监控系统组态模式（共7篇）
监控系统组态模式 篇1
摘要：本文通过分析信息系统开发方法现状及存在问题, 提出一种来源于工业控制的组态开发模式, 将组态开发模式与传统开发方法进行对比, 并以校园信息管理系统的组态实现为例, 描述了组态平台实现信息系统的实际组态过程。
关键词：信息系统,组态,传统方法
0、序言
长期以来, 信息系统为企事业的管理发挥了重要作用, 采用计算机进行信息管理是目前企事业实现现代化管理的主要手段。本文以信息系统在教育领域的应用为例, 通过研究信息系统开发方法的现状和存在问题, 探讨了如何通过组态模式简便快捷、有效地实现个性化的信息系统建设。
1、信息系统开发方法现状及存在问题
信息系统开发是一项创建和修改现有业务规则流程的活动。它涉及该过程中从确定待解决的问题到设计、实现、评估和改善选定方案的所有方面。传统的信息系统开发方法有:生命周期法、原型法等。其开发流程通常为:先由用户向系统分析设计人员描述用户原型系统, 提出需求, 系统分析设计人员从中提取有关信息建立逻辑模型, 经过软件开发人员编码、调试生成最终的应用系统, 最后交由用户使用和评价。任何一次用户需求的更改, 都是上述过程的重复, 同时, 系统设计的投入费用也相当大。此外, 这种开发流程, 还存在以下问题:
(1) 用户很难真正参与到系统开发中去, 一旦软件编制人员对用户需求理解出现偏差, 系统的有效性必然受到影响, 而单靠用户很难去维护和修正它, 系统可维护性差。
(2) 用户应用系统完成后, 一旦用户需求发生变化, 系统便无法满足新的需求。系统可扩充性差, 系统进一步扩展功能和升级困难。
(3) 大多数应用系统都是针对特定需求展开分析、设计及实现, 系统适应性差。
(4) 成型产品无形中规定了管理者用户的管理模式, 使得管理者受到管理手段的约束, 难以形成个性化的管理风格。
因此, 为了减少系统开发成本、提高软件系统性能, 必须优化软件的开发过程, 通过建立和使用好的工程原则来获得经济可靠的软件工具, 努力摆脱大量软件设计、开发人员的重复劳动, 使信息系统开发面向动态变化的用户需求, 向自动化方向发展。
2、组态开发模式
2.1 组态开发模式的提出
一个良好的应用系统应具有较高的性能指标、较低的开发成本、较快的开发速度以及适应动态变化的用户原型。那么, 如何才能完成这样的信息系统开发, 使之完全实现用户对系统的需求和设想?基于组态软件在工业控制自动化领域已经得到很好的示例应用所启发[4], 我们考虑这样解决问题:为用户提供一种操作简便直观、面向用户和主题业务的信息系统组态工具软件, 使不熟悉软件开发过程却了解业务需求的管理者用户可以直接使用该工具进行信息系统的组态实现。这种信息系统组态工具软件要以组态的方式实现信息系统, 我们称之为"组态平台"或"组态软件";而这种基于组态平台实现信息系统的开发方式, 称之为组态开发模式。
2.2 组态开发过程
组态意义不同于设计和编程。组态平台不是最终的用户应用系统, 而是实现最终用户应用系统的开发工具。它在组态开发信息系统的过程中, 省却了系统设计和开发人员这些中间环节, 而代之以组态平台来实现他们的工作, 从而使应用系统的开发过程变为由用户向组态平台描述业务流程、提出自己的需求, 这些描述和需求被组态平台转化为内部逻辑, 再由组件平台根据内部逻辑直接生成面向特定用户需求的应用系统。组态平台通过优化开发流程, 使用户能够以尽量少的投入获得一个比较完善的、易维护的应用系统, 从而促进计算机在企事业现代化管理中的推广应用。
2.3 组态开发模式与传统开发方法的对比
如果我们将用户原始需求假定为用户原型, 将最终用户应用程序系统假定为应用系统, 则应用组态平台实现信息系统过程中的用户原型与应用系统的对应关系不同于传统信息系统开发方法中用户原型与应用系统的对应关系, 其对比如图1、图2所示:
从图中可以看出:采用传统信息系统开发方法所开发的应用系统经过对原型的一次抽象获得。相对于静态原型实体, 传统信息系统开发方法开发出来的应用系统还能较准确地反映原型实体。然而用户需求 (即原型实体) 是动态变化的, 相对于动态的原型实体, 按照传统信息系统开发方法开发出来的应用系统不一定反映真实的原型。组态平台开发信息系统则经过对原型的二次抽象, 最后通过组态平台还原原型, 组态生成用户应用系统。这种还原通过用户对组态生成的应用系统的使用、补充和修正原型, 再反映到应用系统中去, 形成一个螺旋上升的过程;同时, 组态开发过程要通过用户的实际参与亲自组态, 这也是它表面上类似原型法而本质上与其不同的原因。
3、组态平台体系结构及其实例应用
3.1 组态平台体系结构及其功能
组态平台的研制开发涉及到多方面的理论与技术, 具有一定开发难度, 尤其体现在软件的设计思想和实现的机制方面。组态平台的开发是在传统开发方式的基础上, 对同类应用系统进行分析、归类、抽象, 使其面向一类对象, 具有普遍应用性和适用性。
基于以上组态思想, 体系结构上遵循Windows DNA三层应用程序体系结构, 应用COM/DCOM/COM+组件技术, 笔者研制开发了适合于开发校园信息管理系统的信息系统组态开发工具。该组态平台面向管理者用户可动态生成用户信息系统。使用者不需要进行计算机编程就可以通过平台依据自身需求简便地配制出个性化的、B/S结构的信息系统;同时, 对已生成的系统可进行修改和二次组态开发, 以满足不断变化的管理变革, 适应动态变化的用户需求。其结构功能上有四部分组成, 如图3所示:
具体实现功能有:网页组态;处理逻辑层组态;用户数据库组态;邮箱配置组态;公告牌、聊天室配置组态;信息提示及定时数据库组态;事务流数据库组态;下载文件库组态;用户系统维护逻辑组态。
3.2 组态开发实例应用
下面以校园信息管理系统的实现为例来描述组态平台实现信息系统的实际组态过程。
1) 系统规划及需求分析阶段:本阶段需要明确以下内容:确定校园信息系统的总体目标;确定校园信息系统的层次结构和各个管理子系统;分析资源需求;安排时间进度。
2) 组态生成系统阶段:根据第一阶段的需求分析, 首先应用组态工具实现应用系统数据库定义和用户页面组态, 然后将组态页面编译生成ASP或PHP格式的网页, 最后将编译后的网页上传到指定的Web服务器上, 供具有浏览器的客户机访问和操作, 从而生成B/S结构的用户应用系统。
