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ScadaFramework是一个实现SCADA功能的软件工具，经过简单配置之后，即可采集设备数据，并进行存储、监控、组态可视化，并可将数据上传至平台。本文将介绍如何在ScadaFramework中配置，以采集Modbus协议的设备。

某些电表一开始未进入DLMS传送模式，需要进行切换。按照IEC62056-21协议模式E的规定，先发送以下内容：典型的串口设置为：波特率300，校验位Even，数据位7。（也可校验位无，数据位8）V：ASCII码的2，代表使用HDLC。Y：ASCII码的2，代表使用HDLC。Z：ASCII码，波特率选择。1：600Bd2：1200Bd3：2400Bd4：4800Bd5：9600Bd6：19200Bd根据以上设置，此时波特率可调整为9600，进入DLMS数据传送。

大多数的组态软件都具有脚本功能，脚本可能是VBS、Lua、C#等语言，也可能是厂家自定义的一种语言。通过脚本，组态软件可以实现非常灵活的功能。。外部数据，最重要的是采集到的数据，也可能是用户创建的配置文件。而改变可视化元素，则包括创建、改变位置、改变状态、删除等操作。本文通过一个示例，介绍在组态软件中实现脚本功能的方法。

网关内运行的是Linux系统（本文涉及的是Ubuntu系统，下文中所说的也都是基于Ubuntu系统）。由于AMD64和ARM两种架构在部署的过程中差异较大，需要分开说明。.NET安装在AMD64架构下，.NET的安装使用官方说明即可。先运行：wget https://packages.microsoft.com/config/ubuntu/18.04/packages-microsoft-prod.deb -O packages-microsoft-prod.debdpkg -i packages-mi

在后续对系统的描述中，需要用到一些名词概念，在此作出解析：设备系统采集来自一台设备的数据，设备需具有通信接口，以及使用特定的通信协议进行通信。设备可以是一台检测仪器、一个小型仪表、一个传感器，甚至是一块单独的PLC。因子因子是设备的属性，包括设备的测量值、状态、控制单元等。例如对于一台空调来说，以下属性可以称为一个因子：当前设定温度（测量值）设备状态：当前是运行中还是待机中（状态）设定当前工作模式：制冷、制热还是除湿（控制单元）链路系统与设备的物理连接方式以及基础通信协议，即通信过程中链路层以下的部分。例如

本系列博文所指的开发是指软件系统的开发，不包括硬件开发。由于网关软件系统是跨平台的，可以运行在Windows系统上，也可以运行在Linux系统上。所以，只要在一台小主机上安装了此软件系统，就形成了一个数据采集网关。本系统用于测试的小主机如下图所示：它的一些参数如下表所示：最终网关所支持的功能包括：系统配置、数据采集、设备反控、数据显示、数据存储、数据上传等。除了基本的网关功能，需要特别说明的是系统具有很强的灵活性。系统支持大量采集协议（Modbus、DLMS、DL645、OPC-UA等）和上传协议（MQTT

.NET是一个跨平台的开发框架，可以以一套代码同时发布到Windows和Linux平台。但是对于CPU是ARM的系统，开发过程就比较崎岖了。以下是我在开发过程中遇到的一些问题和解决方案。一、安装.NET在Linux平台上安装.NET已经比Windows平台要复杂很多了，在ARM架构下，情况更加复杂。经过测试，我发现行得通的方法是：1、在官网下载对应系统的安装包。2、文件传送到Linux系统上，解压。3、配置环境变量，把刚才解压的路径加进去。二、安装包下载源一般情况下，ARM架

在西门子S7通信协议中，TSAP是类似于地址的一个值，用两个字节表示。TSAP分为Local TASP（相当于采集程序的地址）和Remote TSAP（相当于PLC的地址）。对于不同的PLC型号，地址的默认值不尽相同，而且，这两个值是可以修改的。如果被修改了，只能通过查询获得。对于以下型号，TSAP的默认值和可能值如下表所示：PLC型号 Local TSAP默认值 Local TSAP可能值 Remote TSAP默认值 Remote TSAP可能值 S7-200

