第5章 应用程序设计和实现技术(2) 监控组态软件.ppt
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1、1.1.学会使用软件手册,对工艺对象的特性加以琢磨学会使用软件手册,对工艺对象的特性加以琢磨2.2.专用组态软件,专用组态软件,VB/VC/CBVB/VC/CB软件软件3.3.组态软件的基本含义、发展趋势与特点组态软件的基本含义、发展趋势与特点4.4.组态软件的图形开发界面组态软件的图形开发界面5.5.工艺控制流程图的组态设计步骤工艺控制流程图的组态设计步骤6.6.复杂图形对象的组态及应用。复杂图形对象的组态及应用。第第5 5章章 应用程序设计和实现技术应用程序设计和实现技术(2)(2)监控组态软件监控组态软件15.1 5.1 组态软件及其发展组态软件及其发展 6.1.1 6.1.1 组态软件
2、的发展趋势组态软件的发展趋势6.1.2 6.1.2 组态软件的特点组态软件的特点 6.1.3 6.1.3 使用组态软件的一般步骤使用组态软件的一般步骤 5.2 5.2 组态软件的图形开发环境组态软件的图形开发环境 6.2.1 6.2.1 基本概念基本概念 6.2.2 6.2.2 图形开发环境的工作界面图形开发环境的工作界面 5.3 5.3 工艺控制流程图的组态工艺控制流程图的组态6.3.1 6.3.1 建模建模 6.3.2 6.3.2 变量的定义变量的定义6.3.3 6.3.3 画面的编辑与动画连接画面的编辑与动画连接5.4 5.4 复杂图形对象的组态及应用复杂图形对象的组态及应用 6.4.1
3、 6.4.1 趋势曲线趋势曲线6.4.2 6.4.2 报表生成报表生成6.4.3 6.4.3 报警和事件报警和事件6.4.4 6.4.4 配方管理配方管理5.5 5.5 程序的运行与调试程序的运行与调试6.5.1 6.5.1 运行系统设置运行系统设置6.5.2 6.5.2 运行系统运行系统25.1.1 5.1.1 组态软件的发展趋势组态软件的发展趋势组组态态(ConfigurationConfiguration)的的意意思思就就是是多多种种工工具具模模块块的的任任意意组组合合,它它是是从从DCSDCS发发展展而而来来的的。它它的的含含义义是是使使用用工工具具软软件件对对计计算算机机及及软软件件
4、的的各各种种资资源源进进行行配配置置,使使计计算算机机或或软软件件按按照照预预先先设设置置的的指指令令,自自动动执执行行指指定定任任务务,满满足足使使用用者者的的要要求。求。最初的组态软件主要解决最初的组态软件主要解决人机图形界面人机图形界面的问题。的问题。5.1 5.1 组态软件及其发展组态软件及其发展 3 2020世世纪纪8080年年代代时时,世世界界上上第第一一个个商商品品化化监监控控组组态态软软件件是是由由美美国国的的WonderwareWonderware公公司司研研制制的的IntouchIntouch,随随后后又又出出现现了了IntellutionIntellution 公公司司的
5、的FIXFIX系系统统,通通用用电电气气的的CimplicityCimplicity,以以及及德德国国西西门门子子的的WinCCWinCC等等;在在国国内内主主要要有有亚亚控控公公司司的的组组态态王王KingViewKingView,昆昆仑仑公公司司的的MCGSMCGS,三维公司的力控三维公司的力控,太力公司的太力公司的SynallSynall等组态软件。等组态软件。现场总线技术的成熟现场总线技术的成熟更加促进了组态软件的应用。更加促进了组态软件的应用。因为现场总线的网络系统因为现场总线的网络系统具备具备OSIOSI协议协议,因此可以认,因此可以认为它与普通网络系统具有相同的属性,这为组态软件
6、为它与普通网络系统具有相同的属性,这为组态软件的发展提供了更多机遇。组态软件的的发展提供了更多机遇。组态软件的发展方向之一是发展方向之一是能够兼容多操作系统平台能够兼容多操作系统平台.随着随着UNIXUNIX、LINIXLINIX操作系统操作系统越来越多的被公司采用作为主机操作系统,越来越多的被公司采用作为主机操作系统,可移植性可移植性成为组态软件的主要发展方向。成为组态软件的主要发展方向。45.1.2 组态软件的特点组态软件的特点 组组态态软软件件具具有有实实时时多多任任务务、接接口口开开放放、使使用用灵灵活活、运运行行可可靠靠的的特特点点。其其中中最最突突出出的的特特点点是是它它的的实实时
