组态开发（共9篇）
组态开发 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
[1]. (美) Ralph M.Stair、George W.Reynolds著;张靖、蒋传海译.信息系统原理 (第一版) [M]北京:机械工业出版社, 2000.1, 1-5 405-411
[2]. (美) Roger S.Pressman著;黄柏素、梅宏译.软件工程实践者的研究方法 (第一版) [M]北京:机械工业出版社, 1999.10, 1-35
[3].倪旻工业控制组态软件的产品对比及发展趋势测控技术2000 9 (19) :38-40
[4].楼伟进、应飚COM/DCOM/COM+组件技术[J].计算机应用200020 (4) :31-33
组态开发 篇2
《组态软件及应用》学习报告
题目：力控组态软件控制策略特点、适用条件及主
要功能模块分析
系 部: 自动控制系
专 业: 电气自动化
班 级: 自136班
姓 名: 冯亚坤
学 号: 131415617 指导老师: 白敬彩
成 绩:
二零一五年十一月二十八日
一 力控组态软件控制策略特点
1.1 PC控制概述
随着计算机操作系统稳定性和监控组态软件可靠性的提高，提高监控组态软件的控制功能水平就变得越来越重要了。尤其是在少量监控点数的应用场合，PC机中插入或用串口连接
一、两块I/O板卡，只要在监控组态软件中进行一些简单的组态工作，就会完成用户所需要的控制功能，而且还降低了监控系统成本。
但它们还有不足之处，首先，这些控制设备内部的控制策略修改起来很不方便，有些控制策略在系统运行期间甚至是不允许修改的。其次，这些控制设备的控制能力十分有限，它们只能完成一些简单的常规控制，例如 DCS 的逻辑操作速度不高，而 PLC 的控制算法种类则偏少。这些缺陷严重制约着 设备性能的发挥。
这些控制设备与 PC 间都提供了便利的通讯手段，借助 PC 上组态软件提供的 策略控制器的丰富算法，就可以弥补这些设备在运算、控制能力上的不足，充分 发挥其作用。另外，PC-Based 设备已经实现了标准化、模块化，例如工业 PC 具有完整的 A/I、A/O、D/I、D/O、计数器等 I/O 卡件，这些 PC-Based 设备在电气性能指标 上完全符合工业界的要求，在可靠性、稳定性、甚至冗余设计等方面都能够满足 工厂的控制要求，而且因系统在成本、开放性、灵活性、界面等方面的优势而日 益受到用户的青睐，将给工业控制系统带来巨变。
目前基于工业PC的设备已经实现了标准化、模块化，它们具有完整的A/I、A/O、D/I、D/O、计数器等I/O卡件，基本上能够满足工厂的控制要求，而且系统在成本、开放性、灵活性、界面等方面的优势具有较大的优势，同时现场总线技术的发展使工业PC和现场总线构成的控制系统走向开放，开放使应用规模可以自由伸缩，扩展应用变得极为方便，同时降低了安装维护费用，最终使用户受益。
由PC板卡、现场总线模块构成的控制系统需要有核心的控制软件来对它们进行控制和指挥，力控的控制策略就是一款控制软件，来和现场总线和模块构成控制系统来完成复杂控制如串级控制、逻辑控制等，由控制策略构成的系统既可以单独存在，也可以与其它系统混合使用。
1．2 策略在力控中的结构
力控的控制策略是作为实时数据库上的一个组件，它的优点是可以和 HMI 共享全局数据库，见下图：
1．3 力控策略示例
力控的控制策略生成器以过程控制算法为主，是国内第一个商品化的控制策略生成器，能够使不同厂家、不同类型的设备同时参与一个对象的计算与控制。另外可以弥补一些设备控制能力和容量的不足。
在下图所示的例子中，一个中控室内共有三套控制设备，分别是：在1995年投入运行的A厂家生产的某型号 PLC X、在1992年投入使用的B厂家生产的 某型号控制器Y和在1990年投入使用的C厂家生产的数据采集器Z，假如一条工艺管道的压力信号（PI201）、流量信号（FI101）和温度信号（TI001），分布在X设备、Y设备和Z设备之中，而我们要计算其精确流量，使用控制策略生成器就十分方便。
与传统的DCS、PLC控制系统相比，控制策略生成器（StrategyBuilder）充分体现了控制功能丰富、系统组建灵活、扩展方便的特点。在控制策略生成器中有变量、数学运算、逻辑功能、程序控制和控制算法等类别的近70个功能块，运用这些功能块可搭建出各种功能强大的控制策略。
二 力控组态软件控制的适应条件
2.1 适应条件
力控控制策略生成器是一个既可以运行在Windows98/2000/NT环境，又可以运行于Windows CE、DOS等嵌入式环境的控制功能软件模块。它采用功能框图的方式为用户提供组态界面，具备与实时数据库、图形界面系统通讯的功能。其工作画面如图2-1所示。在此图中可看到画面的左侧列出了各种功能块，画面的右侧是由两个变量功能块和一个PID功能块搭建的一个PID控制回路。
在力控的控制策略生成器中，一个应用程序中可以有很多控制策略，但只能有一个主策略。主策略首先被执行，主策略可以调用其他策略。策略嵌套最多为4级，即0~3级，在这4级中，0级最高，3级最低。高级策略可以调用低级策略，而低级策略不可以调用高级策略。除3级最多可以有127个策略外，其他3个级别分别最多可以有255个策略。
2．2 基本准则
控制策略由一些基本功能块组成，一个功能块代表一种操作、算法或变量。功能块是策略的基本执行元素，类似一个集成电路块，有若干个输入和输出，每一个输入和输出管脚都有唯一的名称。
策略只能调用其子策略，不能跨级调用，如不允许主策略调用二级策略。一个功能块的输出可以输出到多个基功能块的输入上。一个功能块的输入只能来自一个输出。功能块的输出不能来自另一个块的输出。三 力控组态软件控制的主要功能模块
3.1 变量功能块
变量功能块用来为其它功能块提供初始操作数，最终运算结果的变量连接，在每一个变量功能块的属性框中都可以选择变量数据源/目的名称及其参数名称。
变量功能块包含的算法种类如下：
常数：该块输出一个常数，可以作为其他功能块的输入。没有输入，一个输出； 数据库输入变量：把实时数据库中的变量作为一个其它运算的一个输入。没有输入，一个输出；
数据库输出变量：把运算的结果输出到实时数据库的一个点参数中。一个输入，没有输出；
系统变量：一些特殊的变量，可以作为其它运算的输入。没有输入，一个输出： 输入变量：该功能块可以引用控制点中没有作为输入输出脚的参数，如 PID 控制 功能中的比例。没有输入，一个输出；
输出变量：该变量可以对控制点中的参数进行赋值。一个输入，没有输出；
变量功能块用来为其他功能块提供初始操作数、最终运算结果的变量连接。在每一个变量功能块的属性框中都可以选择变量数据源/目的名称及其参数名称。共有常数、输入变量、输出变量、系统变量、全局输入变量和全局输出变量等6个变量功能块。
3.2 数学运算功能块
数学运算功能块可完成变量的计算处理。共有加法、减法、乘法、除法、乘方、取余、绝对值、正弦、余弦、正切、反正弦、反余弦、反正切、自然底幂数、平方根、常用对数、自然对数和取整等18个数学运算功能块。
数学运算功能块包含的算法种类如下
加法：把两个操作数相加。Result = in1 + in2。三个输入，一个输出； 减法：把两个操作数相减。Result = in1in2。三个输入，一个输出；
求余：把两个操作数求余。如果输入 in2 等于 0，则输出为无效，后续计算 将不会计
算。三个输入，二个输出；
绝对值：求输入的绝对值。两个输入，一个输出；
反余弦：输入的反余弦。如果输入小于-1 或大于 1，则输出为无效，后续计算 将不会计算。两个输入，一个输出；
反正弦：输入的反正弦。如果输入小于-1 或大于 1，则输出为无效，后续计算 将不会计算。两个输入，一个输出；
反正切：输入的反正切。两个输入，一个输出； 余弦：输入的余弦 两个输入，一个输出； 正切：输入的正切 两个输入，一个输出； 正弦：输入的正弦 两个输入，一个输出；
指数：输入的以 e 为底的幂。两个输入，一个输出；
常用对数：输入的以 10 为底的常用对数。如果输入小于或等于 0，则输出为无 效，后续计算将不会计算。两个输入，一个输出；
自然对数：求自然对数。如果输入小于或等于 0，则输出为无效，后续计算将不 会计算。两个输入，一个输出；
平方根：输入的平方根，如果输入小于 0，则输出为无效，后续计算将不会计算。两个输入，一个输出；
取整：得到小于或等于输入的一个最大整数 两个输入，一个输出；
3.3逻辑功能块
每个逻辑块具有最多4个输入，并产生单一布尔输出。功能块可以要求实型或布尔型输入。实型输入可以是外部输入，内部输入或逻辑模块的输出。逻辑功能块包含的算法种类如下：逻辑与、逻辑或、逻辑异或、逻辑非、逻辑与非、逻辑或非、两个输入ON有效或门、三个输入ON有效或门、三个输入不一致、开关、定长度脉冲、最大时限脉冲、带死区的等于比较、带死区的不等于比较、带死区的大于等于比较、带死区的大于比较、带死区的小于比较、带死区的小于等于比较、延时、ON延时、OFF延时、看门狗、选通器、变化检测、RS触发器逻辑与功能：求三个输入的相与的结果。根据选择类型的不同，可以是逻辑与，字节与，字与，双字与。如果输入悬空，则该输入缺省是1（或0xFF，0xFFFF，0xFFFFFFFF）。参数： 参数数据类型功能类型字节0，位，1，字节，2，字，3，双字四个输入一个输出输入： 输入：
数据类型功能使能端逻辑量运算是否执行操作数1参数0 操作数2参数0 操作数3参数0 输出： 输出数据类型功能输出参数0计算结果
3.4 程序控制功能块
程序控制功能块用于不同控制策略之间的嵌套。共有跳转、调用子策略、返回和注释等4个功能块。
3.5 控制算法功能块
控制算法功能块主要用于完成各种模拟型的控制策略。共有纯滞后补偿、滤波器、一阶传递函数、模拟输入、模拟输出、数字输入、数字输出、计时器、计数器、PID控制器、线性变换、开关控制器