3) 系统整体调试阶段:通过系统测试发现的问题可以通过组态平台的系统维护模块, 按照平台所提供的向导功能, 对系统进行修改。
4) 整理竣工文档阶段:本阶段将已设计完成的系统, 以书面形式整理成文档, 同时对组态实现的系统做备份, 以备今后的系统修改及升级。
由上述过程可以看出, 采用组态平台来开发用户应用系统, 比采用传统方法开发减少了很多中间环节, 目标的准确性大大提高, 开发周期大为缩短。在开发的四个阶段中, 第一阶段的好坏将直接影响整个过程的成败。但由于组态平台的使用, 对于系统规划的准确性的要求将有所降低。信息系统本身就是对事物规律的抽象, 当我们没有见到其完整面目时, 很难对其进行准确的定义, 许多信息系统开发的失败, 无不与此相关。组态平台所具有的方便维护升级改造的功能, 就能很好地解决这样的问题, 它的机制允许用户从简到繁, 从容易到复杂, 逐步完善所开发的系统, 并可不断地添加新的功能, 以适应新的需求, 从而延长信息系统的生命周期。
目前, 应用该组态平台生成个性化、B/S结构的信息管理系统已在多所中小学校园网中得到实际应用, 反馈良好。
4、结束语
通过实际应用和意见反馈, 可以看出组态模式开发信息系统更贴近动态用户原型及信息系统开发的实际过程。
目前, 以组态模式开发信息系统技术还不够成熟, 同时, 网络化、分布式系统也将成为组态软件发展的一个重要方向, 丰富软件接口功能以便为数据后处理和分析提供支持也是未来组态软件的必然趋势。
参考文献
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配料监控组态系统的设计研究 篇2
本系统为一大型配料工厂设计了自动监控系统, 采用现场总线技术, 满足生产工艺的要求, 全面实现了自动生产, 满足高精度的生产要求。设计一套有针对性的、生产质量和产量有保证的电气控制系统。本文在配料厂现有的DCS系统基础上, 结合WinCC 6.0监控组态软件, 在关键部分使用了基于现场总线的FCS技术, 结合新型电气设备、经典的PID控制算法操作PLC, 不但降低了成本, 而且提高了控制质量[1]。系统提供了友好的人机界面和增加了报警组, 极大地减少了现场工作人员的工作。在工序中, 以配料工序为关键环节, 在系统的电器硬件和软件两方面进行设计, 改进了PID控制算法, 达到了客户提出的标准。①
2 配料系统总体设计
可编程控制器 ( (ProgrammableLogicController, PLC) , 是一种通用的工业自动控制设备, 以微处理器为基础, 结合计算机通信技术和自动控制技术发展而来。PLC控制系统有: (1) 集中式控制系统; (2) 远程式控制系统; (3) 分布式控制系统。本文研究的配料加工自动控制系统属于分布式控制系统。该分布式控制系统采用了几台PLC设备和仪表控制器及被控设备。通过通信电缆, 将上位机和PLC或仪表控制器连接起来, 进行管理。该系统可连接多个设备, 设备之间有数据通讯的场合[2]。分布式控制系统结构如图1所示。
PROFIBUS是一种不依赖于设备生产商的现场总线标准, 具有国际化、开放式等特点。PROFIBUS由三个部分组成:PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。它们主要使用主-从方式进行通讯, 周期性地与传动装置交换数据。其中PROFI-BUS-DP总线应用最广泛。总体系统设计方案如图2所示。核心现场控制层为S7-300PLC, 利用PRO-FIBUS-DP现场总线连接称重仪表和远程通讯模块, 实现系统的设备控制、通讯功能。通过通信处理器CP5611卡建立监控层和控制层的通道单元, 完成现场生产的控制和监控[3]。
系统根据现场的情况和客户的要求, 总体功能如下:
(1) 界面显示:监控系统实时显示设备的运行情况、工艺流程和状态参数等情况。
(2) 操作功能:监控系统对设备可进行在线实时控制, 如设置PLC启停设备、调节模拟量输出大小等。
(3) 管理数据:系统按照设置, 将参数存储在历史数据库中, 通过对存储数据的分析, 有针对性地, 有目的地检修、维护设备。
(4) 系统报警:根据现场情况, 设备出现故障测量值超过预定范围, 监控系统根据情况给出不同等级的报警。
3 控制系统硬件设计
硬件系统是整个配料加工系统的设计平台, 下面对系统的硬件部分进行了具体的分析。PLC主控制器为系统的核心部件, 还包括系统模块和上位机配置、硬件电路设计、安装和调试等。该配料加工控制系统使用研华工控计算机 (IPC) 610H实现对系统的监控, 作为用户界面。运行WindowsXP操作系统。上位机通过主板上的CP5611通讯卡, 采用PROFIBUS-DP通讯方式实现与PLC的通讯。采用不间断电源供电, 保证数据记录的完整[4]。控制系统由电源柜、PLC柜、变频控制柜、设备控制柜、电子计量秤和若干现场控制操作箱组成。电源电路为低压元件生成DC 24V和AC 220V电源。系统使用DC 24V电源较多, 主要供指示灯和继电器使用。采用三相检测技术保护电路, 防止电源缺相, 造成设备的损坏。为防止电压波动, 在机柜中加入隔离变压器和AC 220V电源。设备控制模块选用西门子中型PLC系列CPU 314C-2DP, 包含CPU模块、电源模块、DP通讯模块、模拟量输入输出端。CPU 314能适应中等规模系统, 满足高速处理系统要求。S7-300系列PLC比其他PLC有很多优点, 如重量轻、体积小、故障率低、装卸容易等优点。
4 PLC控制系统设计
STEP7向用户提供用户块和系统块, 如功能块FB、功能FC、组织块OB、系统功能块SFB、系统功能SFC、数据块DB、系统数据块SDB等。运用面向对象设计思想, 利用FB模块的可继承性和可重用性, 把一个FB模块看成一个功能类。具体定位到不同设备时, 配置不同的数据块, 即数据块DB对应类FB模块的对象, 包含了对象的具体数据, 系统设计了延时定时器功能FC 18、通用电机类FB 11、阀门功能块的实现FB 12。
该配料系统包括四个配料, 控制比较复杂, 如果对每个配料编写一个控制程序块, 这会增加设计的难度。因此我们按照面向对象类的方法, 把配料系统抽象成一个功能类。将配料过程中的动作和步骤, 当作一套流程抽象出来, 形成配料类。一套系统形成一个配料类, 最后通过一个FC功能对配料后还没有完成的工作做一个综合编制, 实现功能。