7、时多多任任务务性性,可可以以在在一一台台计计算算机机上上同同时时完完成成数数据据采采集集,信信号号数数据据处处理理、数数据据图图形形显显示示,可可以以实实现现人人机机对对话话,实实时时数数据据的的存存储储、历历史数据的查询,实时通讯等多个任务史数据的查询,实时通讯等多个任务。组组态态软软件件的的使使用用者者是是自自动动化化工工程程设设计计人人员员,组组态态软软件件可可以以使使使使用用者者在在生生成成适适合合自自己己需需要要的的应应用用系系统统时时不不需需要要修修改软件程序的源代码。下面是组态软件主要解决的问题:改软件程序的源代码。下面是组态软件主要解决的问题:5(1)如何与现场设备之间进行如何
8、与现场设备之间进行数据采集和数据交换数据采集和数据交换。(2)将将采集到的数据采集到的数据与与上位机图形界面上位机图形界面的相关部分连接。的相关部分连接。(3)实时实时数据的在线监测。数据的在线监测。(4)数据数据报警界限报警界限和和系统报警系统报警。(5)实时实时数据的存储、历史数据的查询数据的存储、历史数据的查询。(6)各类各类报表的生成和打印输出报表的生成和打印输出。(7)应用系统运行稳定可靠。应用系统运行稳定可靠。(8)拥有良好的与第三方程序的接口,方便数据共享。拥有良好的与第三方程序的接口,方便数据共享。6 在很好的解决了上述问题后,工程技术人员在在很好的解决了上述问题后,工程技术人
9、员在组态软件中只需要填写一些根据实际需要事先设计组态软件中只需要填写一些根据实际需要事先设计好的表格,再利用好的表格,再利用其图形功能将被控对象(如反应其图形功能将被控对象(如反应罐、温度计、锅炉、趋势曲线、报表等)形象地绘罐、温度计、锅炉、趋势曲线、报表等)形象地绘制在指定的位置制在指定的位置,通过,通过内部数据变量内部数据变量连接连接被控对象被控对象的属性与的属性与I/OI/O设备的实时数据设备的实时数据进行逻辑连接。进行逻辑连接。75.1.3 5.1.3 使用组态软件的一般步骤使用组态软件的一般步骤 (1)(1)建模建模。根据实际需要,为控制系统建立数学模型。根据实际需要,为控制系统建立
10、数学模型。(2)(2)设设计计图图形形界界面面。利利用用组组态态软软件件的的图图库库,使使用用相相应应的的图形对象模拟实际的控制系统和控制设备。图形对象模拟实际的控制系统和控制设备。(3)(3)构构造造数数据据库库变变量量。创创建建实实时时数数据据库库,用用数数据据库库中中的的变变量量反反映映控控制制对对象象的的各各种种属属性性,变变量量描描述述控控制制对对象象的的各种属性。各种属性。(4)(4)建建立立动动画画连连接接。建建立立变变量量和和图图形形画画面面中中的的图图形形对对象象的的连连接接关关系系,画画面面上上的的图图形形对对象象通通过过动动画画的的形形式式模模拟拟实际控制系统的运行。实际
11、控制系统的运行。(5)(5)运行、调试运行、调试。这这五五个个步步骤骤并并不不是是完完全全独独立立的的,事事实实上上,这这些些步步骤骤是交错进行的。是交错进行的。85.2 5.2 组态软件的图形开发环境组态软件的图形开发环境 自自动动化化工工程程的的所所有有操操作作画画面面,包包括括流流程程画画面面都都是是在在图图形形开开发发环环境境下下制制作作、生生成成的的,工工程程设设计计人人员员使使用用最最频频繁繁的组态软件组件就是图形开发环境。的组态软件组件就是图形开发环境。组组态态王王的的图图形形开开发发环环境境是是TOUCHMAKTOUCHMAK,力力控控组组态态软软件件中的图形开发环境是中的图形
12、开发环境是DrawDraw,在,在IntouchIntouch中是中是WindowMakerWindowMaker。图图形形开开发发环环境境是是目目标标应应用用系系统统的的主主要要生生成成工工具具之之一一,它它依依照照操操作作系系统统的的图图形形标标准准,采采用用面面向向对对象象(OOPOOP)的的图图形形技技术术,为为使使用用者者提提供供丰丰富富强强大大的的绘绘图图编编辑辑、动动画画连连接接和脚本工具和脚本工具,帮助使用者简化操作。,帮助使用者简化操作。95.2.1 5.2.1 基本概念基本概念 1 1命令语言命令语言:一段一段类似于类似于C C语言的程序语言的程序,工程人员可以利用,工程人