51、开关控制器
13、三者取中、限值器、累计器、比例器、温压补偿、高低选和平均、通用线性化、比值控制器、斜坡控制器、数字组合点、计算器、条件动作表、加权平均等近30个功能块。
基于组态软件的驱动开发 篇3
随着自动化水平的迅速提高, 计算机在各领域的广泛应用, 人们对自动化的要求越来越高, 种类繁多的控制设备和过程监控装置在各领域的应用, 使得传统的控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的控制软件时, 当被控对象一旦有变动, 就必须修改其控制系统的源程序, 导致其开发周期长;已开发成功的控制软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低, 导致它的价格非常昂贵;在修改控制软件的源程序时, 倘若原来的编程人员因工作变动而离去时, 则必须同其他人员或新手进行源程序的修改, 因而更是相当困难。通用组态软件的出现为解决上述实际问题, 提供了一种崭新的方法, 因为它能够很好地解决传统控制软件存在的种种问题, 使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态, 完成最终的自动化控制工程。
2 驱动程序
驱动程序即添加到系统中的一小块代码, 其中包含有关硬件设备的信息。有了此信息, 计算机就可以与设备进行通信。驱动程序是硬件厂商根据操作系统编写的配置文件, 可以说没有驱动程序, 计算机中的硬件就无法工作。操作系统不同, 硬件的驱动程序也不同。
3 基于组态软件的驱动开发
组态软件提供了很好的开发平台, 使控制软件的开发变得简单, 而且组态软件中也提供了一些常用设备的驱动程序, 但是由于各种设备厂商没有统一的规范, 支持的通讯协议各不相同, 使得很多设备的驱动程序需要根据组态软件的不同单独开发。下面以易控组态软件为例介绍下基于组态软件的驱动开发解决办法。
易控组态软件是一个较为成熟的平台, 可用于工业控制, 道路监控管理等。该软件提供了便捷的图形化编程工具, 可以很快的上手开发自己需要的控制软件界面及功能。同时也提供了相对简单的驱动程序软件开发包。该软件包使用Microsoft Visual Studio 2008为设备驱动程序默认开发IDE, 这使得有一定编程基础的人员易于上手, 开发的驱动稳定性也更高。
3.1 驱动开发的概述
在开发驱动程序前, 我们先来了解下设备驱动程序的作用。设备驱动程序是上位机和设备沟通的桥梁, 通过设备采集的数据经过转换后通过上位机的数据库接口存入数据库中, 上位机发送的指令通过转化传达给设备执行。这中间的过程都是由驱动程序来完成的。根据通讯协议的不同, 设备的驱动程序也有很大的区别, 因此我们需要根据设备厂商提供的通讯协议和自己的功能需求开发适合自己的驱动程序。易控组态软件提供了很多和硬件通讯的通道 (如以太网、串口通道等) , 这使得开发驱动程序的过程简化了很多。我们只需根据通讯协议的不同编写相应的驱动代码即可。
3.2 基于易控组态软件的驱动开发过程
易控组态软件的驱动开发过程中, 上位机与设备间通讯是以变量的方式实现的, 即可以把设备的某一功能看做一个或者一组变量, 用这些变量来实现这一功能。开发平台为驱动开发预留了3个较为有用的接口, 一个是设备数据采集接口, 设备变量设置接口和读写打包接口。下面根据这3个接口具体说明下驱动开发的过程和一些简单问题的解决办法。
在拿到设备厂商提供的通讯协议后, 我们应当先分析哪些指令是我们需要的, 哪些功能指令可以省略, 这样可以有效地减少开发周期。
首先是设备变量采集接口。设备数据采集过程, 默认采集方式为变量包采集方式。打包的必要性和方法在读写打包接口处详细介绍。采集程序从bool Read Packet (Sample Tag Packet packet) 方法进入, 通过图1的过程将数据采集到上位机。
这里的通信参数, 采集指令, 数据校验, 数据解析一般是通过设备厂商提供的, 读写通道由组态软件提供。我们通过对厂商提供的通讯协议的分析 (包括包格式分析, 指令结构, 指令及回应信息长度) 确定出请求指令, 通过读写通道将指令发送给设备, 再将设备返回的信息采集上来, 通过校验和分析得到我们想要的有效数据。
一般上位机与设备通信都是采用发包等待回应的方式, 判断返回的数据是否是我们需要的就要通过数据校验这一步, 数据校验一般分为, 数据包格式校验, 长度校验, 校验码校验, 返回指令码校验, 为确保数据的正确性一般要通过多个校验。
当获得了正确的回应数据后, 我们要讲数据进行分解, 设备一般返回的是一串2进制码, 各个位上的2进制码表示的意义由通讯协议指出, 我们需要将这串2进制码依据通信协议解析成有用的数据。具体程序 (附录1) 。
接下来是设备变量设置接口, 设置接口实际就是将需要的参数写入设备。它与采集接口有很多相似的地方。它们都需要获得通信参数, 形成指令, 通过读写通道发送给设备, 从设备获得回应信息。不同的是写入指令一般回应的数据都是设置成功与否, 不需要做数据解析, 而读指令回应的数据还包括需要解析的数据。因此写指令的流程如下。
程序从bool Write Tag (Io Tag tag) 方法进入:具体程序 (附录2) (图2) 。
最后是数据打包接口。为什么要将数据打包呢?这要从上位机与设备的通信来分析。要想获得设备的信息, 或者是设定设备的某些参数, 上位机就需要与设备间进行通信。随着科技的发展, 计算机的处理速度越来越快, 但是一些硬件设备的处理回应能力远远低于计算机的处理能力, 这样在通信过程中就需要计算机等待设备的响应, 也就是我们所说的延时。而这些延时是驱动程序耗时最多的一部分。怎么减少这些延时是一个驱动程序提高效率的关键。因此我们将需要的多个数据的采集指令打成一个包发给设备处理, 回应的信息包含了多个我们需要的数据, 我们再将这些数据分解成我们想要的, 这就是打包。这么做可以极大的提升驱动程序的效率, 减少上位机与设备的通信次数。具体程序 (附录3) 。
通过以上的3个接口, 我们就能将大部分驱动开发完成。整个驱动的开发过程并不复杂, 我们要做的就是将设备厂商提供的通信协议翻译成适合组态软件平台的驱动程序。
4 结语
驱动程序的开发与一般的应用程序开发有很大的不同。应用程序主要是给用户使用的, 而驱动程序则是与设备打交道的。这就需要驱动程序有着更高更有效地处理能力。另外, 驱动程序的可用性相对较差, 一个设备针对不同的系统, 需要不同的驱动程序。组态软件的出现, 有效缓解了这个问题。组态软件解决了与硬件的通信问题, 我们只需根据组态软件预留的接口针对不同设备开发不同的驱动程序即可, 而且这种驱动对用的不再是不同的系统, 而是同一个组态软件, 这就大大提高了程序的可用性。用户只要使用同一组态软件驱动程序即可通用。但这也有不足的地方, 虽然现在的组态软件大多集成了很多常用的设备, 但是很多设备的驱动还需要我们自己开发, 而且各种组态软件为驱动程序预留的接口也不统一, 这使得开发还具有一定的局限性, 针对同一组态软件的通用性还不能替代真正的通用性。但这涉及到个设备厂商的利益问题, 很难出现统一的驱动标准。所以基于不同组态软件的驱动开发还是现在相对比较统一的解决办法。
附录1:
附录2:
附录3:
摘要：组态是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能, 而组态软件就称为“二次开发平台”。驱动程序扮演沟通的角色, 把硬件的功能告诉电脑系统, 并且也将系统的指令传达给硬件, 让它开始工作, 系统不同, 硬件的驱动程序也不同。组态软件是联系客户和硬件的桥梁, 本文基于易控组态软件驱动开发过程中的问题, 分析并讨论了基于组态软件的驱动开发的解决办法。
关键词：组态软件,驱动开发
参考文献
组态王实训总结 篇4
工业组态技术实践
题 目: 姓 名: 系 别: 专 业: 班 级: 学 号: 导教师: 电气工程系 自动化
2014年3月 日
指
近二十多年来，由于微电子技术和计算机技术的飞速发展以及工业自动化的要求不断提高，plc应用已经在工业生产中较为普及。越来越多的用户需要监控这些智能装置的运行状态和运行参数，以使及时了解现场信息。组态软件正是满足了这些要求而产生。
组态王软件是一种通用的工业监控软件，通过本次课程设计的学习，让我们掌握了组态王的构成及基础级的应用，组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果
关键字：组态王，监控
绪论································································ 第一章 1.1 创建一个新的应用工程············································ 1.2 数据变量的定义和检查············································ 1.3 制作图形画面···················································· 第二章
2.1 动画的设计及连接················································ 2.1.1 简单填充及流动···············································