每个配料作为一个实例, 为每个实例定义一个数据块, 建立对应的下料变量, 作为类的属性, 即称重模块的输入参数。由于比较复杂的配料系统, 用到相当多的变量, 因此为保证程序的可维护性、可读性和减轻编程难度, 使用简单的命名规则, 编出高质量的程序。
5 上位机监控系统软件设计
5.1 WinCC组态软件
在系统上位工控机中安装WinCC组态软件, 用来实现显示、存储、报警、打印等功能。WinCC监控组态软件将系统中的变量和PLC中采集的数据相连接。现场设计人员根据控制系统需要设计图形, 编写脚本程序, 实现监控、显示、记录和报警功能, 操作人员通过监控画面实现对配料过程的监控。
5.2 监控模块和控制模块的通信
SIMATICS7ProtocolSuite是WinCC提供的通讯驱动程序, 它支持多种网络协议, 通过通道单元实现与西门子系列的设备进行通讯。系统通过PRO-FIBUS连接自动化系统和WinCC监控软件, 选择PROFIBUS通道, 新建驱动链接, 完成WinCC和PLC之间的连接。
在监控组态运行环境下, 组态软件中一个重要的部分是定义变量, 现场的生产情况通过变量反映在数据中, 显示在人机界面中, 现场操作人员通过监控组态软件发布指令, 改变变量值发送给现场, 是上位机和下位机联系的桥梁。
5.3 人机界面设计
WinCC软件的图形编辑器创建和动态修改图形监控画面, 用户自定义工作环境, 提供对实时监控的快速反应。考虑到本系统工艺流程比较复杂, 需要监控比较多的设备, 将系统分成了四个主画面, 操作人员根据需要通过按扭在不同的画面间切换。画面包括工段控制画面、配料控制画面。
6 自动配料粉碎机系统设计
配料粉碎机的设计是系统的重要环节, 在生产中粉碎机消耗的电力占整个系统的大部分。设计合适的自动配料系统, 可实现系统的高精度配料和电力节约[5]。
6.1 PID控制器的基本原理
PID基本控制规律有三个:比例 (P) 控制、积分 (I) 控制和微分 (D) 控制。PID模拟控制器的输出u (t) 与输入e (t) 的关系为:
该式中积分上下限为0到t, 它的传递函数是:
式中:KP———比例系数;TI———积分时间常数;TD———微分时间常数。
在计算机实际控制应用中, 将PID控制规律中模拟PID离散化, 变成差分方程。由于计算机采集时间足够短, 可用求和代替积分, 采用增量控制方式。
PID控制器用途广泛, 使用方便。使用时只需要设定三个参数 (KP、TI、TD) 即可。PID控制根据系统的误差, 利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制。
6.2 PID控制器的设计改进
在这种传统的控制方式中, 系统不断地存在偏差, PLC会不停地进行计算控制增量, 并把控制信号输出给执行机构, 这样会不停地产生震荡。在通常实际应用中, 会在PID控制系统中增加一个死区环节, 如下式:
式中:ε———一个可调的参数, 可人为设定, 具体数值根据实际调试和理论估计来确定。如果ε过小, 会频繁调节输出, 如果ε过大, 系统会形成较大滞后, 以至不能调节。在粉碎机速度控制系统中, 让系统的反应速度迟钝一点, 设定死区。在控制系统中, 当电流变化较大时, 可用PID调节, 根据电流值的偏差决定用P还是PI调节, 即当偏差较小时引入积分, 采用P控制, 当偏差较大时取消积分, 采用PI控制。
综上所述, 根据配料机控制系统采用PID控制方法, 改进措施为死区设定和积分分离, 实现控制信号电流的稳定。
6.3 自动调速原理
配料系统的自动控制原理:在开始工作的时候, 先在PLC控制参数中输入略小于电机额定电流的值, 使粉碎机正常工作。当实际工作时, 电流检测装置实时检测粉碎机的工作电流, 并把信号及时传给PLC装置, 然后和预先设定的电流作比较, 反馈给变频电机, 实现了配料量的自动控制, 电流反馈调节控制原理如图3所示[6]。
本系统采用三菱公司推出的通用变频器FR-A 540系列, 该种变频器采用脉宽调制 (PWM) 原理, 磁通矢量控制技术和智能功率模块的高性能变频器。调速范围较大, 易于达到高启动转矩, 性价比较高[7]。
7 结束语
本阐述了PROFIBUS总线的特点, 分析研究了PROFIBUS-DP总线。系统通过可靠的DP现场总线技术, 将工业控制计算机和现场仪表连接起来, 实现系统的自动监控管理。讲解了系统的硬件设计, 工控机通过主板上的CP5611通讯卡, 利用PROFIBUS-DP总线和各PLC联接。上位机使用WinCC监控组态软件, 通过监控界面实现动态监控和配方管理、查询历史数据。该系统已投入运行, 实现了优化生产工艺, 提高了配料配比精度和生产质量。
参考文献
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燃油电站DCS监控系统组态设计 篇3
伴随随着工业自动化和网络技术的日新月异的发展, DCS系统被越来越多地运用到工厂自动化的监控系统中[4,5]。孟加拉国50MW±15%燃油电厂项目工程选用浙江中控SUPCON集散控制系统ECS-700, 6台柴油机本体的控制采用西门子S7-400控制系统。电气系统、油系统、水系统等辅助设备的信号的采集与监控由DCS系统实现。其通过与西门子PLC的Profibus-DP通信, 采集柴油机运行参数以供监视;通过Modbus通信, 采集现场电力系统仪表信号, 实现远程监控电力数据。
2 DCS系统硬件配置
该电厂DCS硬件系统分为控制系统硬件与操作站硬件。控制站系统硬件统一安装在控制柜内, 电子设备系统有1个系统柜, 3个外配柜;油系统有1个系统柜, 2个外配柜;水系统有1个系统柜, 1个外配柜。操作站硬件主要包括操作台与操作站电脑, 总共4台操作台电脑, 其中1台作为组态服务器与工程师站, 其余3台作为操作员站。整个系统配置如图1所示。
2.1 控制器配置
DCS系统配置3对控制器, 每对控制器互为冗余, 采用工艺系统结合控制功能的分配原则, 电子设备系统为就地控制站, 油系统与水系统分别作为远程站, 采用4芯光纤熔接光纤的方式, 使用光纤跳线连接交换机上的相应光纤跳线端口, 完成就地控制站与远程控制站的通信, 保证DCS操作站电脑能够采集不同控制站现场信号, 并实现监控。