在DLMS协议中，所有电相关物理量需要使用一个OBIS编码进行表示。OBIS编码分为ABCDEF六组，其他A为1代表电相关，B为通道，一般是0不指定，F一般是255。所以区分各个物理量的是CDE三组数据。例如，CDE的编码是21.7.0，那么完整的ABCDEF表示就是1.0.21.7.0.255。以点号分隔，常用的电物理量OBIS编码如下表所示：物理量 相位 方向 有无功 DLMS编码 电能 总 总 有功

六、服务端实现本章所说的服务端，是“仪器-工控机-服务器-客户端”架构中的服务端，并不实现采集功能（采集功能已在前面的章节讲述）。我们要实现的服务端是有高实时性的，当数据发生改变时，迅速地推送给客户端。同时，客户端上的反控操作，能快速地反映到仪器上。MQTT是实现此类服务端较好的技术选择。以“设备名.因子名”为主题，当采集到变化的数据时，发布相应主题。客户端根据当前显示需要，订阅相关的主题。同时，工控机订阅一个专门的反控主题，任何客户端的反控操作都发布该主题。...

五、组态功能开发事实上，整个组态功能就是在Web上开发的，而桌面软件上显示的组态界面，其实是加载浏览器内核完成的。浏览器下的组态图编辑界面：

四、数据采集采集功能是整个系统最核心的功能，完成了这一功能，其他部分便水到渠成。数据采集的需求包括：（1）仪器各种各样，通信协议五花八门。（2）软件开发完成以后，能够让不懂代码的人配置最终产品。（3）使用多种链路，有些仪器共用一条链路。（4）快速采集，有些链路或仪器出现问题不影响整个系统的采集。（5）在采集的同时，反控能及时响应。上述五个需求，我们在不同的模块中完成，每个模块只要做好自己的事情即可。4.1设备配置和通信协议这一部分完成的是需求1和2。...

三、模块化开发我们在第一章中提到，SCADA系统可能应用于不同的部署框架中，包括“仪器-工控机”、“仪器-工控机-服务器-客户端”和“仪器-服务器-客户端”。为了应对这种情况，有两种开发模式：1、开发一个大的系统，然后通过配置项启用或禁用某些部分的代码。2、设计好接口，每个模块独立开发，最后产品像搭积木一样拼装每个模块发布。本系统使用第二种开发模式。四、采集模块...

二、数据模型整个SCADA系统，其功能其实是对数据流动的控制，如下图所示：（1）采集模块是系统的入口，所有数据来自采集模块。（2）采集到的数据是实时变化的，而数据库可能要求1分钟或1小时存放一条数据，这时候需要对数据进行采样。（3）原始数据或许只是数字，而我们在展现时，会要求显示单位、保留一定的小数位数，又或者，什么数字代表什么状态，这就要求对数据进行一定的格式化。（4）数据经过整理之后，按照一定的通信协议上传至服务器。那作为系统核心的数据，究竟以怎样的格式进行存放呢？上.

一、系统概述我在上年做了一些工控软件开发的介绍（可参考我之前发过的博文），解决了两个主要问题：1、无需修改代码，简单配置，即可支持几十上百种不同通讯协议的仪器。2、开发了类似组态软件的功能，像画图软件一样编辑一个流程图，图像元素能够根据仪器数据和状态进行实时变化。当然还有其他解决的问题，但比较突出的是上面两点。(组态)（设备配置）（设备面板）（数据图表）今年接触到几位同行的朋友，他们提出了能不能提供在Web上运行的组态图的想法。确实，Web早已大行其.

八、组态功能开发如果要做出一款通用、功能强大的组态软件，那需要的人力物力必定是巨大的。但如果实现组态软件最核心、最常用的功能，则不是一件困难的事情。组态功能，无非是一种数据的展示和控制方式。通过拖拉、配置等方式，尽可能不编程，制作出图形，此图形能够根据数据动态变化，也能够操控图形而达到控制设备，这就是最核心的组态功能。组态图由多张静态图片和动态图片（gif）拼接而成。这些图片有层级关系...