2.1.2 隐含和显示··················································· 2.1.3 图库的调用··················································· 2.2 报警的配置和使用················································ 2.2.1 建立报警窗口················································ 2.3 曲线的应用······················································ 2.3.1 实时趋势曲线·················································
2.3.2 创建历史趋势曲线控件·········································
结论································································
组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于microsoft windows xp/nt/2000 操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。
工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。
工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。
组态王与 i/o 设备
组态王软件作为一个开放型的通用工业监控软件，支持与国内外常见的 plc、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等（如：西门子 plc、莫迪康 plc、欧姆龙 plc、三菱 plc、研华模块等等）通过常规通讯接口（如串口方式、usb 接口方式、以太网、总线、gprs 等）进行数据通讯。
1.1 创建一个新的应用工程：
为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。并定义硬件设备并添加工程变量添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量，包括内存变量和i/o变量。（如图1.1.1和1.1.2）组态王把那些需要的与之交换数据的设备或程序都作为外部设备。外部设备包括下位机，他们一般通过串行口和上位机交换数据；其他widows应用程序，它们之间一般通过dde交换数据；外部设备还包括网络上的其他计算机。
只有在自定义了外部设备之后，组态王才能通过i/0变量和它们交换数据。为方便定义外部设备，组态王设计了‘设备配置向导’引导用户一步步完成设备连接。
图1.1.1 建立新工程 图1.1.2 定义硬件设备
1.2 数据变量的定义和检查：
在“数据词典”中可以设置我们需要的变量，如液位1，点击数据词典中的新建对所需要的变量进行创建，并选择相应的功能。（如图1.2.1）篇二：mcgs实训总结
组态控制技术及应用
学 校： 二级学院：
班 级： 姓 名：
学
号： 指导教师：
日 期：
mcgs实训总结
经过连续两周的组态实训，不管项目是老师讲解，还是照搬原书或者与同学们一起讨论解决相关问题。其任务还是踉踉跄跄的完成了，总的来说，两周的训练我还是对组态（mcgs)软件的运行及使用有了较初步的认识。
近几年，科技迅速发展，自动化产品层出不穷，作为自动化专业的一员，掌握组态控制技术是必要的。现在我就简单先总体介绍一下组态技术。
组态控制技术属于一种计算机控制技术。它是利用计算机监控某种设备使其按照控制要求工作。利用组态控制技术构成的计算机组态监控系统主要由被控对象、传感器、i/o接口、计算机及执行机构等部分组成。
本次实训是借助mcgs组态软件平台来完成组态监控系统人机界面制作和程序的设计的。mcgs(monitor and control generated system, 通用监控系统）组态软件是北京昆仑通态软件公司研发的基于window平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、报表输出等和多种方式向用户提供解决实际工程问题的开发平台。
由于是国人开发的软件，所以它是全中文的，很适合我们使用，还有它可提供近百种绘图工具和基本图符，快速构造图形界面，此外还提供上千个精美的图库元件及渐进色等多种
动画方式可以快速的构建精美的动画，它还支持温控曲、计划曲线、时实曲线、历史曲线、xy等多种工控曲线。总之使用mcgs软件可以较快速的完成一个运行稳定、功能成熟、维护量小并且具备专业水准的计算机监控控制系统的开发工作。下面我来介绍在使用mcgs组态软件来完成任务的详细过程及遇到的问题和解决的办法。
任务一 水泵运行控制
打开mcgs通用版组态软件，我们会看见5个部分，分别为主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略。
首先我们先新建一个工程，将其命名为水泵控制系统并进行保存。
然后打开用户窗口完成相关图符的建立，老师在建工程时先建立了实时数据库，是因为对图符的控制属性有较清楚的认识，所以对于初学者来说，先画图符是最先的选择。
（1）在用户窗口中新建一个窗口0，并将其重命名水泵运行控制，在动画窗口中用标签建立动画的标题“水泵控制”（2）绘制水泵
在软件中，已经为我们提供了“对象原件库”我们可以在其中选择所要的原件，所以接下来添加一个“泵30”图符再确定，可以调节图符的大小，以至达到美观的效果
（3）在泵下面添加两个“按钮”分别将名称改为“启动”和“停止”也可以双击来改变按钮的背景颜色。
（4）因为要展示停止和启动时的状态所以再添加两个指示灯，为了更为清楚的展现启动和停止的状态，也可以自己改造一个指示灯，其改造方法为先用一个库提供的指示灯作为改造对象先分解单元在将最前面的图符拖走，将底层的图符分解图符再改变其颜色和添加一个“可见度”属性并在表达式里填入@开关量，然后再对另一只指示灯做相关属性的设置。
（5）为了显示时间我们再添加两个按钮分别为“定时器启动”和“定时器复位”再添加 两个标签分别为控制“计时时间”和“时间到”。
（6)添加四个输入框将其属性设置为数值型，（7）现在我们来进行实时数据库里相关数据的添加，分别为 水泵、启动、复位、定时器启动、定时器复位都是开关量，而“计时时间”和“时间到”为数值型。
(8)实时数据建立完成后，再进行用户窗口里图符的相关表达式的关联，由于要有时间控制所以在运行策略里我们要添加一个定时器，和一个脚本程序，在定时器属性里设置时间值为35秒，在脚本程序里用if-then语句来编写控制程序。记住要用exit来划分步骤，在最后要进入运行环境测试前，应调节循环策略的属性，将定时循环时间改为200s。
任务二 水泵运行监控
前期仅是利用mcgs系统的“设备无关性”在水泵控制组态工程中借助定时器和脚本策略，初步实现了水泵控制系统的模拟运行，并未达到实时监控的目的，所以接下来要监控设置。
我们知道，水泵运行控制主要是使用plc来控制的，而mcgs系统，一方面需要从plc采集相关数据，改变实时数据库中对应变量的值，然后以画面中图符构件的动画形式显示出来，从而达到监视运行的目的；另一方面还需要将上位机组态环境中设置的暂停和运行时间写入plc中，实现对水泵运行时间到调整，以及通过上位机启动和停止按钮实现对水泵硬件系统的运行和停止的控制。
打开前一个“任务一”将其另存为“水泵运行监控”在将“任务一”组态工程动画及属性设置进行改进。
（1）删除定时器策略及脚本程序策略。【在联机时，plc完成控制任务，所以组态工程
中的定时器和脚本程序就无用了】
（2）修改数据库中与定时器相关的4个数据对象，分别为“定时器启动”“定时器复位”计时时间和时间到，以提高运行环境效率。然后在添加4个新的数据对象，分别为“运行时间显示”、“运行时间调整”、“暂停时间显示”和“暂停时间调整”，对象类型为数值型。（3）在“动画组态水泵控制”窗口中删除与定时器相关的图符，并且制作6个新的文字标签。
（4）制作如图的动画窗口。
在设备窗口中添加一个“通用串口父设备”再添加一个“西门子_s7200ppi”。
（5）选择好后就对设备进行属性设置，以便与mcgs进行通信。
（7）设置西门子ppi属性，添加4个i寄存器、2个q寄存器、3个m寄存器和4个vw寄存器。
（8）在图纸上先画出plc程序，注意为了较为正确的控制组态，所以在程序设计过程中要进行数据转换。加入转移指令和整数除法指令，将计时器时间除以10放到寄存器中。还要添加“上位机启动”和“上位机停止”。
（9）在联机监控操作时，打开mcgs时需要关闭step7软件，然后进行通连道接，直到显示为0是就表示连接成功了，便可进行监控测试。
任务三 机械手控制系统
机械手的运行控制较前两个任务还是增加了难度，（1）首先我们先建一个工程将其命名为“机械手运行控制”再在用户窗口中新建一个窗口将其命名为“机械手控制”
（2）在用户窗口中建立所需的图符，a.创建4个按钮，分别命名为启动、复位、定时器启动、定时器复位。
b.再用标签建立2个文本框分别命名为，计时时间、和时间到，和4个矩形框。
c.用矩形框建立机械手底座和用管道建立机械手横臂和竖臂，再用3个矩形建立抓手。
d.添加6个相同的步指示灯和2个启动和复位指示灯。其中6个步是下移、加紧、上移、左移、右移、放松。e.关于要搬运的物块，当然自己要动手画出。用一个矩形和两个椭圆通过改变填充颜色和合成图符组成一个整体。
（3）在实时数据库里添加开关型数据分别为定时器启动、定时器复位、启动、复位、下移夹紧、上移、右移、放松和左移。左工件和右工件。
（4）再添加垂直移动量，水平移动量、计时时间和时间到等数据型数据。