2.2 IO卡件与通道分配
DCS系统IO卡件安装在系统柜内的机架上, 包括57个AI卡件, 2个AO卡件, 32个DI卡件, 11个DO卡件, 总点数为1736。卡件和通道分配以“兼顾类型以及分支故障影响相对最小”的原则, 防止保护装置的误动以及自动装置的失灵:不同类型的卡件尽量分在不同基座, 尤其是输入和输出, 防止接线错误;同类型的AI通道尽量分在同一卡件行;备用通道尽量均匀排布在每一块卡件上, 以便日后维护增加和更换信号通道。
2.3 SOE软硬件配置
SOE系统包括SOE服务器, SOE客户端, 主控器和SOE模块。ECS-700主控制器、SOE模块和SOE软件配合, 可以采集和记录时间精度为0.5ms的开关事件。该电站配置了7块SOE模块, 总共112点, 主要包含在电子设备系统控制站, 涉及电气控制系统信息, 如柴油机急停信号, 主变保护柜报警等。而柴油机本体的运行报警信号则由S7-400控制系统处理。
2.4 可靠性设计
DCS监控系统中需要防止因DCS硬件和信号故障 (包括断线) 引起保护误动和拒动, 这是可靠性设计的重点[8]。DO通道采用继电器常开触点, 可防止因控制器失电、IO卡件或通道故障等引起的保护误动。模拟量卡件和控制器通信失败或者现场变送器出现故障时, 采取的设置为“保持”, 防止误动作。在电厂控制系统接地方面, 有很多方案可以参考[9,10], 该系统采用“分类汇总, 单点接地”的方式, 即保护接地和系统接地独立分开, 最终汇入统一接地点, 保证整个系统只有一个电势零点位, 防止因为电势差而产生回路电流干扰系统稳定性。
3 DCS系统软件组态设计
3.1 控制器扫描时间设置
控制器基本扫描时间为100ms, LBUS扫描周期默认为50ms, 可修改。程序页的扫描周期默认为2ms, 可修改。程序页的扫描支持相位以及优先级的设置, 可合理划分相位和优先级, 减轻CPU负荷, 保证系统响应的迅速和稳定。
3.2 数字量输出驱动设计
数字量输出驱动是针对具体设备的监视与控制, 主要有启动停止操作、状态指示、故障报警和设备的联锁保护等功能。孟加拉电厂数字量输出驱动主要包括双电控和单电控电动机, 双电控气动阀和单电控气动阀等几种类型, 具体设计:
(1) 双电控的阀门指令输出端采用长信号的形式, 利用状态反馈来停止指令输出, 如120s内没有状态反馈, 就停止输出并发出相应的开启或者关闭故障信号;启停指令互相闭锁, 防止同时发启停指令。
(2) 双电控的电机指令输出采用短信号的形式, 5s脉冲信号过后, 如没有状态反馈即发出相应故障信号;启停指令互相闭锁, 防止同时发启停指令。
(3) 单电控设备采用长信号, 如20s内有状态反馈则保持输出, 否则停止输出。
(4) 把远程信号和不存在故障信号作为面板操作的条件, 否则禁止在相应的操作面板上进行远程操作。
3.3 第三方通信设计
3.3.1 Profibus-DP通信
6台德国柴油机采用西门子S7-400系统控制作为DP从站, 需要与DCS系统主站通信, 采用的DCS通信模块为COM722S。其通信连接结构如图2所示, CPU416为西门子S7-400控制系统CPU, MPI/DP为西门子DP通信模块, OLM为将电缆转为光纤通信的设备, 整个通信网络为环形结构, 具备冗余通信能力。
软件组态中, 每个单独西门子CPU组态程序中配置了7个槽位, 每个槽位32个字节, 即16个2字节数据, 总共112个模拟量信号。DCS系统中需要借助西门子SYCON软件, 通过槽位一一对应地配置, 可在DCS组态软件中扫描增加的信号通道, 完成组态配置。
3.3.2 Modbus通信
该电厂有10台电力系统仪表需要作为从站与DCS系统主站通信, 以便在操作站电脑上采集现场仪表的监测数据, 包括发电功率、电压和电流, 因此采用Modbus通信。该系统采用RTU模式通信, 使用RS-485的电气接口。DCS系统配备的通信模块有4个串口, 总共可带64个设备, 单个串口可通信32个设备。在组态软件中设置好通信率、数据位、停止位等通信要素信息, 选取通信功能码为3, 读取每个仪表10个保持寄存器, 可读取总共100个通信数据。
3.4 监控画面设计
孟加拉国电厂DCS监控画面分为流程图和弹出窗口图两部分。主图是电厂生产过程的主要流程界面, 包括设备状态和运行参数;窗口图是设备的操作画面, 并提供设备信息。在编程和画面组态前, 可先明确画面设计细节, 避免画面和逻辑组态编程的重复工作。DCS画面组态有下列特点:
(1) 1张总目录图, 包括电气系统、油系统、水系统3个分区, 直接链接到画面主图。
(2) 主图分为上、中、下3个部分, 顶部区域显示设备或者机组重要参数;中间区域为各个系统流程显示区;底部为相关画面链接区, 分为全局链接和局部链接, 全局链接便于快速返回监控主画面, 局部链接主要是与画面相关的其他工艺系统。
(3) 所有的操作对象均设计弹出窗口图, 采用分步操作的原则, 以防误操作的发生。设备的启动与停止都有相关允许先决条件的提示, 点击可窗口形式显示。对于断路器的操作窗口, 通过设置链接点, 可找到相关操作逻辑图, 便于查找故障原因。
(4) 补充列表报警内容, 画面报警主要包括电气故障、开关量测点报警以及设备故障类型。
(5) 系统流程图画面显示可设置的调节参数以及联锁保护参数。
(6) 画面参数显示结合报警功能。模拟量参数在正常范围内显示黄色平光, 报警时显示红色并闪烁, 打开相应仪表弹出面板, 可查询报警原因, 包括超量程提醒、接线断线等。
(7) 动态显示设备的运行状态, 包括阀门打开关闭的动作、阀门运行和停止的动态。绿色显示设备运行, 红色显示设备停止, 闪烁表示设备正在执行动作。黄色闪烁表示设备处于故障, 点击设备弹出画面, 可查询相关故障原因并且可人工确认。
3.5 列表报警设计
报警点数量庞大, DCS系统软件默认分为系统报警以及过程报警。系统报警包括系统硬件报警以及网络报警等。过程报警包括设备自身运行报警以及联锁报警等, 采取分区优先报警的方式, 报警分为2级, 1级为红色且伴随声音提示, 2级为黄色, 无声音提醒。可将重要设备的跳闸以及联锁报警点作为1级报警, 以引起操作人员的特别注意。