13、员可以利用这段程序增强应用工程的灵活性。组态王的命令语言包括这段程序增强应用工程的灵活性。组态王的命令语言包括应用程序命令语言、热键命令语言、事件命令语言、变量应用程序命令语言、热键命令语言、事件命令语言、变量改变命令语言、自定义函数命令语言、动画连接命令语言、改变命令语言、自定义函数命令语言、动画连接命令语言、画面属性命令语言画面属性命令语言。各类命令语言通过。各类命令语言通过“命令语言命令语言”对话对话框编辑输入,在运行系统中被编译执行。框编辑输入,在运行系统中被编译执行。2 2窗窗口口:组组态态软软件件的的目目的的操操作作界界面面,绝绝大大部部分分的的操操作作都都在在窗口上设计完成。窗口
14、上设计完成。103.3.图图素素也也称称图图形形对对象象,是是组组态态软软件件中中的的基基本本元元素素之之一一。窗窗口口中中的的绝绝大大部部分分内内容容都都是是由由一一些些简简单单的的或或复复杂杂的的图图形形对对象象构构成成的的:简简单单的的如如线线、文文本本、按按钮钮等等,通通常常是是组组态态软软件件系系统统自自身身提提供供的的,称称为为“标标准准图图素素”;复复杂杂的的如如各各种种报报警警、事件、报表及第三方开发的图素。事件、报表及第三方开发的图素。4.4.外外部部对对象象:由由其其它它WindowsWindows应应用用程程序序生生成成的的图图形形或或数数据据对对象,如象,如Active
15、Active控件、控件、ExcelExcel表格、表格、WordWord文档等文档等OLEOLE对象对象。11 ActiveActive控件是典型的外部控件,一般以控件是典型的外部控件,一般以OCXOCX做扩展名。做扩展名。它是一种能够完成特定功能的独立的标准组件它是一种能够完成特定功能的独立的标准组件,可以是组,可以是组态软件本身开发的或者是用其他软件如态软件本身开发的或者是用其他软件如VBVB、VCVC等第三方应等第三方应用程序开发的,也可以直接从第三方开发商那里购买。但用程序开发的,也可以直接从第三方开发商那里购买。但它必须被置入控件容器(它必须被置入控件容器(ContainerCont
16、ainer)中。中。KingViewKingView就是标就是标准的控件容器。准的控件容器。125.2.2 5.2.2 图形开发环境的图形开发环境的工作界面工作界面 1 1工工程程管管理理器器的的主主要要作作用用是是集集中中管管理理本本机机上上的的组组态态王王工工程程。功功能能主主要要包包括括:新新建建、删删除除工工程程,搜搜索索组组态态王王工工程程,修修改改工工程程属属性性,工工程程备备份份、恢恢复复,数数据据词词典典的的导导入入导导出出,切切换换到到组组态态王开发或运行环境等。王开发或运行环境等。工程管理器由菜单条、工程管理器由菜单条、工具栏、工程信息显示工具栏、工程信息显示区及状态栏组成
17、,见图区及状态栏组成,见图5-15-1。图图5-1 工程管理器工程管理器132 2工程浏览器工程浏览器工工程程浏浏览览器器是是组组态态王王6.016.01的的集集成成开开发发环环境境,是是一一个个类类似似于于 WindowsWindows资资 源源 管管理理器器的的窗窗口口。在在这这里里可可以以看看到到所所建建工工程程的的所所有有组组成成部部分分,包包括括画画面面,数数据据库库,外外部部设设备备,配配方方等等。工工程程浏浏览览器器如如图图5-5-2 2所所示示,由由菜菜单单栏栏、工工具具栏栏、工工程程目目录录显显示示区区、目目录录内内容容显显示示区区、状状态态条条组组成。成。图图5-2 工程浏
18、览器工程浏览器143 3图形工具箱图形工具箱绘绘制制图图素素的的主主要要工工具具放放在在图图形形编编辑辑工工具具箱箱中中,当当画画面面打打开开时时,工工具具箱箱自自动动加加载载。如如果果没没有有显显示示,选选择择菜菜单单“工工具具/显显示示工工具具箱箱”或或 按按 F10F10快快 捷捷 键键。工工具具箱箱中中各各基基本本工工具具 的的 使使用用方方 法法 和和WindowsWindows中中 的的“画画笔笔”的的使使用用类类似似,如图如图5-35-3所示。所示。图图5-3 5-3 图形工具箱图形工具箱154 4图库管理器图库管理器图图库库管管理理器器如如图图5-45-4所所示示,内内中中存存
19、放放的的是是组组态态软软件件的的各各种种图图素素,用用户户可可以以选选择择需需要要的的对对象象,就就可可以以设设计计自自己己需需要要的的界界面面。它它的的使使用用大大大大降降低低了了设设计计界界面面的的难难度度,缩缩短短开开发发周周期期。同同时时工工程程人人员员可可以以生生成成自自己己的的图图库对象。库对象。图图5-4 5-4 图库管理器图库管理器165.3 5.3 工艺控制流程图的组态工艺控制流程图的组态 工工艺艺控控制制流流程程图图是是实实现现控控制制系系统统实实时时监监控控的的最最重重要要的的部部分分之之一一。本本节节以以水水位位控控制制系系统统为为例例,介介绍绍如如何何使使用用组组态态