（5）在各个图符里添加相关的属性，注意连接管子的两个矩形要合成图符因为要添加“水平移动量”属性。（6）当相关属性在表达式里从实时策略里选完后，最后还要给机械臂添加大小变化的属性，其计算方法为臂伸长后的总长度=臂的实际长度+伸长的量，如何进行长度测量，先画一条直线打开查看栏里的状态条，便会在右下角显示长度，（7）至于属性框里表达式的值则要通过下降的时间除以200ms（8）在循环策略里添加脚本程序和定时器。
任务四 机械手运行监控
在任务二中已经介绍过监控的实际运用的意义，所以在此任务中就不再详细介绍。
（1）删除定时器策略及脚本程序策略。【在联机时，plc完成控制任务，所以组态
工程中的定时器和脚本程序就无用了】修改数据库中与定时器相关的4个数据对象，分别为“定时器启动”“定时器复位”计时时间和时间到，以提高运行环境效率。然后在添加4个新的数据对象，分别为“运行时间显示”、“运行时间调整”、“暂停时间显示”和“暂停时间调整”，对象类型为数值型。
（2）在“机械手运行控制”窗口中删除与定时器相关的图符，（3)制作如图的动画窗口。
(4)在设备窗口中添加一个“通用串口父设备”再添加一个“西门子_s7200ppi”。
(5)选择好后就对设备进行属性设置，以便与mcgs进行通信。
(7)设置西门子ppi属性，在基本属性里添加4个i寄存器、14个q寄存器、6个m寄，其中m2.0为上位机启动，m2.1为上位机停止。
(8)在图纸上先画出plc程序，注意为了较为正确的控制组态，所以在程序设计过程中要进行数据转换。加入转移指令和整数除法指令，将计时器时间除以10放到寄存器中。还要添加“上位机启动”和“上位机停止”。
(9)在联机监控操作时，打开mcgs时需要关闭step7软件，然后进行通连道接，直到显示为0是就表示连接成功了，便可进行监控测试。
任务五 分炼机械手监控系统
由于本次任务是通过查看课本自己完成的，所以影响较深刻，“分炼机械手监控系统”较与“机械手运行系统”多了变频器【用来控制传送带】对称的机械手、储料塔、到位传感器，有货传感器、传送带、推料气缸。
（1）在用户窗口中的变频器是自己画出来的，为了显示变频器和传感器的状态所以在给指示灯添加完属性后将其与传感器和变频器进行合成单元。
（2）在实时数据里添加的数据有两个水平移动量，和两个垂直移动量要注意添加正确。
(3)对于定时器和动画的计时控制前几个任务已经介绍过，所以就不再多说，但时间要 篇三：组态王实训报告
组态技术应用综合训练
课程报告
—— 14 学年 第 一 学期
课题名称 基于组态王的
xxxxxxxx xxxxxxxxxx xxxxxxxxxxxxxx 成绩
目录
摘要 p3 1.1p3 1.2p4 2.1 p5 2.2 变量 p7 2.2.1义 p7 2.2.2定义与检查 p12 2.2.3备 p14 2.3p16 2.3.1p16
红绿灯模拟 姓名 学号 班级 课题设计原理 设计要求 创建新工程 定义设备与外部设备定数据变量的检测通讯设制作图形画面 建立新画面 2.3.2使用图库管理器 p18 2.3.3修正画面 p20 2.4图像连接 p21 2.4.1 垂直动画连接 p22 2.4.2 水平动画连接 p22 2.4.3 p23 2.4.4 出 p23 2.4.5 的连接 p24 2.5言 p25 2.5.1制系统 p25 2.5.2计时 p27 2.5.3p27 2.5.4p28 2.5.5数 p28 2.6p28 3.1使用 p28 3.1.1建立 p28 3.2p33 3.2.1线 p33 3.2.2线 p36 4.1到的问题 p39 4.2p40 附录（关联问题，动画效果，实时，历史曲线，报警，流程图）隐含与显现模拟值的输给其他画面事件与命令语红绿灯的控红绿灯的倒模拟行人模拟汽车绿灯报警次程序运行报警的配置和报警窗口的曲线的应用实时趋势曲历史趋势曲实验过程中遇实验的总结
p41 基于组态技术的交通灯模拟
摘要：组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。随着中国国力不断的增强，人民生活水平的不断提高，现在在中国十字路口都带有交通灯的存在。
关键词：组态王、plc、自动化、交通灯、监控
key words: kingview, plc, automation, traffic lights, monitoring 1.1课题设计原理
右图为交通灯演示的模板，其中g1为南北
绿灯，r1为南北红灯，y1为南北黄灯，g2为东西
绿灯，y2为东西黄灯，r2为东西红灯。g4，g6为
人行道的南北绿灯，r4，r6为人行道的南北红灯。
g3，g5为人行道的东西绿灯，r3，r5为人行道的
东西红灯。s1，s3强制使东西红灯转绿灯，s2,s4 强制使南北红灯转绿灯。
1.2设计要求
1、根据题目要求正确连线
2、实现plc与组态王之间的正常通信
3、在组态王中绘制能够正确反映题目要求的画面，定义相关变量，进行相应的动画链接，且实物与画面能够互相监控
4、对出水阀门g1的打开次数进行计数，计数到10次后将次数清零。绘制报警画面，大于3次进行报警。
5、实现出水阀门g1的打开次数的实时曲线显示
6、实现出水阀门g1的打开次数的历史曲线显示
1.3交通灯电气接口图
2.1创建新工程
点击桌面组态王6.5出现下图：
点击新建
点击新建后出现下面这个新建工程向导一：
点击下一步出现新建工程向导二： 点击下一步 篇四：组态王实训报告
第一章 概 述
1.1组态的介绍
组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于microsoft windows xp/nt/2000 操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系
统的开发。
1.1.1组态王软件的结构
组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。
工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。
工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态
工具。
运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器
的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。
1.1.2组态王与i/o 设备 组态王软件作为一个开放型的通用工业监控软件，支持与国内外常见的
plc、智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等（如：西门子plc、莫迪康plc、欧姆龙plc、三菱plc、研华模块等等）通过常规通讯接口（如串口方式、usb 接口方式、以太网、总线、gprs 等）进行数据通讯。组态王软件与io 设备进行通讯一般是通过调用*.dll 动态库来实现的，不同的设备、协议对应不同的动态库。工程开发人员无须关心复杂的动态库代码及设备通讯协议，只须使
用
1.1.3组态王的开放性
组态王支持通过opc、dde 等标准传输机制和其他监控软件（如：intouch、ifix、wincc等）或其他应用程序（如：vb、vc 等）进行本机或者网络上的数
据交互。
建立应用工程的一般过程
通常情况下，建立一个应用工程大致可分为以下几个步骤：
第一步：创建新工程
为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。
第二步：定义硬件设备并添加工程变量添加工程中需要的硬件设备和工程中
使用的变量，包括内存变量和i/o 变量。
第三步：制作图形画面并定义动画连接
按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动
态效果。
第四步：编写命令语言
通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。
第五步：进行运行系统的配置
对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用
于现场前的必备工作。
第六步：保存工程并运行 完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。
如何得到组态王的帮助
组态王帮助文档分组态王产品帮助文档和i/o 驱动帮助文档两部分，可以
通过如下几种
方法一：单击桌面“开始”－“所有程序”－“组态王6.52”－“组态王文档”，此选项中包括组态王帮助文档、i/o 驱动帮助文档和使用手册电子版、函数手册电子版。
方法二：在工程浏览器中单击“帮助”菜单中的“目录”命令，此帮助文档
中只包含组态王软件帮助文档。
方法三：在工程浏览器中任何时候通过“f1”快捷键弹出组态王软件帮助文
档。
启动工程管理器：
点击“开始”→“程序”→“组态王6.5”→“组态王6.5”（或直接双击桌面上组态王的快捷方式），启动后的工程管理窗口如图1-1 所示：
图1-1 开发：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的开发环境。运行：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的运行环境。工程浏览器是组态王6.5的集成开发环境。在这里您可以看到工程的各个组
成部分包
括web、文件、数据库、设备、系统配置、sql 访问管理器，它们以树形结
构显示在工程浏览器窗口的左侧。
工程浏览器的使用和windows 的资源管理器类似，如图1-2 所示：
图1-2 工程浏览器由菜单栏、工具条、工程目录显示区、目录内容显示区、状态条组成。“工程目录显示区”以树形结构图显示大纲项节点，用户可以扩展或收缩