对于模拟量报警设置, 系统已默认3个低限与高限。一般可把跳闸值或者联锁报警点定义为高3值。为节省工作量, 选择在项目推进的不同阶段进行不同点类型的列表报警设置工作。在调试前, 可根据IO清单设置模拟量和开关量的报警;整组启动前, 逻辑组态已经基本定型, 根据逻辑图逐页设置中间点的列表报警, 增加和修改中间点的描述, 增加设计变更部分的列表报警。
3.6 软光子牌报警设计
DCS组态监控系统以列表报警为主、软光子牌报警为辅的原则进行设计。列表报警几乎覆盖了整个系统全面的报警信息, 软光子牌主要提取电气系统中重要的报警, 用声光的形式表现。电气系统的软光子牌报警分为3类:电气主设备故障报警;电气辅助设备故障报警;电气事故跳闸报警。
3.7 数据库位号组态设计
系统数据库的位号可通过EXCEL文档导入设计院提供的IO清单, 需要特殊处理的主要有以下几项:
(1) 通信点。DCS系统除了原有的硬件通道外, 还有通过DP和Modbus通信来的信号通道, 可通过扫描新增位号得到, 因此需要重新自定义位号, 且总点数不能超过每对控制器所规定的点数。
(2) 单位。计量单位标准化包括流程图画面单位和点定义中的单位两个部分。点定义的单位是基础工作, 画面中单位需要在IO清单的设计阶段根据点单位和实际意义进行适当的更改。
(3) 小数位。不同信号参数要求的小数位由于量程范围而不同。小数点位数太多引起的频繁刷新会影响操作员监控生产的过度的注意力, 因此应根据参数的单位选择小数位。压力单位为MPa的保留2位小数位, 而单位为摄氏度的只保留1位小数位。
4 DCS组态的调试和收尾工作
4.1 废点清理
调试过程中出现现场设备的IO点和初始设计不符, 根据厂家, 设计院和调试单位的共同确认, 认其为废点。删除有关废点的硬件接线, 同时删除软件组态里面的控制逻辑以及画面显示, 并从数据库中删除位号, 把相应的通道改为备用通道。对搜索组态过程中建立的中间点, 逐个检查确认后删除。
4.2 释放强制信号
在调试过程中, 对于设备安装不到位或者保护设计不合理, 往往采取在DCS组态里强制相关信号的措施, 以实现调试的继续进行。但是如果安装完成, 信号恢复, 信号强制会误导监控人员的判断和逻辑程序控制。因此机组正常运行时, 应尽量释放强制信号, 根据设备不同情况修改相关逻辑。
4.3 联锁和报警定值整理
在调试结束之后, 机组通过168测试, 利用调停时间, 热控仪表、机务以及运行操作人员需要全面检查确认列表报警、联锁报警的定值。
5 结语
在DCS项目的前期准备工作中, 设计院、DCS厂家以及电厂等参建方一起, 明确了DCS设计的整体结构框架, 对系统的细节处理形成了比较统一的意见, 确保了项目的顺利推进, 也实现了电厂的正常投运。但在以下几个方面还需要进一步完善:
(1) 由于柴油机本体系统由西门子程序控制, 一些设备的运行参数并没有通过通信传送到DCS系统中, 给操作人员带来了一定不便, 但是DCS方无法主动修改, 可向德国柴油机厂商提出修改增加通信数据后再由DCS修改组态。
(2) 设计院提供的英文描述不太符合该厂的习惯用法, 即使现场调试过程中已经修改了部分, 但是由于在组态过程中已经扩散, 全面修改变得相当困难, 描述得仍然不够严谨。
摘要：介绍孟加拉国50MW±15%燃油电站的DCS组态监控设计, 包括硬件配置及软件组态等。
关键词：DCS控制系统,硬件配置,软件组态设计,监控
参考文献
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组态监控PLC控制的电梯系统 篇4
电梯的技术水平和使用量成为衡量社会现代化程度的标志之一。自动化控制技术日新月异,诸如模糊逻辑、专家系统、神经网络等智能控制技术也引用到了现代电梯控制中来,实现了电梯交通最优配置和控制,达到高速、安全、可靠、智能、环保和人性化的目的。
电梯的电气系统由控制和拖动两部分组成。本设计以PLC、变频器为传动控制的中枢,结合呼叫面板、平层信号,完成电梯的自动控制,采用组态王组态软件对电梯的控制系统和运行状况进行全方位实时监控。
1 电梯控制系统设计
1.1 系统结构和控制器选型
电梯PLC控制系统及监控系统的结构如图1所示,由本体及控制器组成。其中,本体包括底座、立柱、轿厢及内外选控控制面板等;控制器包括PLC、变频器及开关电源等。
电梯共分8层,每层有数码显示轿厢所处楼层数,还有外呼按钮、外呼登记指示。轿厢内呼面板包括1~8层内呼按钮,开、关门按钮,内呼登记显示,电梯上、下行运行指示。
若使PLC主机对模型实现完全控制,应选用80点机型(输入口大于34点、输出口大于34点)。本设计根据楼层和控制要求选用三菱FX2N-80MR型PLC。
电梯具有硬件、电气极限保护,不会因编程错误而冲出1~8层的运行范围。
主控制板背部设有电源插座及保险管座,保险管规格为250V,10A。本装置电源电压为交流220V,50Hz。应使用带保护接地的三芯单相插座。
1.2 系统软件设计
电气控制系统的主要功能是对电梯的运行实行操纵和控制,其主要由主控制器、呼叫装置、楼层显示装置、平层装置等组成。8层电梯PLC程序的编写,由于I/O点数多、情况复杂,对编程人员逻辑思维能力是极大考验。根据电梯的运行规律和控制要求,在编写电梯的PLC程序时,采用了模块化的编程思想,分功能编写相关程序,再加以综合,可分为呼叫登记,上行、下行决策,轿厢停车,开、关门控制,楼层数码显示,高速运行逻辑等。为了便于组态王实现更好的监控,增加辅助程序。
程序主要有:电梯的启动、呼叫信号(包括内呼指令及外呼指令)、楼层显示、开关门、电梯选向、电梯换速等。
1.3 电梯运行方式
运行控制方式采用集选控制,微处理器具有将内呼(轿厢)指令与外呼指令(厅外召唤)等各种信号集中进行综合分析处理的高度自动控制功能。它能对轿厢指令、厅外召唤登记,停站延时自动关门起动运行,同向逐一应答,平层自动开门,顺向截梯,自动换向反向应答,自动应召服务。由于电梯只在下行时需集选功能,因此厅外只设下行召唤按钮,上行不能截梯。
2 电力拖动系统设计
电梯的电力拖动系统对电梯的启动加速、稳速运行、制动减速起着控制作用。驱动系统的优劣直接影响电梯的起动、制动加减速度、平层精度、乘座的舒适性等指标。虽然直流电动机、永磁同步无齿轮的电机具有调速性能好、调速范围大、平稳、舒适的特点,但维护工作量较大,造价高。