七、其他调度系统7.1 上传数据调度系统数据上传跟数据采集是类似的，具体区别有两点：（1）上传设备较少，一般只有一个平台。（2）上传以主动推送为主，有定时性。由于上传数据一般需要查询历史记录，所以需要把记录存放在数据库中。上传函数定时执行，当检测到某种数据已经到了发送时间时，从数据库中提取相关数据，拼接出要上传的内容。把上传内容存放到数据库中，标记未上传。另外有一个独立线程...

六、采集/反控调度系统设计在第一部分，我们提到了数据采集所面临的问题。稳定、并发、时延少、不串码，是调度系统需要解决的问题。串行读写是最稳定的一种读写方式。遍历设备，把每台设备需要采集的命令发送，得到回复之后，再转到下一台设备。这种方式的缺点是速度慢。如果设备数量大、因子多，某台设备的响应速度慢，那么一个采集循环的时间就会很长。另一种方式是每一个链路配一个线程，因为不同链路是可以并行读...

五、协议层设计不同厂商生产设备所采用的通讯协议不尽相同，有些尽管声称使用通用的协议，但实际也有小调整的可能。工控系统如果为每种协议修改主体程序，推出不同版本，那势必会造成工控系统版本的混乱。本工控系统通过“设备配置+协议解析模块”的方式解决上述问题。（1）大体相同的通信规则由协议解析模块处理，而更为细化的特点由设备配置处理。例如，标准的Modbus协议可定义一个协议解析模块，而A设...

四、数据库设计4.1 数据库选用考虑SQL Server、MySQL、SQLite这三款数据库。SQL Server和MySQL从性能来说，没有实质性的差别。SQL Server是收费软件，如果使用免费版，会有一些限制（例如数据库大小、CPU核数等）。SQLite相对于上述两款数据库，优点是体积小、无需安装。缺点是它没有数据库高级的功能（例如用户管理）。在选用数据时，考虑几个应...

三、设备/因子虚拟化3.1 设计概要任何跟工控机连接的仪器，我们都称为设备，包括分析仪、温湿度计、流量计、UPS等。设备种类多种多样，但工控机对其的操作其实只有两个：读和写。读的话，可能是读取测量的值、仪器的状态等；写的话，可能是启动仪器测量、修改仪器的参数等。在高级编程语言里面，有一个属性的概念，属性包含getter和setter。那么，工控机对于仪器的任何操作，都可以看成是工控机对仪器...

以数据的流动为依据，系统架构如下图所示：整个架构有两个核心，分别是内存数据和数据库，其他模块都围绕着这两个数据开发功能。链路层负责将字节流发送到设备，以及从设备接收字节流。它不管这些数据代表什么意义。协议层负责解析字节流，以及将某种指令转化为字节流。由于协议跟设备紧密相关，协议层实现灵活开发和配置。系统包含几个调度系统：（1）采集/反控调度系统（2）内部触发调度系统...

一、系统功能概述整个系统应包含如下的几大功能模块：1、数据采集2、数据展示3、设备反控4、报表5、数据上传6、组态图除此之外，增加两项扩展功能：7、自触发8、他方系统交互1.1 数据采集工控系统数据的来源是各种各样的测量设备。这种多样性表现在连接方式、通讯协议、回复速度等方面，而且，由于设备的不成熟，导致设备协议变动的情况也时有发生。在这样的环境下，...

在工控领域，用到网络的地方有两个，一是跟平台通信（把现场数据上传到平台、服务器），二是读取一些用网线连接的仪器。两个方面在使用Socket的时候，有某些需要注意的地方。一、跟平台通信跟平台通信使用TCP连接。如果工控机性能不错，使用DotNetty这样的库也未尝不可，毕竟其稳定性是经过验证的。但DotNetty开发成本高，现场也没有高并发的情况，大多时候我们都是使用Socket做简单的开发...