工程浏览器中所列的大纲项。
组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都作为外部设备使用。外部硬件设备通常包括plc、仪表、模块、变频器、板卡等；外部软件程序通常指包括dde、opc等服务程序。按照计算机和外部设备的通讯连接方式，则分为：串行通信（232/422/485）、以太网、专用通信卡（如cp5611）等。在计算机和外部设备硬件连接好后，为了实现组态王和外部设备的实时数据通讯，必须在组态王的开发环境中对外部设备和相关变量加以定义。为方便您定义外部设备，组态王设计了“设备配置向导”引导您一步步完成设备的连接。
本教程以组态王软件和亚控公司自行设计的仿真plc（仿真程序）的通讯为例来讲解在组态王中如何定义设备和相关变量（实际硬件设备和变量定义方式与
其类似）。
注：在实际的工程中组态王连接现场的实际采集设备，采集现场的数据。在组态王工程浏览器树型目录中，选择设备，在右边的工作区中出现了“新建”图标, 双击此“新建”图标，弹出“设备配置向导”对话框，如图1-2 所
示：
图1-2 行数据通讯，其他类似。
在上述对话框选择亚控提供的“仿真plc”的“串行”项后单击“下一
步”弹出对话框，如图1-3所示：
图1-3 为仿真plc 设备取一个名称，如：plc1，单击“下一步”弹出连接串口对
话框，如图1-4所示：
图1-4 图1-5所示：
在连接现场设备时，设备地址处填写的地址要和实际设备地址完全一致。
图1-5 此处填写设备地址为0，单击“下一步”，弹出通讯参数对话框，如图1-6 所示：
图1-6 设置通信故障恢复参数（一般情况下使用系统默认设置即可）。
单击“下一步”系统弹出信息总结对话框，如图1-7所示
图1-7
7、请检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”。
图1-8 由于我们定义的是一个仿真设备，所以串口通讯参数可以不必设置，但在工程中连接实际的i/o 设备时，必须对串口通讯参数进行设置且设置项要与实际
设备中的设置项完全一致（包括：波特率、数据位、停止位、奇偶校验选项的设
置），否则会导致通讯失败。
在组态王工程浏览器中提供了“数据库”项供用户定义设备变量。
数据库的作用数据库是“组态王软件”最核心的部分。在touchvew 运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为核心，所以说数
据库是联系上位机和下位机的桥梁。
数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可
使用的数据变量的详细信息。
数据词典中变量的类型
数据词典中存放的是应用工程中定义的变量以及系统变量。变量可以分为基本类型和特殊类型两大类，基本类型的变量又分为内存变量和i/o 变量两种。
“i/o 变量”指的是组态王与外部设备或其它应用程序交换的变量。这种数据交换是双向的、动态的，就是说在组态王系统运行过程中，每当i/o 变量的值改变时，该值就会自动写入外部设备或远程应用程序；每当外部设备或远程应用程序中的值改变时，组态王系统中的变量值也会自动改变。所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如反应罐液位、电源开关等变量，都需要设置成“i/o 变量”。那些不需要和外部设备或其它应用程序交换，只在组态王内使用的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。
基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符串型。
1、内存离散变量、i/o 离散变量
类似一般程序设计语言中的布尔（bool）变量，只有0、1 两种取值，用于
表示一些开关量。
2、内存实型变量、i/o 实型变量
类似一般程序设计语言中的浮点型变量，用于表示浮点数据，取值范围
10e-38～10e+38，有效值7 位。
3、内存整数变量、i/o 整数变量
类似一般程序设计语言中的有符号长整数型变量，用于表示带符号的整型数
据，取值范围 2147483648～2147483647。
4、内存字符串型变量、i/o 字符串型变量
类似一般程序设计语言中的字符串变量，可用于记录一些有特定含义的字符串，如名称、密码等，该类型变量可以进行比较运算和赋值运算。
特殊变量类型有报警窗口变量、历史趋势曲线变量、系统变量三种。
对于我们将要建立的演示工程，需要从下位机采集原料油罐的液位、原料油罐的压力、催化剂液位和成品油液位，所以需要在数据库中定义这四个变量。因 篇五：组态王实验报告
集中上机2（组态软件的学习及应用）
成绩：
题目： 自动搜救系统
学号： 201021299 9 班级： 0821003 指导教师： 李老师、张老师
实习时间： 2012-2013学年第一学期（第 3 和第 4 周）
一、实验目的
集中上机2旨在16学时时间内帮助学生了解、熟悉并掌握组态软件的使用及应用方法，为今后的监控系统的设计打下初步基础。本次上机使用的平台是组态王6.53及以上版本。通过组态软件设计的监控系统可广泛应用于电力、通讯、制冷、化工、石油、钢铁、煤炭、水泥、纺织、机械制造、造纸、食品、水处理、建材、环保、智能楼宇、实验室、交通等多种工程领域，在本次集中上机中，我们将通过对软件的学习掌握监控系统的设计方法和应用技巧，为以后的工作、学习奠定坚实的基础。
二、实验内容
1、实验目标；
自动搜救系统（学号尾号为9号需要完成）。设计要求：使用机器人自动搜索生存者，发送生存者位置信息并以指示灯显示，抢救贵重物品，寻找火源并进行扑灭。实时显示机器人所处的位置的温度、烟雾浓度等信息，有搜寻到的人、财、物指示信息等。
2、设计思路；
先设计一个机器人，然后画一个着火的餐厅场景，画出伤员，贵重财物，火源以及救护人员，火警警报开关警示灯，伤员位置指示器，伤员数和财物数报表，温度和烟雾浓度实时曲线图。过程是这样的：当有火警警报时，有人奔走着喊“着火啦”，然后这个人因为火势大走错路所以受伤了，这时机器人在同一时间开始出动，并同时出现“有火灾发生，立即出动救援”的话语；当机器人走到伤员位置旁时，显
示“发生伤员，立即抢救”的指示，同时伤员位置指示器显示伤员位置，而救护人员马上出动救援；然后机器人继续走，当发现贵重财物时，显示“发现财物，抢救财物”，然后财物消失，表示已经抢救；最后就是机器人发现火源，最终灭火。整个过程中，温度和烟雾浓度实时曲线图记录抢救过程中的温度和烟雾浓度的变化，报表统计抢救的伤员数和财物数。
3、任务模块划分；
（1）指挥室部分：火警警报开关，伤员位置指示器，报表，温度和烟雾浓度实时曲线图
（2）机器人
（3）场景设计：伤员，贵重财物，火源
（4）救护人员
4、各子模块功能；
（1）火警警报开关控制全局，警报响了才有后来机器人的一系列行动，伤员位置指示灯表示发现伤员位置并予以通知指挥室，报表统计伤员数和财物数，温度和烟雾浓度实时曲线图显示火灾现场实时温度和烟雾浓度。
（2）机器人是整个过程核心，参与抢救伤员、财物和灭火，统计相关伤员数和财物数，记录火灾现场实时温度和烟雾浓度并发回指挥室。
（3）场景设计只是提供一个场景
（4）救护人员只是当机器人发现伤员并发出救援命令后参与救援。
三、实验步骤
1.主界面设计及实施
主界面设计；用一个动画流程来实现所有的功能，在系统启动之后，实现协调的模拟过程。
实施过程； 根据组态王的基本操作，先新建一个工程，定好名字，然后在工程里面新建一个画面。之后在画面上开始按设计思路作图，画出相关场景和各个模块，做好总体布局。
2.各子模块的设计与实现 对做好的最初画面，对各小部分进行动画链接，用不同的按键来控制不同的模块，以方便实际的操控。并对相关语句命令按程序设置显示和隐含的表达式范围，还有指示灯闪烁时间通过设置总控制变量的范围来隐含，这样就能实现相关对话显现并隐含的效果了。
四、实验结果
组态开发 篇5
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。
用组态王开发钢包精炼炉监控系统 篇6
组态王软件开发的监控系统是新型的工业自动控制系统,以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成自动控制系统(IACS)取代传统的封闭式系统,具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层3个层次结构,其中监控层对下连接控制层,对上连接管理层,它不但实现对现场的实时监测与控制,且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。使用“组态王”软件开发的钢包精炼炉监控系统是一套针对钢包精炼炉生产的数据采集系统,可将钢包精炼炉的各个基础自动化组件运行情况和冶炼情况等数据集中送往计算机进行处理,以实现显示、控制、打印、贮存、绘制历史记录曲线等功能,省掉了大量的记录仪、数显表。既降低了投资成本,又可使采集的数据更直观、准确、可靠。
1 监控系统的组成
钢包精炼炉监控系统主要由主机、MP I通信卡等部分组成。
1.1 主机
采用研华工控机,中央处理器P4-2.8G及以上,内存1G,硬盘160G,1.44MB软驱,COMBO,工业以太网卡,一个R S-2 3 2通信接口,一个并口,操作系统选授权Microsoft Windows XP Professional,防水键盘,2键滚轮光电鼠标,三星公司的19″液晶显示器。
1.2 MPI通信
M P I通信是当通信速率要求不高、通信数据量不大时,可以采用的一种简单经济的通信方式。MPI通信可使用PLC S7-200/300/400、操作面板TP/OP及上位机MPI/Profibus通信卡(如CP5512/5611/5613)等进行数据交换。MPI网络的通信速率为19.2k～12Mbps,最多可以连接32个节点,最大通信距离为50m,但是可以通过中断器来扩展长度。
