第十三章計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及其應(yīng)用

第十三章監(jiān)控組態(tài)軟件

本章要點(diǎn):1.組態(tài)軟件的基本含義、發(fā)展趨勢(shì)與特點(diǎn)。2.組態(tài)軟件的圖形開(kāi)發(fā)界面。3.工藝控制流程圖的組態(tài)設(shè)計(jì)步驟。4.復(fù)雜圖形對(duì)象的組態(tài)及應(yīng)用。

返回總目錄本章主要內(nèi)容

13.1組態(tài)軟件及其發(fā)展

13.2組態(tài)軟件的圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境

13.3工藝控制流程圖的組態(tài)

13.4復(fù)雜圖形對(duì)象的組態(tài)及應(yīng)用

引言

13.5程序的運(yùn)行與調(diào)試引言計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的監(jiān)控組態(tài)軟件它是指一些包括數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，它是屬于控制系統(tǒng)中監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法，可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能?；诮M態(tài)技術(shù)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成 工控機(jī)并選擇通用的接口模板＋組態(tài)軟件特點(diǎn)：硬件－－不用進(jìn)行具體電路設(shè)計(jì)，節(jié)約開(kāi)發(fā)時(shí)間、提高系 統(tǒng)的可靠性；軟件－－利用圖形進(jìn)行編程，不用具體編程語(yǔ)言技術(shù)，縮短 軟件開(kāi)發(fā)周期。13.1組態(tài)軟件及其發(fā)展

組態(tài)（Configuration）－－多種工具模塊的任意組合，它是從DCS發(fā)展而來(lái)的。它的含義是使用工具軟件對(duì)計(jì)算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，使計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置的指令，自動(dòng)執(zhí)行指定任務(wù)，滿(mǎn)足使用者的要求。組態(tài)軟件內(nèi)容－實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示,實(shí)時(shí)控制,開(kāi)放數(shù)據(jù)接口,對(duì)I/O 設(shè)備的廣泛支持等主要知識(shí)點(diǎn):13.1.1組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢(shì)

13.1.2組態(tài)軟件的特點(diǎn)

13.1.3使用組態(tài)軟件的一般步驟

13.1.1組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展初期－－20世紀(jì)80年代時(shí)，世界上第一個(gè)商品化監(jiān)控組 態(tài)軟件是由美國(guó)的Wonderware公司研制的Intouch。發(fā)展期間 國(guó)外軟件：Intellution

公司的FIX系統(tǒng)通用電氣的Cimplicity

德國(guó)西門(mén)子的WinCC等；國(guó)內(nèi)軟件：亞控公司的KingView組態(tài)王 昆侖公司的MCGS

三維公司的力控太力公司的Synall發(fā)展趨勢(shì)－－可移植性成為組態(tài)軟件13.1.2組態(tài)軟件的特點(diǎn)

組態(tài)軟件特點(diǎn)--實(shí)時(shí)多任務(wù)(主要特點(diǎn))、接口開(kāi)放、使用靈活、 運(yùn)行可靠；組態(tài)軟件的使用者－－自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)人員組態(tài)軟件主要解決的問(wèn)題：如何與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)交換。將采集到的數(shù)據(jù)與上位機(jī)圖形界面的相關(guān)部分連接。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)報(bào)警界限和系統(tǒng)報(bào)警。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)。各類(lèi)報(bào)表的生成和打印輸出。應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。擁有良好的與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。

13.1.3使用組態(tài)軟件的一般步驟

(1)建模---根據(jù)實(shí)際需要，為控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型。(2)設(shè)計(jì)圖形界面--利用組態(tài)軟件的圖庫(kù)，使用相應(yīng)的圖形對(duì) 象模擬實(shí)際的控制系統(tǒng)和控制設(shè)備。(3)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)變量--創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，用數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量反 映控制對(duì)象的各種屬性，變量描述控制 對(duì)象的各種屬性。(4)建立動(dòng)畫(huà)連接--建立變量和圖形畫(huà)面中的圖形對(duì)象的連接 關(guān)系，畫(huà)面上的圖形對(duì)象通過(guò)動(dòng)畫(huà)的形式 模擬實(shí)際控制系統(tǒng)的運(yùn)行。(5)運(yùn)行、調(diào)試。*五個(gè)步驟并不是完全獨(dú)立的,常常是交錯(cuò)進(jìn)行的13.2組態(tài)軟件的圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境

圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境—是自動(dòng)化工程的所有操作畫(huà)面制作、生成的主要生 成工具。特點(diǎn)－－采用面向?qū)ο蟮膱D形技術(shù)、提供豐富強(qiáng)大的繪圖編輯、動(dòng) 畫(huà)連接和腳本工具、提供右鍵菜單功能等。主要內(nèi)容：