在工控领域，我们用到的组态软件有组态王、Cimplicity等，一方面这些软件是收费的，另一方面无论这些软件做得多好，都没办法把自己的品牌打出去，没办法满足各种自定义的需求。于是，我花了两个星期时间，开发了一款简易版的。这是流程图界面：其实组态软件并没有我们想像的那么难。我们需要的功能无非就是有一张可以灵活编辑的图，这个图里面的元素会根据系统的状态去变化。一、图片的呈现我是使用WP...

Modbus协议定义了从机地址，也就是说我们可以在一条总线上连接多台仪器，这些仪器使用从机地址进行区分。经过多年的开发，总结出一些共用串口方面需要注意的问题。1、接收到的数据，必须检验从机地址特别在多线程的开发环境下，先发送不一定先接收。也就是说，向A仪器发送信息之后，可能会收到B仪器返回的信息。这时候，如果我们把不是A仪器从机地址的信息丢弃，B仪器有可能就收不到信息了。最坏的情况是这样：...

数据库设计首先在数据库的选择上，我们使用了SQL Server。在项目的开始阶段，我们考虑过使用哪种数据库，但很快就定下来了。使用SQL Server最大的原因是以前的项目就是用它，必须继承下来。如果这是全新的项目，那估计选的还是SQL Server。如果用SQL Server跟MySQL去比的话，前者是商业性产品，估计会稳定一点。我们对什么性能、大并发量这样的需求是不强的，数据的安全和稳定是...

上位机架构上位机使用C#、WPF技术开发。软件并不是一个exe了事，这样维护和协作都很难去做。整个系统主要包括以下模块： 主程序 EQMSClient 负责将各模块组装在一起 基础类库 EQMS.DAL 部分数据访问层，实现访问数据库的功能 EQMS.M...

本人就职于一家环境监测公司，上位机软件的主要功能是采集各仪器的数据，然后存储起来，并传送到环保局平台。刚到公司的时候，公司使用的是组态软件（用以显示流程图），然后再开发了报表软件、数据上传软件。因为组态软件使用的是标准Modbus协议，而很多仪器使用的协议根本就是自定义的，所以还要加一个协议转换软件，把各种各样的协议转换成Modbus协议，让组态软件去读。除此之外，我们还希望软件能够开机启动，...

仪器归一化设计这是具体内容的第一篇，我们先来讲述仪器的归一化设计。仪器是各种功能都有的，我只举我们在环境监测这方面所用到的仪器。我们要测试水是不是有污染物质，污染到什么程度，我们要测试水体的高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮等值。我们的站房有一个后备电源，我们要知道市电是否断电了，是否在用备用电源。我们的站房是有空调的，我希望知道站房的温度和湿度，于是就有了一个温湿度计。我们可能还会有流量计、...

思绪中断了，博客更新也中断了。现在补上。前面说了一些架构方面的事情，现在说一些具体一点的。设备信息和因子信息设备和因子是两个比较核心的概念，它们的结构设计，关系到整个系统。我们先来看设备信息的结构：/// <summary>/// 设备信息/// </summary>public class DeviceInfo{ /// <summar...

一般在工控机上安装软件之后，我们需要对工控机进行一些设置，例如是开机启动、禁用睡眠等。如果我们每台工控机都重复这些动作，难免会比较繁琐，有时也会忘记。最好，我们把这些设置动作，放在软件初次启动的代码里，或是在安装的过程中。设置开机启动设置开机启动需要修改注册表，代码如下：RegistryKey root = Registry.CurrentUser;RegistryKey run ...

一开始做串口通信开发时，觉得并不难，无非就是发送，然后等一会，再接收就完事了。其实里面的水很深，特别是在各种设备都有的情况下。我们在整个开发过程中，遇到了以下的几个主要问题：1、设备出现严重的延迟。2、接收过程出现数据粘包或截断。3、多设备共用一个串口。4、使用RTU的情况，接受到数据传给所有程序处理。5、采数和反控不能相互影响。6、多线程并发采数。 一、设备出现严...