1.3 组态王的通信机制
组态王把每一台与之通信的设备看作是外部设备。为实现和外部设备的通信,组态王内置有大量的设备驱动作为外部设备的通信接口。在开发过程中,只需根据工程浏览器提供的“设备配置向导”,一步步完成连接过程,即可实现组态王和相应外部设备驱动的连接。在运行期间,组态王可以通过驱动接口和外部设备交换数据,包括采集数据和发送数据指令。组态王的驱动程序采用Activex技术,每一驱动都是一个COM对象,这种方式使驱动和组态王构成一个完整的系统,从而保证运行系统的高效率,如图1所示。因此,组态王可以与一些常用I/O设备直接进行通信,如PLC、智能模块、板卡、智能仪表等。组态王与I/O设备之间的数据交换采用5种方式:串行通信、DDE、板卡、网络节点、人机接口卡。
2 组态王设计上位监控软件
目前工控软件的发展趋势是拥有真正良好的设备无关性、开放的实时数据库结构、友好的用户界面。因此,在充分考虑了系统的性价比后,决定采用通用组态软件组态王6.53。该软件充分利用了微机丰富的软件资源,Windows的图形编辑功能,方便地构成监控画面,并以动画方式显示控制设备的状态,界面一致性好。采用微机开发的系统工程比以往使用专用机开发的工业控制系统更有通用性,大大减少了开发者繁琐的重复性工作。
2.1 电极升降自动调节界面设计
电极升降控制器作为炉子自动化控制系统的核心部件,是保证电炉持续高效运行在一个精确工作点的关键因素。对于外界的干扰,比如过流、短路等,都必须及时地检测到并给予实时补偿。系统可以方便地集成到其它自动化系统中。
2.2 高压系统监控界面设计
(1)显示高压系统接线图,同时显示以下状态:真空断路器状态;断路器位置;调压装置档位;二次电压;调压状态;允许合闸;冷却器正常。
(2)开关状态表,内容包括:变压器冷却器状态;变压器轻瓦斯报警;变压器重瓦斯跳闸信号;变压器调压状态显示;变压器油温高;一次各相过流;A B相欠压;BC相欠压。
2.3 加热主画面监控界面设计
用来显示整个精炼炉主要运行参数,其监控画面如图2所示,内容包括:
(1)冶炼参数:变压器档位;各相电弧电压;各相电弧电流;工作设定曲线;通电时间;电耗量;有功与无功功率;一次电压与电流。
(2)高压系统:允许合闸条件;油水冷却器运行状态;真空断路器状态。
(3)液压泵站:液压系统总油路压力;液压系统介质温度;液压系统油箱液位;稳中各泵运行状态;加热器工作状态。
(4)炉体状况:电极夹持器状态;炉盖状况;钢包车状态;冷却水进水压力、温度、流量;炉盖冷却水出口温度。
2.4 液压系统监控界面设计
(1)液压油路示意图,显示如下参数:液压系统总油路压力;液压系统介质温度;液压泵运行状态;循环冷却泵运行状态;电加热器工作状态;油箱液位状态。
(2)开关状态表,图中标注以下参数:液压系统主回路压力过高;液压系统循环回路压力过高;液压系统油温高;液压系统油温超高;液压系统油温低;液压系统油温过低;液压系统油位高;液压系统油位低;液压系统油位过低;液压系统油路滤阻过大;液压系统油路滤阻过大;液压系统油路滤阻过大。
(3)控制方式:液压泵起停;循环起停。
2.5 氩气流量监控界面设计
根据冶炼工艺要求,不同的冶炼阶段应采用不同的吹氩流量,且在每一阶段应尽量保证吹氩流量恒定,为此必须在线检测氩气流量。构成氩气流量闭环控制回路(同时应考虑氩气压力对流量的影响),通过进出口压力检测、各支路流量检测与控制,在专用控制模型的控制中,自动调节氩气量。
2.6 冷却系统监控界面设计
图中标注以下参数:总进水压力;进水流量;进水温度;炉盖冷却水出口温度;各设备冷却水出口温度。
2.7 炉体钢包车监控界面设计
(1)钢包车整体示意图,标注以下状态:车体位置;运动过程。
(2)炉体控制:控制方式;炉盖升降操作;电极立柱锁定操作。
(3)炉体信号:各相电极夹持器状态;电极喷淋;润滑泵;炉盖状态(上、下);钢水重量;钢水温度;除尘调节阀、钢包车等。
2.8 报警界面设计
(1)报警画面按故障发生的前后顺序列出最后10次发生的故障记录、以前的故障可通过移动滚动条查阅。
(2)若计算机没运行在故障画面,当发生故障时,会在当前画面弹出一个故障框并音响提示,以提示操作人员。
2.9 历史数据界面设计
可查阅以下内容:重要数据、历史趋势图。可与业主共同确定实际打印内容。
3 监控系统与下位机的通信
采用西门子S7-300 PLC作为下位机实现数据采集和处理。PLC、操作员界面和编程器上都集成有MPI口,可与PC机建立小型的MPI网。S7-300PLC只能作为MPI从站,PC机通过MPI卡接入MPI网中作为主站,利用MPI协议与下位机进行通信。
4 结语
采用组态王软件开发的钢包精炼炉监控系统具有界面简单明了、宜于操作、数据采集实时性好、可靠性高以及系统便于扩充、升级等良好性能,同时降低了工人的劳动强度、减少了各类仪表的维护量,为确保精炼炉的安全生产和稳定运行提供了有力保障。
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组态开发 篇7
本文所述的人机界面是基于全中文组态软件Argus Soft开发的, 通过丰富灵活的组态方式, 设计开发了友好的全中文人机界面 (Human Machine Inte rface, HMI) , 根据用户需求完成各类功能的设计。
1 Argus Soft介绍
Argus Soft组态软件是Lin Con人机界面上位机开发的配套组态软件, 它通过对现场数据的采集处理, 以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案, 将以往的组态软件和人机界面的功能集成在一起, 比以往普通的触摸屏的功能更强大, 在自动化领域有着更广泛的应用。Argus Soft组态软件的主要特点和基本功能如下:1) 简单灵活的可视化操作界面。2) 丰富、生动的多媒体画面。Argus Soft组态软件以图像、图符、报表、曲线等多种形式, 为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等有关信息;通过对图形大小的变化、颜色的改变、明暗的闪烁、图形的移动翻转等多种手段, 增强画面的动态显示效果;在图元、图符对象上定义相应的状态属性, 实现动画效果。3) 强大的网络功能。Argus Soft组态软件支持TCP/IP、Modem、RS-485/RS-232等多种网络体系结构。4) 多样化的报警功能。Argus Soft组态软件提供多种不同的报警方式, 具有丰富的报警类型和灵活多样的报警处理函数。不仅方便用户进行报警设置, 并且实现了系统实时显示、打印报警信息的功能。5) 实时数据库为用户分步组态提供极大方便。实时数据库是一个数据处理中心, 是系统各个部分及其各种功能性构件的公用数据区, 是整个系统的核心。6) 用数据库来管理数据存储, 系统可靠性高。Argus Soft编程软件的数据存储不再使用普通的文件, 而是采用专用数据库来管理。7) 实现对工控系统的分布式控制和管理。考虑到工控系统今后的发展趋势, Argus Soft充分运用现今发展的DCCW (Dis tribute d Com pute r Coope rator Work, 分布式计算机协同工作方式) 技术, 使分布在不同现场的采集设备和工作站之间实现协同工作, 不同的工作站之间则通过Argus Soft系统实时交换数据, 实现对工控系统的分布式控制和管理。
总之, Argus Soft组态软件功能强大, 操作简单, 易学易用, 普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用Argus Soft组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题, 集中精力去解决工程问题本身, 根据工程作业的需要和特点, 组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。
2 系统分析
2.1 系统概述及目标
HMI是专门为为风机主控系统配套开发的人机通讯工具, 主要负责与风机内部的基于PLC开发的主控系统进行数据通讯, 从而达到对风机数据的读取与记录, 并能进行相关控制的目的。PLC内约有1400多个通讯地址, 涵盖了风机的各类监控地址、维护地址、设置地址, 数据类型包括整型、布尔型、浮点型等, 每一个地址都有其对应的含义及特定功能, 且具有不同的操作权限。该HMI利用Argus Soft组态软件的优点, 合理分配2500个通讯地址, 采用图形化设计, 能够提供给各级权限用户, 具有浏览风机运行状态、查看运行记录、手动调试风机及修改风机参数等功能, 从而成为一个功能强大、分层合理、具有中文字幕、容易使用和操作的一款人机交互界面。
2.2 需求分析
通过系统概述及目标, 可知HMI系统需要具备以下几个功能:1) 手持仪是基于组态软件Argus Soft平台开发的;2) 能对不同风机进行操作, 因此必须包含风机IP地址的配置管理功能;3) 不同的通讯地址有不同的权限等级, 即需要增加带有权限分配的用户登陆功能;4) 能够完整地实现设备所包含的所有通讯地址信息的功能;5) 利用组态软件Argus Soft的优势, 能够对故障日志进行查询。
3 系统设计
