域，要求能在歷史數(shù)據(jù)庫查詢?nèi)我鈺r(shí)間段內(nèi)的數(shù)據(jù)，以便檢查現(xiàn)場工作情況。

2.2.1 查詢數(shù)據(jù)顯示區(qū)設(shè)置

在KingView中，在數(shù)據(jù)查詢畫面中插入通用控件KVADODBGrid class，在畫面內(nèi)拉出控件，在屬性選項(xiàng)中建立與SQL Server數(shù)據(jù)庫的連接，選擇前期新建的ODBC數(shù)據(jù)源（項(xiàng)目數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫及在數(shù)據(jù)庫內(nèi)創(chuàng)建的表格（表格名），選擇數(shù)據(jù)參數(shù)顯示表頭，數(shù)據(jù)居中，查詢超時(shí)設(shè)為100，并在索引表中將地址指針按順序排列，并按順序指向每條記錄體（每條記錄體按插入順序從上到下排列），如圖2所示，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢按順序排列。

圖2 按時(shí)間順序排列原理Fig.2 Principle of chronological ordering

2.2.2 日期控件程序設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)查詢畫面中，插入2個(gè)時(shí)間日期通用控件MicrosoftDateand TimePickerControl6.0（sp4），查詢開始時(shí)間 2 個(gè)，分別為 DATE1、TIME1，查詢結(jié)束時(shí)間2個(gè)，分別為DATE2、TIME2。DATA1、DATA2作為日期條件，屬性設(shè)置為1-dtpShort-Date。雙擊控件DATE1，在事件的closeup右側(cè)關(guān)聯(lián)函數(shù)端雙擊，函數(shù)聲明為closeup1（），并設(shè)計(jì)函數(shù)。

將DATE1控件輸入的年月日整數(shù)轉(zhuǎn)化為字符串形式作為查詢開始條件，與數(shù)據(jù)庫表格中的時(shí)間比較，并從數(shù)據(jù)庫表格中與DATE1輸入時(shí)間相同的位置開始輸出，同時(shí)要把所有轉(zhuǎn)化字符串的格式進(jìn)行統(tǒng)一格式轉(zhuǎn)換，并調(diào)整上位機(jī)的時(shí)間格式與此格式保持一致，否則函數(shù)無法從數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)用數(shù)據(jù)?？丶loseup1（）函數(shù)設(shè)計(jì)流程框架如圖3所示。

圖3 日期控件程序設(shè)計(jì)流程圖Fig.3 Flow chart of date control procedures

DATA2控件函數(shù)聲明為closeup2（），作為日期查詢結(jié)束條件，數(shù)據(jù)庫表格輸出的數(shù)據(jù)到輸入日期結(jié)束，函數(shù)設(shè)計(jì)方法與closeup1（）相同。

2.2.3 時(shí)間控件程序設(shè)計(jì)

TIME1、TIME2控件屬性設(shè)置為 2-dtptime，雙擊控件，選擇事件，點(diǎn)擊change后的關(guān)聯(lián)內(nèi)容，函數(shù)分別聲明為 change1（）、change2（）。

函數(shù) change1（）、change2（）作為查詢時(shí)間開始條件、結(jié)束條件，程序設(shè)計(jì)流程與closeup1（）大致相同：定義長整形變量，將控件中的變量值賦給對應(yīng)的長整形變量，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫內(nèi)時(shí)間格式與上位機(jī)中的時(shí)間格式，通過控件讀出輸入時(shí)間（輸入時(shí)間格式為：時(shí)：分：秒），即完成在KingView中時(shí)間賦值。

2.2.4 查詢按鈕的程序設(shè)計(jì)

查詢按鈕設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)榍捌跁r(shí)間格式都是字符串格式，字符串沒有比較大小的功能，想要查詢一段時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)，必須把字符串格式的時(shí)間轉(zhuǎn)化為長整形。在KingView界面內(nèi)，新建一個(gè)按鈕，雙擊按鈕，選擇按下時(shí)執(zhí)行程序，查詢按鈕程序設(shè)計(jì)流程如圖4所示，將時(shí)間開始條件與日期開始條件組成總開始條件，時(shí)間結(jié)束條件與日期結(jié)束條件組成總結(jié)束條件，比較結(jié)果正確后，將總開始時(shí)間與總結(jié)束時(shí)間組成綜合查詢時(shí)間作為輸出條件并按時(shí)間順序輸出數(shù)據(jù)報(bào)表。