13.2.1基本概念13.2.2圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境的工作界面

13.2.1基本概念

1．命令語(yǔ)言--是一段類(lèi)似于C語(yǔ)言的程序，工程人員可以利用這段 程序增強(qiáng)應(yīng)用工程的靈活性.命令語(yǔ)言通過(guò)“命令語(yǔ) 言”對(duì)話框編輯輸入，在運(yùn)行系統(tǒng)中被編譯執(zhí)行。2．窗口--是組態(tài)軟件的目的操作界面3.圖素--也稱(chēng)圖形對(duì)象，是組態(tài)軟件中的基本元素之一。窗口中的 絕大部分內(nèi)容都是由一些簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的圖形對(duì)象構(gòu)成的.4.外部對(duì)象--指由其它Windows應(yīng)用程序生成的圖形或數(shù)據(jù)對(duì)象， 如Active控件、Excel表格、Word文檔等OLE對(duì)象。13.2.2圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境的工作界面

1．工程管理器主要作用-集中管理本機(jī)上的組態(tài)王工程。功能-新建、刪除工程，搜索組態(tài)王工程，修改工程屬性，工程備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入導(dǎo)出，切換到組態(tài)王開(kāi)發(fā)或運(yùn)行環(huán)境等。組成--菜單條、工具欄、工程信息顯示區(qū)及狀態(tài)欄。

2．工程瀏覽器功能－－集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，集所建工程的畫(huà)面，數(shù)據(jù)庫(kù)，外部設(shè)備，配方等為一體。組成－－菜單欄、工具欄、工程目錄顯示區(qū)、目錄內(nèi)容顯示區(qū)、狀態(tài)條3．圖形工具箱功能－－放置繪制圖素使用－－當(dāng)畫(huà)面打開(kāi)時(shí)，工具箱自動(dòng)加載。如果沒(méi)有顯示，選擇菜單“工具/顯示工具箱”或按F10快捷鍵。4．圖庫(kù)管理器功能－－存放組態(tài)軟件的各種圖素，用戶(hù)可以選擇需要的對(duì)象就可以設(shè)計(jì)自己需要的界面。特點(diǎn)－－它的使用降低了設(shè)計(jì)界面的難度，縮短開(kāi)發(fā)周期。同時(shí)工程人員可以生成自己的圖庫(kù)對(duì)象。13.3工藝控制流程圖的組態(tài)

工藝控制流程圖是實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的最重要的部分之一。本節(jié)以水位控制系統(tǒng)為例，介紹如何使用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)工藝控制流程圖的步驟。主要內(nèi)容：

13.3.1建模

13.3.2變量的定義 13.3.3畫(huà)面的編輯與動(dòng)畫(huà)連接

13.3.1建模

建模－－就是在對(duì)系統(tǒng)要求進(jìn)行分析后，建立數(shù)學(xué)模型。舉例－－以水位控制系統(tǒng)為例，水泵將水源中的水通過(guò)進(jìn)水管道抽到水箱中，水箱出水管道連接用戶(hù)，為用戶(hù)提供水源。為了保護(hù)水壓的相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)水箱中水位要有兩個(gè)報(bào)警限，分別為上限和下限，當(dāng)水位上升到上限，關(guān)閉水泵；水位低于下限，水泵工作，給水箱供水；在上下限之間，水泵不工作。13.3.2變量的定義

在控制系統(tǒng)中，上位機(jī)的組態(tài)畫(huà)面通過(guò)通信接口與檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，因而操作界面需要首先建立工程，然后進(jìn)行設(shè)備配置，再建立相應(yīng)的變量。1．建立工程（以組態(tài)王軟件為例）啟動(dòng)工程管理器，選擇菜單“文件”中的“新建工程”，或者單擊工具欄的“新建”按鈕。出現(xiàn)“新建工程向?qū)е弧睂?duì)話框，單擊“下一步”按鈕，彈出“新建工程向?qū)е睂?duì)話框，選擇工程所在目錄，單擊“下一步”，彈出“新建工程向?qū)е睂?duì)話框，輸入新建組態(tài)王工程名稱(chēng)：水位控制系統(tǒng)；工程描述：水位控制系統(tǒng)。單擊“完成”按鈕，在是否將所建的工程設(shè)為組態(tài)王當(dāng)前工程的對(duì)話框中選擇“是”。2．建立畫(huà)面進(jìn)入工程瀏覽器，打開(kāi)圖形工具箱和圖庫(kù)管理器。（1）在工具箱中的立體管道工具中選擇“”，在畫(huà)面上，鼠標(biāo)圖形為“+”模式，在適當(dāng)位置單擊鼠標(biāo)左鍵，然后移動(dòng)鼠標(biāo)到結(jié)束位置，雙擊。（2）打開(kāi)圖庫(kù)管理器，在反應(yīng)器圖庫(kù)中選擇泵圖素，雙擊后在水位控制畫(huà)面上單擊鼠標(biāo)，該圖素出現(xiàn)在相應(yīng)的位置。3．定義外部設(shè)備和數(shù)據(jù)變量