1) 框架设计。由于通讯点表包含1400多个地址, 且需要完整地在HMI系统上得以实现, 因此, 必须合理安排整体系统框架, 以方便操作人员方便、直观、快速地对风机的相关参数进行读取及控制。同时考虑使用人员的操作权限, 使得整个系统运行在一个相对安全的环境中。为此, HMI系统将用户分为3级权限, 不同的权限对应不同的操作内容。其中1级权限对应操作的内容为查看风机状态信息与数据监控信息等, 2级权限能操作1级权限的所有内容加上维护模块的操作, 3级权限能操作HMI系统的所有内容。将1400个通讯点表地址分配至各个模块, 共分配73个画面, 最终得到整体框架如图2所示。
所有模块的入口均处于主画面, 而主画面则在用户成功登陆后方可出现。系统用户由开发人员提供用户名与密码, 不同的用户对应不同的用户权限。
2) 数据库设计。实时数据库相当于一个数据处理中心, 同时也起到公用数据交换区的作用。Argus Soft组态软件用实时数据库来管理所有实时数据。从外部设备采集来的实时数据送入实时数据库, 实时数据库将数据传送给系统的组态画面对应的数据变量。实时数据库自动完成对实时数据的报警处理和存盘处理, 同时它还根据需要把有关信息以事件的方式发送给系统的其它部分, 以便触发相关事件, 进行实时处理。因此, 实时数据库所存储的单元, 不单单是变量的数值, 还包括变量的特征参数 (属性) 及对该变量的操作方法 (报警属性、报警处理和存盘处理等) 。这种将数值、属性、方法封装在一起的数据我们称之为数据对象。实时数据库采用面向对象的技术, 为其它部分提供服务, 提供了系统各个功能部件的数据共享。本系统根据用户提供的数据点表将地址划分为监控 (Monitor) 、维护 (Operation) 、故障码 (SC) 、参数设置 (Paraset) 四大类。
4 系统测试
通过系统各个部分的详细设计, 得到最终的项目工程, Argus Soft组态软件通过以太网进行工程下载。1) 登录。使用软件时, 首先弹出登陆画面, 用户需要根据自己的用户名、密码以及该风机对应的IP地址进行登陆。2) 主画面。用户登陆成功后, 即转到主画面, 主画面提供了风机的拓扑图, 拓扑图中有各个模块的入口并提供关键数据的监控。3) 监控及维护。监控模块仅需1级操作权限, 维护模块与之不同的是, 在监控基础上, 增加了相关维护操作指令, 操作权限升级为2级。绝大部分子监控画面均包含有状态监控、运作输出、数据监控三大类。报警监控属于监控画面中较为特殊的一类, 其入口按钮本身就给出整体的报警状态, 在风机无任何报警状态时, 该按钮显示为绿色, 若出现一个或多个报警状态时, 该按钮自动显示为红色, 并伴有闪烁。点击进入即可在列表中查看现有的报警状态。维护模块中增加了相应的维护操作功能, 需要2级及以上权限才能进入操作。4) 设置。本HMI系统的的设置模块主要是指参数设置, 主要包含:“基本参数”、“运行参数”、“变桨参数”、“偏航参数”、“发电机参数”、“液压系统参数”等六个部分。每个参数都有一个取值范围, 在取值范围内用户可根据需要设置不同参数的参数值, 点击确定后参数设置成功, 并在左边进行显示, 最下面有个参数保持按钮, 点击参数保存后, 所有进行参数设置的值会保存下来并且以.csv格式存在控制的存储卡中。
5 小结
风力发电人机界面是现代化风场管理中必不可少的重要工具, 而自主研发的人机界面监控系统是风电机组国产化的重要环节。基于组态软件开发的HMI系统功能强大, 稳定可靠, 适用于各类风力发电机组。由于采用了通用的通讯协议和标准的数据存储模式, 便于系统以后的升级和维护, 具有很强的通用性和扩展性。
摘要：文章介绍了一种全中文组态软件ArgusSoft, 并以某风场风电人机界面的开发为例, 阐述了该系统的组成、功能以及采用ArgusSoft组态软件开发的人机接口可视化界面 (HM) I。系统具有界面友好、易于操作、运行可靠、便于升级扩充等特点。满足风场对风机的数据与状态的实时监控、参数的设置、工作人员的分权限操作等要求。
关键词：人机界面,组态软件,风力发电,监控,控制系统
参考文献
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组态开发 篇8
随着分散式控制系统 (distributed control system, DCS) 在各领域的广泛应用, 各国核电站相继采用全数字的DCS[1]。对于核电站来说, 操作人员需要对电厂的DCS系统、命令、状态、总体趋势等流程进行监视, 以便及时掌握DCS系统运行情况, 因此模拟流程图功能是核电DCS控制软件系统的主要功能之一[2], 其基础便是模拟流程图组态画面[3], 包含电厂系统画面显示及操作控制逻辑流程。
模拟流程图组态画面由静态显示元素 (静态部件) 和动态显示元素 (动态部件) 组成。静态部件是指运行状态下, 外观与颜色不随过程值和状态改变而变化的显示元素, 例如流程图中的反应器、管道;动态部件则是指运行状态下, 其外观及颜色随过程值和状态改变而变化的显示元素, 一般显示系统处理过程、I&C系统的当前状态和数值或带操作窗口等。动态部件显示是模拟流程图显示的核心。为了模拟流程图画面实时动态显示和方便工程组态人员操作, 模拟流程图组态软件中动态部件采用组态模板结合C语言脚本实现。
1 模拟流程图组态软件模板
工程组态人员绘制模拟流程图动态部件过程中, 常用到一些设计复杂的设备图形, 例如各种阀、仪器仪表、泵等图形。为了避免组态人员的重复动作和动态元素设备的动态属性设计, 模拟流程图组态软件提供了模板绘制功能, 且模板中可以添加其它模板。工程组态人员可将常用的图形设备作为模板, 以便在以后的绘制过程中, 模板可像点、线、圆等基本图元一样, 直接添加到画面中, 使组态软件中动态部件设计更灵活、更方便。
组态软件中模板设计流程如图1所示。
组态模板作为动态部件的设计基础, 可以直接查找并获取数据库中的数据, 从而实现动态部件与实时数据的关联;同时模板还具有脚本编写功能, 动态显示更新和事件控制操作就由脚本控制实现。同一种模板, 关联不同的数据点及实现不同的运算逻辑脚本, 其功能也不同。
2 组态脚本设计
模拟流程图功能显示系统的所有运行状态, 并实现全厂监控, 其通信数据量不仅庞大, 而且实时性要求高, 因此要求画面的动态显示刷新速度快[4]。同时为了方便工程人员对系统运行处理逻辑编写, 组态软件设计采用C语言脚本实现, 其优点有:1) 软件根据需求已经提供了大量的画面操作函数和事件处理函数, 工程人员只需关注系统画面中动态部件的显示处理逻辑即可;2) 工程组态人员可以根据系统逻辑需要, 自己编写C语言逻辑函数处理系统显示逻辑, 若逻辑复杂, 可以直接编写C语言文件, 方便扩展;3) C语言脚本可以直接编译生成动态库, 这样画面显示刷新时, 可以直接调用动态库中操作函数, 提高程序运行效率。
组态脚本的实现包括3方面:数据库设计、动态部件显示脚本和动态部件事件脚本编写。
2.1 组态数据库设计
组态数据库是二层软件系统运行的数据基础。工程组态人员在设计模拟流程图及其它数据采集功能时, 会根据需要不断添加数据, 数据库中数据在设计完成之前会不断变化。因此, 组态数据库采用开发式设计, 仅提供数据结构和基本的存储类型。数据库中数据结构存储包括数据点名、数据类型、数据长度和初始值, 组态人员根据实际点名设计及实际存储类型来确定数据结构内容。其中初始值由工程组态人员根据实际情况设置, 以满足工程组态设计人员要求, 方便数据存储及添加。
当设计完成后, 组态人员在模拟流程图绘制过程中, 需要配置动态部件数据时, 可从数据库中取得数据点名, 实现动态部件与实时数据关联绑定, 为动态部件的脚本设计提供数据。
组态软件提供编译功能, 将数据库中的所有数据完成初始化, 并保存到文件中提供给二层软件开发人员使用, 保证系统整体数据的一致性。
2.2 动态部件显示脚本
模拟流程图显示过程中, 动态部件包括各种阀、仪器仪表数据显示等, 都用模板绘制完成。为了表示设备的不同状态, 画面模板提供显示脚本的基本函数来动态响应设备数据状态更新。经过对核电DCS组态软件设计及实际工程人员的调研, 动态元素的显示脚本配置包括模板边线颜色显示、模板填充色显示、模板文本显示等。若部件的处理逻辑复杂, 可写成C语言文件, 添加到脚本编译过程中, 其设计流程如图2所示。
2.3 动态部件事件脚本
模拟流程图功能中, 存在带有指示窗口或者操作窗口的动态部件, 这些部件不仅外观及颜色会随着数据改变而变化, 同时还能接收操作事件和处理系统画面运行的过程变化。操作模拟流程图中动态部件, 可以打开其它组态流程图、操作窗口或者发送操作命令等。工程组态人员要求不同的鼠标点击操作触发不同的控制操作, 同时采集一层设备控制反馈数据, 并在模拟流程图中显示系统的响应运行过程。因此, 组态软件中设计的动态部件事件脚本包括鼠标左键操作脚本、鼠标右键操作脚本和画面运行过程脚本。动态部件事件脚本设计流程如图3所示。
3 模拟流程图运行显示
核电DCS人机界面设计的优劣直接影响整个核电DCS系统设计的成败, 因此核电厂DCS系统人机界面软件的验证和确认非常重要, 需遵循IEEE及IAEA的核电相关软件的验证与确认导则[5]。模拟流程图组态软件完成的流程图画面生成文件包括3部分:组态软件生成的数据库、保存的画面xml文件和脚本函数动态库。工程组态人员将生成的文件提供给DCS系统人机界面软件设计开发人员。当软件运行时, 加载模拟流程图模块功能, 其画面显示如图4所示。
点击画面动态元素设备时, 会触发事件脚本操作, 图5为点击366VP阀时, 弹出该阀的控制操作面板。
4 结论
组态软件根据模拟流程图设计需求, 提供了数据库及C语言脚本功能。在实际运行过程中, 实现了组态画面的显示和动态图元设备的实时状态更新和控制操作。
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组态开发 篇9