20世纪80年代初,VVVF变频变压系统控制的电梯问世。它采用交流电动机驱动,却可以达到直流电动机的水平,目前控制速度已达6 m/s。变压变频调速控制电梯速度调节平滑,可获得十分良好的乘坐舒适感,并且能降低电动机的起制动电流,与其他类型交流调速系统相比运行效率高、节能效果显著,是目前流行的电梯电力拖动系统。
调速传动部分采用三菱公司FR-S520SE变频器,该系列变频器具有结构紧凑、运转可靠、性能优良等特点,尤其是其良好的低速运行特性适合于电梯上的应用。电梯运行的舒适性取决于其运行过程中加速度和加速度变化率的大小,过大的加速度或加速度变化率会造成乘客的不适感。同时,为保证电梯的运行效率,加速度或加速度变化率的值不宜过小,能保证两者最佳取值的电梯运行曲线称为电梯的理想运行曲线。理想的抛物线-直线综合速度起动曲线如图2所示。
3 电梯控制系统组态监控设计
8层电梯程序调试成功是整个监控系统正常运行的前提。监控系统设计时要结合PLC程序,变量设置与PLC的I/O分配一一对应。采用北京亚控公司的kingview6.53组态王软件设计电梯监控系统,主要包括设备配置、设计图形监控界面、构造变量数据库、建立动画连接、运行调试等。
3.1 设备配置
设备配置就是完成与组态王通信的设备的设置。本系统是PLC与组态王间进行通信,因此,将PLC的生产厂家、设备名称、通信方式等填入相应对话框中即可。
3.2 设计图形监控界面
图形监控界面用于模拟实际工业现场和工控设备,本系统设计图形界面的任务就是绘制电梯仿真画面。电梯仿真画面由电梯井道、轿厢、各层门厅、外呼显示、当前楼层显示、内呼按钮、手动开关门按钮等组成。制作时要结合“组态王”内部图库和工具箱,同时采用位图插入等手段。在画门厅时,电梯门要能向两边移动,图层的设置要放在门框和墙的后面。内呼按钮和内呼显示是放在同一位置的两个对象,方便后续的变量设置。轿厢放在井道的前面。
3.3 设置变量,构造数据库
组态王定义的各种变量构成数据库,其中不需要与其它应用程序交换数据的变量称为内存变量,而与其它应用程序交换数据的变量称为I/O变量,从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令,比如“内、外呼按钮”等变量,都需要设置成“I/O变量”。在“组态王”系统运行过程中,每当I/O变量的值改变时,该值就会自动写入远程应用程序;每当远程应用程序中的值改变时,“组态王”系统中的I/O变量值也会自动更新。由于本系统用PLC控制电梯,因此可用PLC的I O地址另加少量内存变量来设置图形界面所需变量。
本系统用到59个变量,其中10个内存整型变量,48个I/O离散变量,1个内存实型变量,如表1所示。
3.4 建立动画连接
动画连接是指在界面上的图形对象与数据库的数据变量之间建立一种关系,当变量的值改变时,在画面上以图形对象的动画效果表示出来,或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值,以实现图形界面与对象间的双向控制。本系统的动画连接包括轿厢、楼层显示、内呼按钮、门的开关演示等。
为了使电梯轿厢的移动具有真实性,不跳跃性变化,门的开启、关闭也具有较好的效果,必须编写画面属性命令语言,程序如下:
3.5 运行与调试
检查电梯监控界面与电梯间实现的双向控制功能,通过按下电梯上的实际按钮观察电梯主画面中电梯的开关门、上下行及显示等动画运行情况;相应地也通过按电梯监控界面上的每一个按钮观察实际电梯的开关门、上下行及显示等运行情况。通过调试,系统可以实现实时监控,效果良好。
参考文献
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基于组态王的过程监控系统设计 篇5
关键词：组态王,HIM,DCS
一、引言
“组态”的概念是伴随着DCS的出现才被越来越多的生产过程自动化技术人员所熟知的, 它是面向监控与数据采集的软件平台工具, 具有很丰富的设计项目, 使用方式也灵活多变, 功能较为强大。随着监控软件的快速发展, 实时控制、实时数据库、通信及联网、SCADA、开放数据库接口、对I/O设备的广泛支持已经作为它的主要内容, 随着软件设计技术的发展, 组态软件会随着需求的不同而不断被赋予新的使命和内容。
二、监控系统设计
组态王监控开发系统是北京亚控科技发展有限公司开发的一套集成了人机界面 (HMI) 系统和监控系统的工业上位监控软件, 可以与板卡智能仪表、智能模块、PLC、远程数据采集装置 (RTV) 等多种外部设备进行通讯。本文针对实验室A3000高级过程控制系统来设计的, 该系统包括三个加热管, 三个水箱, 一个储水箱, 一个锅炉, 一个工业用板式换热器, 两个水泵, 大功率滞后时间可以调整的滞后系统, 一个硬件联锁保护系统。
依据监控系统要求及该系统需要实现的功能, 设计出系统功能框图如下:
(一) 系统工艺流程画面。
该画面显示了A3000的主要工艺流程图, 并实时显示各主要运行参数。通过这幅画面可以直观地、方便地观察系统的运行状况, 如图2所示:
(二) 实时数据和历史数据的显示画面。
在本系统中, 实时曲线主要对象是锅炉, 在于锅炉是整个系统中较为危险出错的地方。其中, 红色曲线代表锅炉温度, 绿色曲线代表锅炉液位, 蓝色曲线表示为流如锅炉的流量, 通过此曲线能清晰的看到个参数的变化趋势, 如图3。
历史数据画面的主要功能就是存储在数据库中的数据, 按下“历史报表查询”按钮, 可以设置某一时间段的任意已定义变量的历史数据报表, 并可复制/粘贴至其他文档, 供后期使用, 如下图4所示。
(三) 报警画面。
为了保证生产现场的安全生产, 相关的报警事件的提示和记录是不可缺少的, “组态王”为用户提供强有力的报警和事件系统。通过这些报警和事件, 用户可以便捷地记录、查询系统的报警状态以及各工作站运行的情况。当报警和事件发生时, 在报警窗中会按照设置的过滤条件实时地显示出来。如图5所示。
三、结语
本监控系统具有操作简单、可靠性高、可维护性好、交互式图形界面清晰等特点, 广泛适用于各类控制系统的上位监控操作系统中。
参考文献
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太阳能路灯系统的组态监控设计 篇6