20、软软件件实实现工艺控制流程图的步骤。现工艺控制流程图的步骤。5.3.1 5.3.1 建模建模 建建模模就就是是在在对对系系统统要要求求进进行行分分析析后后,建建立立数数学学模模型型。以以水水位位控控制制系系统统为为例例(参参见见图图5-55-5),水水泵泵将将水水源源中中的的水水通通过过进进水水管管道道抽抽到到水水箱箱中中,水水箱箱出出水水管管道道连连接接用用户户,为为用用户户提提供供水水源源。为为了了保保护护水水压压的的相相对对稳稳定定,对对水水箱箱中中水水位位要要有有两两个个报报警警限限,分分别别为为上上限限和和下下限限,当当水水位位上上升升到到上上限限,关关闭闭水水泵泵;水水位位低低于于
21、下限,水泵工作,给水箱供水;在上下限之间,水泵不工作。下限,水泵工作,给水箱供水;在上下限之间,水泵不工作。17 图图5-55-5水位控制系统主画面水位控制系统主画面 185.3.2 5.3.2 变量的定义变量的定义 在在控控制制系系统统中中,需需要要采采用用变变量量来来存存放放外外部部设设备备传传送送来来的的检检测测信信号号(如如水水位位信信号号),这这些些变变量量需需要要同同外外部部设设备备进进行行数数据据交交换换。所所以以需需要要首首先先建建立立工工程程,然然后后进进行行设设备备配配置置,再再建建立立相应的变量。相应的变量。1 1建立工程建立工程 启启动动组组态态王王工工程程管管理理器器
22、,选选择择菜菜单单“文文件件”中中的的“新新建建工工程程”,或或者者单单击击工工具具栏栏的的“新新建建”按按钮钮。出出现现“新新建建工工程程向向导导之之一一”对对话话框框,单单击击“下下一一步步”按按钮钮,弹弹出出“新新建建工工程程向向导导之之二二”对对话话框框,选选择择工工程程所所在在目目录录,单单击击“下下一一步步”,弹弹出出“新新建建工工程程向向导导之之三三”对对话话框框,输输入入新新建建组组态态王王工工程程名名称称:水水位位控控制制系系统统;工工程程描描述述:水水位位控控制制系系统统。单单击击“完完成成”按按钮钮,在在是是否否将将所所建建的的工工程程设设为为组组态态王王当当前前工工程程
23、的的对对话话框框中中选选择择“是是”。19 在在菜菜单单项项中中选选择择“工工具具/切切换换到到开开发发系系统统”,或或者者退退出出工工程程管管理理器器,直直接接打打开开组组态态王王工工程程浏浏览览器器,进进入入工工程程浏浏览览器器画画面面,此此时时组组态态王王自自动动生生成成初初始始的的数据文件。至此,新的工程建立。数据文件。至此,新的工程建立。2 2建立画面建立画面进入工程浏览器,打开图形工具箱和图库管理器。进入工程浏览器,打开图形工具箱和图库管理器。(1 1)在在工工具具箱箱中中的的立立体体管管道道工工具具中中选选择择“”,在在画画面面上上,鼠鼠标标图图形形为为“+”+”模模式式,在在适
24、适当当位位置置单单击击鼠鼠标标左左键键,然然后后移移动动鼠鼠标标到到结结束束位位置置,双双击击。则则立立体体管管道道在在画画面面上上显显示示出出来来。如如果果立立体体管管道道需需要要弯弯曲曲,只只需需在在折折点点处处单单击击鼠鼠标标,然然后后继继续续移移动动鼠鼠标,就可实现折线形式的立体管道。标,就可实现折线形式的立体管道。选选中中所所画画的的立立体体管管道道,在在调调色色板板上上的的对对象象选选择择按按钮钮中中按按下下线线条条色按钮,在选色区色按钮,在选色区选择颜色选择颜色,则立体管道变为相应的颜色。,则立体管道变为相应的颜色。20(2 2)打打开开图图库库管管理理器器,在在反反应应器器图图
25、库库中中选选择择“水水泵泵”图图素素,双双击击后后在在水水位位控控制制画画面面上上单单击击鼠鼠标标,该该图图素素出出现现在在相相应应的的位位置置,移移动动到到相相应应的的立立体体管管道道上上,并并拖拖动动边边框框改改变变其其大大小小,如如图图13-513-5所示。所示。图图5-6 5-6 文本、图素的使用方法文本、图素的使用方法213 3定义定义外部设备和数据变量外部设备和数据变量作作为为上上位位机机,需需要要与与外外部部设设备备交交换换数数据据。这这些些外外部部设设备备包包括括:下下位位机机如如PLCPLC、仪仪表表、模模块块、板板卡卡等等,一一般般通通过过串串行行口口和和上上位位机机交交换
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