圖4 查詢按鈕程序設(shè)計(jì)流程圖Fig.4 Flow chart of query button programming

3 數(shù)據(jù)查詢結(jié)果

在設(shè)計(jì)完成的控件中，開始時(shí)間設(shè)定為2014-07-18、11：21：40，結(jié)束時(shí)間設(shè)定為 2014-07-18、11：22：40，點(diǎn)擊查詢按鈕，報(bào)表輸出結(jié)果如表1所示?？梢姖M足查詢條件的數(shù)據(jù)全部顯示并按時(shí)間順序從早到晚依次排列，查詢數(shù)據(jù)以3路流量（流量A1、流量B1、流量C1）為例，但由于新建數(shù)據(jù)庫中變量未連接設(shè)備寄存器，所以數(shù)據(jù)顯示均為0。

表1 數(shù)據(jù)查詢結(jié)果Tab.1 Data query results

4 幾種數(shù)據(jù)查詢方法的比較

4.1 KVADODBGrid控件簡單查詢方法

使用KVADODBGrid控件查詢方法簡單，容易被設(shè)計(jì)人員開發(fā)使用，但不適合現(xiàn)有工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用，此種方法開發(fā)的查詢功能操作步驟繁瑣，且不易觀察歷史數(shù)據(jù)，只可查詢?nèi)繑?shù)據(jù)信息，且沒有篩選數(shù)據(jù)的功能，使用靈活度差。

4.2 內(nèi)嵌SQL函數(shù)查詢方法

利用SQL函數(shù)查詢方法基本能滿足用戶的各種要求，單一使用SQL函數(shù)，不易開發(fā)數(shù)據(jù)查詢功能，一般借助報(bào)表窗口控件，設(shè)計(jì)開發(fā)程序較為繁瑣，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，對工程技術(shù)開發(fā)人員要求極高，不易掌握，靈活度相對上一方法較好，程序過程復(fù)雜。開發(fā)的軟件對硬件要求很高，且在運(yùn)行過程中容易造成死機(jī)現(xiàn)象。

4.3 設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)

充分利用KingView內(nèi)的控件、內(nèi)嵌SQL函數(shù)，開發(fā)了靈活方便、適用性強(qiáng)的數(shù)據(jù)查詢功能，滿足工控領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)查詢的各種要求，軟件開發(fā)難度適中，對工程開發(fā)人員要求合適，且開發(fā)技術(shù)容易掌握。開發(fā)的數(shù)據(jù)查詢軟件操作簡單靈活，容易理解。

5 結(jié)語

主要利用KingView時(shí)間日期控件并結(jié)合SQL內(nèi)嵌函數(shù)，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)報(bào)表調(diào)用查詢方案，并完成了查詢結(jié)果按時(shí)間順序有序排列。該方案設(shè)計(jì)方法簡單，工作可靠，使用戶可以方便地訪問和管理數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，優(yōu)化了工控系統(tǒng)性能。

[1] 楊立保，許忠仁.組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的研究與設(shè)計(jì)[J].自動化儀表，2009，30（8）：19-21.

[2] 王普，郭繼業(yè)，孫崇正，等.基于SQL Server 2000的組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，32（3）：197-201.

[3] 耿乙文，伍小杰.基于ODBC技術(shù)實(shí)現(xiàn)iFIX組態(tài)軟件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫 Access的通信[J].工礦自動化，2006（4）：30-32.

[4] 趙秀梅.基于WINCC工控組態(tài)軟件的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的研究[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2010（6）：1-2，6.

[5] 陳慧，王中慶.基于ADO的組態(tài)軟件與關(guān)系數(shù)據(jù)庫通信研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2012，25（4）：74-75.

[6] 孫淳.基于OPC技術(shù)的組態(tài)軟件與SQL Server數(shù)據(jù)庫的通信研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（5）：143-146. ■