以水位控制系統(tǒng)為例，在定義了相關(guān)的外部設(shè)備之后，需要定義一個(gè)模擬量和一個(gè)數(shù)字量。(1)模擬量“水位”變量的定義:（2）數(shù)字量“水泵運(yùn)行”變量的定義:（3）實(shí)數(shù)變量的定義:實(shí)數(shù)變量是用來(lái)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)的。本例根據(jù)控制要求存儲(chǔ)24個(gè)小時(shí)整點(diǎn)的水位數(shù)值，需要24個(gè)內(nèi)存實(shí)數(shù)變量如：水位1……，水位24。變量的建立同上，所不同的是變量類(lèi)型設(shè)置為“內(nèi)存實(shí)數(shù)”，最大值設(shè)置為3.5。選中“保存數(shù)值”復(fù)選框。（4）內(nèi)存離散變量的定義:如右圖所示內(nèi)存離散變量是用來(lái)控制系統(tǒng)的啟、停的。13.3.3畫(huà)面的編輯與動(dòng)畫(huà)連接1．畫(huà)面的編輯

圖13-9水位控制系統(tǒng)主畫(huà)面

（1）文本輸入

利用“工具箱”中的“文本”工具按鈕，對(duì)文本進(jìn)行輸入、修改。圖13-10字符串替換

圖庫(kù)中選取水泵圖素

（2）圖素輸入單擊“圖庫(kù)”中的“打開(kāi)圖庫(kù)”菜單項(xiàng)（或使用快捷鍵F2），出現(xiàn)“圖庫(kù)管理器”窗口。利用“圖庫(kù)管理器”窗口添加、修改圖素。2．動(dòng)畫(huà)連接作用－－將圖素和數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)變量建立聯(lián)系起來(lái)，使圖形隨數(shù) 據(jù)的變化而變化。過(guò)程－－以水位控制系統(tǒng)為例

（1）啟動(dòng)按鈕的動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置：雙擊“啟動(dòng)”按鈕，出現(xiàn)“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框，單擊命令語(yǔ)言連接中的“彈起時(shí)”按鈕，出現(xiàn)“命令語(yǔ)言”窗口。同樣的方法可以設(shè)置“停止”按鈕。只要將輸入命令改為：“\\本站點(diǎn)\啟動(dòng)=0；”即可。（2）指示燈的動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置：雙擊“指示燈”，出現(xiàn)“指示燈向?qū)А睂?duì)話框。圖13-13指示燈的動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置

（3）水泵的動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置：雙擊“水泵”，出現(xiàn)“泵”對(duì)話框，將其中的變量名設(shè)置為\\本站點(diǎn)\水泵運(yùn)行。（4）水箱的動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置：雙擊“水箱”，出現(xiàn)“反應(yīng)器”對(duì)話框。變量名設(shè)置為“\\本站點(diǎn)\水位”，填充顏色設(shè)置為藍(lán)綠色，并把最大值設(shè)置為3.5。（5）顯示文本的動(dòng)畫(huà)連接設(shè)置：雙擊“水位顯示”文本，出現(xiàn)“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框，單擊“模擬值輸出”按鈕，則彈出“模擬值輸出連接”對(duì)話框。在所有的動(dòng)畫(huà)連接完成之后，將畫(huà)面保存好。沒(méi)有保存的畫(huà)面，在運(yùn)行時(shí)均不會(huì)起作用。3．命令語(yǔ)言及控制程序編寫(xiě)

水泵的模擬運(yùn)行必須通過(guò)命令輸入控制水泵的運(yùn)行。比如當(dāng)水位低于下限0.5m時(shí)，水泵工作，為水箱送水；水位高于上限3.1m，水泵停止工作；在上下限之間，水泵不工作。在工程瀏覽器中的工程目錄進(jìn)入<應(yīng)用程序命令語(yǔ)言>對(duì)話框”圖標(biāo)，則進(jìn)入“應(yīng)用程序命令語(yǔ)言”對(duì)話框。編程語(yǔ)言如下：

13.4復(fù)雜圖形對(duì)象的組態(tài)及應(yīng)用

組態(tài)軟件為使用者提供了開(kāi)發(fā)復(fù)雜圖形對(duì)象的工具，使用者可以利用這些工具開(kāi)發(fā)出自己需要的圖形界面。主要內(nèi)容：