关键词：太阳能,组态,监控,单片机
目前, 以社区、街道路灯系统为研究对象, 太阳能路灯系统大多采用单片机控制技术, 以此构建能够实现“节能设计”集成优化的智能太阳能led控制器, 同时利用组态软件可以监控系统的电流、电压、功率因数等参数, 实现为建设节能提供了一条新思路。
1 太阳能LED路灯系统组成
目前的太阳能路灯控制系统都是独立光伏控制系统, 主要由7个部分组成:太阳能电池板、蓄电池、负载 (LED路灯) 、控制器、测量电路、充电电路、放电/负载驱动电路。
2 太阳能LED路灯系统组态监控分析及设计
本监控系统使用组态王6.55制作, 是以控制和实时监测现场跟踪机构与电池板各个参数为中心, 应具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。
2.1 组态监测分析及设计
在监测系统中, 我们设计可以实时检测到太阳能电池板的温度, 蓄电池的电量存储情况, 蓄电池的输出电压, 以及蓄电池供电时的直流。从而可以实现对太阳能电池板的温度控制, 对蓄电池的电量饱和度的检测, 以及蓄电池的输出电压电流的稳定情况的监测。
为了让维护人员能够更快更直接的对故障负载设备进行维护, 本系统设置了实时报警数据库, 可以实时的显示出现故障的设备名称、故障类型、报警值等等。按照本监控系统要求, 监控程序要实现当前实时数据和报警数据的生成和打印。采用了计算机进行控制, 可以代替繁重的手工记录, 用计算机直接进行无纸记录, 产生各种各样的报表, 以供查阅。通过以上部分, 实现了对太阳能路灯的监测, 减轻了人工工作的负担, 使得工作效率大大提高。
2.2 设计步骤如下
创建工程“智能太阳能路灯系统监测”;
创建画面, 利用系统的工具箱中的“圆角矩形”工具画出路灯杆, 太阳能电池板模型, 并使用“显示画刷类型”按钮, 将路灯杆设置为白底灰色填充的样式。之后使用“扇形 (弧形) ”工具画出路灯, 并使用“直线”工具在路灯周围画出表示路灯亮灭的短线。
设置变量。绘制完基础画面之后, 回到工程浏览器, 点击左侧菜单栏中的“数据词典”, 新建一些关联变量, 分别用于控制电池板的旋转, 监测系统电压值、电流值及一些相关变量的变化。具体如图1所示。建立数据连接;
编写程序;利用函数“=Date ($年$月$日) 和=Time ($时$分$秒) ”, 该函数是使报表可以再运行时, 记录实时时间。右键点击画面, 选择“画面属性”选项, 在弹出的对话框中选择命令语言选项, 在存在时输入栏中输入下列命令语言。具体如图2所示。
为了让维护人员能够更快更直接的对故障负载设备进行维护, 本系统设置了实时报警数据库, 可以实时的显示出现故障的设备名称、故障类型、报警值等等。
报表系统:按照本监控系统要求, 监控程序要实现当前实时数据和报警数据的生成和打印。采用了计算机进行控制, 可以代替繁重的手工记录, 用计算机直接进行无纸记录, 产生各种各样的报表, 以供查阅。具体如图3所示。
3 小结
在监测系统中, 我们可以实时检测到太阳能电池板的温度, 蓄电池的电量存储情况, 蓄电池的输出电压, 以及蓄电池供电时的直流。从而可以实现对太阳能电池板的温度控制, 对蓄电池的电量饱和度的检测, 以及蓄电池的输出电压电流的稳定情况的监测。实现为建设节能提供了一条新思路。
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监控系统组态模式 篇7
组态软件是一种面向工业自动化领域的通用数据采集与过程控制的技术软件，具备对工业自动化系统的监视、控制、管理等功能，同时也提供丰富的、易于使用的手段和工具来实现这些功能。
使用组态软件作为二次开发平台，通过类似“搭积木”的简单方式可以快速构建人机监控系统，开发效率高、性能稳定可靠。本文提出如何利用软件工程思想开发基于组态软件的人机监控系统，来保证开发质量和开发进度。
2 需求分析阶段
需求分析就是提出监控系统需要实现的功能及技术要求，是系统开发的首要阶段。
(1）需求调查
这个阶段是根据监控系统每个被控环节对应的工艺流程图、自动控制原理图、设备布置图，进行需求分析、资料收集，以获得对系统的初步了解。需求调查可以参考以下内容：
◆要监视哪些现场设备的那些实时运行数据;
◆要控制哪些现场设备、设置哪些被控参数;
◆要建立哪些现场设备的哪些报警信息;
◆哪些数据需要采集保存，要保存的模拟数据采样频率是多少;
◆哪些关键数据变化需要用趋势图进行表示;
◆需要打印哪些报表，报表格式是什么;
◆用户权限如何设置;
◆是否需要把监控数据上传到管理部门或接收管理部门的管理数据?如果需要，哪些数据需要上传或接收，采用什么传输方式;
◆是否需要多种语言界面切换;
◆是否需要通过因特网实现远程监控。
(2）需求分析
对需求调查获得的初始需求进行分析描述。
(3）需求确认
针对需求分析的结果，经相关人员讨论、评审，形成需求分析文档。
3总体设计阶段
总体设计的主要任务是将系统进行模块划分、建立模块的层次结构及调用关系，制定命名规范、界面设计原则，为详细设计提供基础。
(1）变量命名规范
业主有具体要求的，使用业主要求的变量命名规范;公司内部有具体规范或标准的，使用公司规范或标准命名规范;其他情况时，遵循以下原则制定适合项目的命名规范：
◆规范要统一、层次结构清晰明了;
◆参考项目设备命名规范;
◆参考PLC变量命名规范;
◆参考行业标准、国家标准、软件编程命名规范(如骆驼式命名法、匈牙利命名法)。
(2）人机界面设计
人机界面是人与机器进行交互的操作方式，要求操作简单且具有引导功能，使用户感觉方便、增强用户兴趣，从而提高工作效率。
(1)总体布局设计
屏幕总体布局应力求简洁、平衡、一致。典型的屏幕总体布局界面从上到下分为三部分：标题区、图形显示区以及导航按钮区。
(2)结构体系设计
一个界面显示的信息是有限的，当需要显示的信息较多时，为了保证界面的简明性和友好性，通常采用分层布置方式把需要显示的信息在多个界面中进行显示，然后通过导航按钮在多个界面中进行切换。分层布置方式可按功能相似性分层、按所属子系统分层、按所属区域分层等方式。简单合理的结构体系能够使用户快速打开要查看的界面。