目前, 新疆生产建设兵团正在大力推广棉花膜下滴灌这种节水灌溉技术[1]。从滴灌的硬件系统[2]和操作管理来看, 在实施过程中主要存在两个问题:一是灌溉过程 (灌水时间和灌水量多少) 凭生产人员的经验操作, 作物需水的科学规律和生产人员的实践经验得不到有效结合;二是兵团农场棉花条田大, 而田间众多阀门的开关需人工操作, 使生产人员的劳动强度增大, 灌溉节水效益得不到充分发挥。因此, 利用现代信息技术把握农田环境参数的变异, 提高滴灌的自动化控制程度及科学管理水平, 减轻劳动强度, 变得日益重要和紧迫。
1 硬件系统设计
1.1 系统组成
系统由多种传感器、变送器、数据采集卡、工业控制计算机、控制卡、驱动控制器和电磁阀等部分组成[2], 如图1所示。
1.1.1 控制主机
滴灌系统的首部泵房位于田间地头。灌水季节天气炎热, 灰尘较大, 加之水泵、过滤罐等交流供电设备产生较大电磁干扰, 因此对控制主机提出了耐高温、抗干扰、防灰尘和可靠性高等要求, 工业控制计算机可以满足上述要求。系统选用台湾研华IPC610H工控机。
1.1.2 传感器及变送器
传感器用于检测棉田土壤水分、大气温度、光照强度以及降雨量等环境参数, 并通过变送器转换为标准电信号传给计算机中的采集卡, 为自动化灌溉系统提供决策控制信息。
1.1.3 数据采集及控制卡
数据采集卡用于采集设置在田间和管道中各传感器传来的信息 (均为模拟电信号) 。系统选用台湾研华公司的PCI—1713型32通道隔离模拟量输入卡, 采用PCI总线。控制卡用于接受计算机发来的控制指令, 按照灌溉要求分别打开田间各轮灌组的电磁阀门。系统选用台湾研华公司的PCL—734型32通道隔离数字量输出卡, 采用ISA总线。
1.1.4 电磁阀
计算机发出的控制命令打开或关闭电磁阀的电源开关, 从而控制电磁阀的启闭。在灌溉过程中, 每个轮灌组中的电磁阀同时打开或关闭。考虑线损, 采用30V交流电源为电磁阀供电 (额定电压为AC24V) 。
1.2 系统实施
1.2.1 控制室
棉田首部泵房环境较差, 为保证计算机可靠稳定地工作, 在条件允许时, 最好将控制室置于单独的房间, 或者在泵房里合适的位置隔离成相对密封的玻璃房, 用于放置计算机等设备, 并注意通风散热。
1.2.2 传感器
检测棉田环境参数的各类传感器布置在田间不同位置, 与控制室相隔一定距离。为减少信号衰减, 防止干扰, 各传感器的变送器应与传感器在同一位置, 且输出4～20mA的电流信号, 通过屏蔽传输电缆传至控制室, 再变换成1～5V电压信号送至数据采集卡。
1.2.3 电磁阀
田间各电磁阀通过电缆与控制室接线端子板相连。电缆埋设在棉田, 应特别注意的是:电缆必须穿过塑料管再埋设, 以减缓老化;埋设深度必须大于45cm, 以防止犁地时损坏线缆;接头处必须焊接牢固, 并做好绝缘工作, 以防止断路或短路。
1.2.4 电器控制柜
为了防止计算机监控系统出现软硬件故障而失去对电磁阀的控制, 应另设电气控制柜 (也在控制室) , 利用手动电气开关来控制电磁阀的启闭, 二者的控制作用是并列关系。为了防止控制电缆出现短路、断路或电磁阀线圈通电不作用等故障而失去对电磁阀的控制, 选择的电磁阀应设有手动开关。
2 软件系统设计
监控软件是对棉花田间环境参数 (包括气象和土壤) 进行实时监控与显示, 并根据智能决策数据控制电磁阀的开关, 从而实现棉花节水灌溉的自动控制。
工业控制组态软件KingView6.5是一种建立控制对象人机接口的智能软件包, 开发出的监控软件具有功能强大、画面形象直观和操作简单等特点[3], 广泛应用于工业自动化监控领域。将其引入棉花灌溉自动监控系统对开发者和使用者都是很好的选择。
2.1 软件功能模块
监控软件子系统具有数据采集、信息显示、阀门控制、工作设置、数据通信、故障报警、数据库和用户管理等功能模块。软件结构如图2所示。
2.1.1 数据采集与处理模块
由棉田分布的土壤水分传感器、大气温度传感器和光照传感器等采集的土壤与大气状态信息, 经变送器和数据采集卡转换成数字信号传至计算机, 经标定后转变成具有实际物理意义的数据, 及时存入到动态数据库中, 进行数据分析和统计。
2.1.2 智能决策与支持模块
根据田间气象与土壤参数, 结合棉花需水规律, 为棉花的生长提供科学合理的灌溉方案以及为电磁阀的开关提供决策控制信息。
组态王软件很适合开发监控系统, 但其数学处理功能不够强大, 且定义的每一个变量均占用一个点数, 使得具有总点数限制的组态王软件开发智能决策程序受到限制, 而VB软件具有面向对象编程及数据计算与处理功能强大等特点, 因此智能决策模块采用VB软件开发。该模块具有数据管理、模型管理、知识管理和决策管理等功能。
2.1.3 阀门状态控制模块
模块有3种控制模式:一是智能控制和可以根据棉田土壤、气象等环境数据进行智能决策, 发送控制命令;二是自动控制, 可以设置好轮灌顺序和灌溉时间等由程序控制;三是手动控制, 可以通过鼠标点击画面上开关按钮, 开启/关闭相应电磁阀。
2.1.4 环境信息显示模块
此模块主要有3种显示方式:一是以数值形式显示湿度、温度、风速和日照强度等实时参数值;二是以曲线形式显示温度、湿度等实时数据和历史数据变化趋势;三是以报表形式显示温度、湿度等实时数据和历史数据。
2.1.5 工作状态显示模块
显示田间阀门工作状态、田间灌溉状态, 可模拟田块进行实时灌溉, 如显示各田块是否在灌溉、各阀门是否打开及打开的时间、已持续灌溉的时间等。
2.1.6 故障报警与信息记录模块
当传感器损坏、电磁阀失灵以及线路发生短路、断路等故障现象时, 可以进行实时报警与信息记录, 也可显示历史报警记录信息。报警以声音和窗口形式出现, 以提醒用户。
2.1.7 工作设置模块
系统可以对现场的土壤水分控制极限值进行设置和修改;可设置阀门开启起始时间、停止时间和持续灌溉时间等;可设置轮灌组数、每个轮灌组的阀门个数、轮灌顺序和轮灌方式等;可设置条件控制、定时控制和手动控制等灌溉控制方式。
2.1.8 用户管理模块
系统设置了用户级别和用户密码, 没有登陆的用户只能观看工作状态与灌溉信息等, 不能进行设置或退出等有关操作, 保证了系统的安全性。
2.2 主要技术问题
2.2.1 硬件设备的定义
组态王要使用板卡需进行地址设定:查看WINDOWS设备管理器, 若安装了板卡的驱动程序, 在硬件列中会出现AdvantechDAQ设备及板卡名称;查看板卡属性资源, 可得到计算机分配给板卡输入/输出的端口地址, 如PCI1713板卡的地址为c400H, 则在组态王设备地址一栏中填入c400。
2.2.2 环境参数变量的定义
在组态王中, 需对每个环境参数定义一个变量, 其中最小原始值、最大原始值的设置是关键。以土壤温度参数的变量定义为例, 其最小原始值、最大原始值与模拟量采集板卡的电压输入范围和A/D的位数有关。因采用的PCI1713板卡模拟电压的输入范围是-5～+5V, A/D是12位, 因212-1=4 095, 则-5V对应0, +5V对应4 095。因为传感器的测量范围是0～50℃, 对应的输出是1～5V (线性关系) , 那么组态王变量属性中的最小原始值应为2 457, 最大原始值为4 095。
2.2.3 DDE数据交换
监控系统采用组态王软件开发, 它作为用户的操作界面, 其智能决策模块采用VB软件开发。二者通过动态数据交换 (DDE) 技术交换数据。
组态王检测到的棉田环境参数值需通过DDE传递给VB程序, 以作为智能决策程序的决策依据。例如, 把当前土壤温度值传递给VB程序中的txtTE文本框控件, 其实现方法为:在组态王中, 将设备名设为pci1713, 土壤温度I/O变量的寄存器设为ad0, 则项目名为pci1713.ad0, 提供给VB引用, 选中变量的读写属性“允许DDE访问”。
在VB程序vbdde.vbp中, 设置如下:
智能决策程序获得决策结果后需传回组态王, 在画面上显示出来。例如, 将VB决策程序vbdde主窗体中的txtRE文本框控件中的决策结果传回组态王中的变量RESULT, 其实现方法如下
1) 在VB中, 将主窗体RESULTForm的LinkMode属性设置为1, LinkTopic属性设置为FormTopic, 实现与组态王的通信。
2) 在组态王中建立一个名为VBDDE的DDE设备, 服务程序名为vbdde (即VB应用程序工程名) , 话题名为FormTopic (即VB应用程序主窗体的LinkTopic属性值) , 数据交换方式为标准Windows DDE交换。新建一个内存字符串变量RESULT, 将其连接设备定义为vbdde, 项目名设为txtRE (即VB应用程序主窗体文本框控件名) 。
3 结论
1) 以工业组态软件Kingview作为开发平台, 采用板卡、工控机等工业自动化设备, 开发了棉花膜下滴灌自动监控系统, 使开发周期缩短, 系统便于更改、扩充、升级, 且运行可靠。系统在兵团农二师29团安装完成, 并投入运行, 状况良好, 受到农工的欢迎。
2) 棉花膜下滴灌技术是新疆兵团特色农业的大胆创新, 也是世界节水农业发展的典范。应用计算机滴灌自动监控与决策支持系统解决了土壤含水量信息的实时采集与棉花适时供水等问题, 避免了灌水盲目性, 提高了科学管理水平, 使传统农业棉花生产上了一个新台阶。同时, 对于提高新疆兵团棉花效益、市场竞争力及精准农业在兵团的全面实施具有重要的现实意义。
摘要：通过各种传感器自动监测棉田土壤与气象参数, 利用工业控制计算机 (IPC) 与工业自动化组态软件Kingview开发监控系统实现棉田环境数据采集, 并根据棉花需水规律实施滴灌自动控制, 为棉花的生长提供科学合理的灌溉方案, 达到降低劳动强度、增加棉花生产效益的目的。设计的棉田滴灌控制系统结构简单、工作可靠, 已经成功地应用于棉花的生产中。
关键词：棉花膜下滴灌,监控,工业控制计算机,组态软件
参考文献
[1]马富裕, 郑重.新疆棉花膜下滴灌技术的发展与完善[J].干旱地区农业研究, 2004, 22 (3) :202-207.