13.4.1趨勢(shì)曲線 13.4.2報(bào)表生成 13.4.3報(bào)警和事件 13.4.4配方管理13.4.1趨勢(shì)曲線

作為實(shí)時(shí)監(jiān)控的組態(tài)軟件，趨勢(shì)分析是必不可缺的。包括用于實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線和能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行指定趨勢(shì)分析的歷史曲線兩種。1．實(shí)時(shí)曲線建立－－單擊“文件”中的“新畫(huà)面”，在彈出的對(duì)話框中“畫(huà)面名稱(chēng)”中輸入“水位控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)曲線”，窗口高度和寬度可以自己設(shè)定，單擊“確定”按鈕，則實(shí)時(shí)曲線畫(huà)面完成。設(shè)置如右圖2．歷史曲線建立－－選擇菜單“圖庫(kù)”中的“打開(kāi)圖庫(kù)”或按快捷鍵F2，雙擊“歷史曲線”庫(kù)的“歷史趨勢(shì)曲線”圖素，在畫(huà)面上單擊鼠標(biāo)，并拖動(dòng)調(diào)整到適當(dāng)?shù)拇笮?。設(shè)置如下圖：13.4.2報(bào)表生成

組態(tài)王提供內(nèi)嵌式報(bào)表系統(tǒng)，用戶(hù)可以任意設(shè)置報(bào)表樣式，對(duì)報(bào)表進(jìn)行組態(tài)。實(shí)際應(yīng)用中通常設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表和歷史數(shù)據(jù)報(bào)表兩種。1．實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表建立－－在工具箱中選擇“報(bào)表窗口”，然后在畫(huà)面上拖拉出一個(gè)矩形，出現(xiàn)報(bào)表窗口。如右圖所示。設(shè)計(jì)－－雙擊報(bào)表窗口的灰色部分，彈出“報(bào)表設(shè)計(jì)”對(duì)話框，對(duì)報(bào)表進(jìn)行設(shè)計(jì)。表頭設(shè)計(jì)－－與Word的表格使用方法相同。報(bào)表日期設(shè)計(jì)－－雙擊要顯示的位置，即單元格，然后輸入 “=Date($年，$月，$日)”，若要顯示當(dāng)前時(shí)間，輸入“=Time （$時(shí),$分,$秒）”。報(bào)表格式設(shè)計(jì)－若要在第四個(gè)單元格顯示“水位”值，則在A4中輸入“水位顯示值：”，然后選中B4單元格，在組態(tài)王的數(shù)據(jù)改變命令語(yǔ)言中輸入：ReportSetCellValue(“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表”，4，2，水位);程序如下頁(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表－報(bào)表的名稱(chēng)；4，2－第四行第二列；水位－顯示的變量值。單擊“保存”按鈕，選擇保存路徑，輸入要保存的文件名。即實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表就生成。圖13-23數(shù)據(jù)改變命令語(yǔ)言窗口

打印報(bào)表－在畫(huà)面上畫(huà)一個(gè)打印按鈕，在彈起時(shí)命令語(yǔ)言對(duì)話框中輸入：ReportPrint2(“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表”);單擊“確定”即可。2．歷史數(shù)據(jù)報(bào)表

歷史報(bào)表的制作和實(shí)時(shí)報(bào)表方法是一樣的，并可以通過(guò)調(diào)用歷史報(bào)表查詢(xún)函數(shù)加以實(shí)現(xiàn)。13.4.3報(bào)警和事件

組態(tài)王中的報(bào)警和事件主要包括變量報(bào)警事件、操作事件、用戶(hù)登錄事件和工作站事件。通過(guò)報(bào)警和事件，用戶(hù)可以方便地記錄和查看系統(tǒng)的報(bào)警、操作和各個(gè)工作站的運(yùn)行情況。其設(shè)置如下：1．定義報(bào)警組

打開(kāi)工程瀏覽器，在左側(cè)選擇“報(bào)警組”，然后雙擊右側(cè)的圖標(biāo)進(jìn)入“報(bào)警定義”對(duì)話框。修改、增加報(bào)警畫(huà)面。2．設(shè)置變量的報(bào)警屬性

在工程瀏覽器的左側(cè)選擇“數(shù)據(jù)詞典”，在右側(cè)雙擊變量名“水位”，彈出“定義變量”對(duì)話框（水位變量的定義在13.3.2中已經(jīng)介紹）。然后單擊“報(bào)警定義”選項(xiàng)卡，根據(jù)水位控制系統(tǒng)對(duì)水位的要求，設(shè)置報(bào)警上限為3.1m，下限為0.5m。單擊“確定”按鈕。變量水位的報(bào)警屬性就建立了。

只有在“報(bào)警定義”對(duì)話框定義了變量所屬的報(bào)