系统结构要按照分级浏览、逐级细化的原则进行设计。典型系统通常采用三层结构：第一层为总览界面，显示系统总体信息、重要信息、协同信息及各部分之间的相互关系等;第二层为过程界面，显示指定部分的详细信息，并显示设备状态信息、报警信息等;第三层为详细界面，显示指定设备的信息，如控制开关、控制阀、控制电机等，并显示消息、状态和过程值。
(3)一致性原则
人机界面一致性有助于用户学习操作、减少操作出错率，它通常表现在以下几个方面。
◆风格的一致性：如色彩搭配、系统术语、图标与符号等;
◆控件的一致性：将控件根据操作习惯和交互需要进行分类组合;
◆操作的一致性：对于常用或重要功能，要保持操作方式的一致性，同时还须注意要符合用户的使用习惯。
在总体设计阶段，制定出屏幕上所有对象的设计原则，如按钮对象要制定出按钮的颜色、大小、凹凸效果、字体、字号等。
(4)信息反馈
信息反馈是指系统对用户的操作所做出的反应，表明用户的操作是否为系统所接受、是否正确以及操作的效果如何。反馈可以是文本、图形和声音等形式。
(5)颜色搭配
人机界面上合理使用颜色可以更好地进行提示操作，还能缓解操作者的视觉疲劳。使用颜色时应注意以下几点：
◆所用颜色一般为3～5种;
◆人机界面中活动对象的颜色应鲜明，而非活动对象应暗淡;前景色宜鲜艳一些，背景则应暗淡。提示和警告等信息的标志宜采用红色、黄色;
◆避免不兼容的颜色放在一起(如黄与蓝、红与绿等)，除非作对比时用。
(6)图形利用
图形具有直观、形象、信息量大等优点，在人机界面中使用图形可增强操作的可理解性及易学易用性。使用图形时应力求简单化、标准化，并优先选用已经创建并普遍被大众认可的标准化图形和图标。
(7)字体及大小选用
一个人机界面中，最好不要有太多的字体，更不宜选用字型太复杂字体，宜选用简洁、清晰、易辨识的字体。
人机界面设计中常用字体有中文宋体、中文楷体、英文“Times New Roman”等，这些字体容易辨认、可读性好。文字的大小常选用2～3种字号，使显示信息清晰并保证风格统一。
(3）操作权限设计
组态软件都提供完善的安全机制，让用户能够自由组态来控制菜单、按钮和退出系统的操作权限，只允许有操作权限的操作员才能对某些功能进行操作。
组态软件采用与Windows NT类似的操作权限机制，即采用用户组和用户的概念进行操作权限的控制。操作权限的分配是对用户组进行的，某个用户具有什么样的权限由该用户所隶属的用户组来确定。典型的用户组划分包括操作员组、技术员组、维修员组、负责人组、管理员组。
某些比较重要的操作(如可能危及生产安全或可靠性的操作)，在人机界面设计中要注意连锁控制和保护诊断。对于不符合正常运行操作或逻辑顺序的控制信息输入要给出提示或警告信息，按分类和级别拒绝执行或等待进一步确认后才执行。
(4）报表方案
组态软件本身通常都具有报表生成及处理的能力，但是存在国外组态软件的报表格式不符合国内用户要求、组态软件处理复杂报表比较困难的情况。这时，可以采用以下两种方法实现报表功能：一是使用高级编程语言开发报表打印程序(如VB、VC、PB、Delphi等)，编译成可执行程序后在组态软件中调用;二是使用组态软件的脚本语言，与Excel相结合，利用Excel强大的制表功能，实现报表打印功能。
4 详细设计、编程及单元测试阶段
根据总体设计，严格执行制定的规范或原则，在组态软件中进行完整、严密的详细设计及编程，并及时进行单元测试，完成需求分析所要实现的功能。
(1）变量定义
(1)使用接口数据块
建议在PLC中建立用于接口功能的数据块，作为组态软件获取变量的中介。这样，可以保证监控系统和PLC编程人员同步工作。当PLC程序完成后，只需在PLC中将PLC变量赋值到DB变量或将DB变量赋值到PLC变量。不仅保证了工程进度，而且也起到隔离作用。
(2)恰当使用结构变量
在实际的工业现场及应用中，经常会遇到多个设备需要显示相同参数(组)的情况，如现场有多个电机，每个电机需要显示和控制的参数(组)都相同，只是不同电机的参数(组)数值不同。这时，可以使用结构变量，不仅提高了工作效率，还减少了错误的可能性。
(3)充分使用导入导出功能
通常，PLC编程软件和组态软件都具有导入导出功能或工具，要熟练和灵活运用这些功能，快速定义PLC中的接口数据块和组态软件中的变量。
(2）画面设计
◆操作权限用户组定义;
◆根据工艺过程，绘制、设计人机界面的结构和框架;
◆人机界面设计及调试;
◆实时及历史报警界面设计及调试;
◆实时及历史趋势界面设计及调试;
◆报表系统设计。
对于多个设备的相同界面，要使用画面模板功能。画面模板和结构变量配合使用，能够避免重复组态相同的画面，减少组态人员的工作量，还能减少项目维护的工作量，提高系统的可维护性。
为了加快开发进度，建议在界面设计过程中，图形对象的变量连接、权限分配、界面调试同时进行;如要求多语言界面，也要同步进行。避免出现所有界面设计完成后再进行变量连接，变量连接全部完成后再进行权限分配的情况。
(3）单元测试
每个界面的测试都要与设计同步进行，界面测试方法如下：
◆把与PLC连接的驱动程序设置为仿真状态;
◆建立一个专门用于测试的界面，根据被测试界面上的变量，在测试界面上相应地设置开关控件或数据控件;
◆在测试界面上改变变量的数值，观察被测试界面的显示是否符合设计要求。
(4）脚本语言编程
大部分组态软件都提供了脚本语言，其中以VBScript最为广泛。当某些复杂的动作或不同的功能通过简单的组态实现时，就需要使用脚本语言编程实现。正确地编写脚本程序，可简化组态过程，大大提高工作效率，优化控制过程，提高系统的灵活性。
5 综合测试及试运行阶段
(1）总体调试
主要对监控系统的整体结构及其调用关系进行测试。
(2）通信调试
把与PLC连接的驱动程序设置为硬件状态，正确设置IP地址及相应的参数。测试监控系统和PLC中的接口数据块是否通信正常。
(3）运行调试
建立PLC变量与接口数据块中的对应关系：在PLC中将PLC变量赋值到DB变量或将DB变量赋值到PLC变量。对应关系建立后即可进行运行测试。
(4）试运行
监控系统经过测试和完善可以投入试运行。
根据试运行的结果，诊断和改正在使用过程中发现的软件错误;根据用户的要求改进或扩充系统。
6 结束语
人机监控系统不仅要保证功能性，对界面质量也提出了更高的要求。开发人员不但要熟悉组态软件的使用，还要熟悉生产工艺及控制原理、PLC编程、软件设计、美术等方面的知识。