《监控组态软件》PPT课件.ppt
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1、第十三章第十三章 监控组态软件监控组态软件 本章要点 1.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。2.组态软件的图形开发界面。组态软件的图形开发界面。3.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。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。本章主要内容 13.1 13.1 组态软件及其发展组态软件及其发展 13.2 13.2 组态软件的图形开发环境组态软件的图形开发环境 13.3 13.3 工艺控制流程图的组态工艺控制流程图的组态 13.4 13.4 复杂图形对象的组态及应用复杂图形对象的组态及应用 本章小结本章小结 思考题思考题1
2、3.1 组态软件及其发展组态软件及其发展 主要知识点主要知识点:13.1.1 13.1.1 组态软件的发展趋势组态软件的发展趋势 13.1.2 13.1.2 组态软件的特点组态软件的特点 13.1.3 13.1.3 使用组态软件的一般步骤使用组态软件的一般步骤 13.1.1 13.1.1 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DCS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的的各各种种资资源源进进行行配配
3、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,满满足足使用者的要求。使用者的要求。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的问题人机图形界面的问题。20世世纪纪80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Wonderware公公司司研研制制的的Intouch,随随后后又又出出现现了了Intellution 公公司司的的FIX系系统统,通通用用电电气气的的Cimplicity,以以及及德德国国西西门门子子的的WinCC等等;在在国国内内主主要要有有亚亚控控公公司司的的
4、KingViewKingView组组态态王王,昆昆仑仑公公司司的的MCGS,三三维维公公司司的的力力控控,太太力力公公司司的的Synall等组态软件。等组态软件。现场总线技术现场总线技术的成熟更加促进了组态软件的应用。因为现的成熟更加促进了组态软件的应用。因为现场总线的网络系统具备场总线的网络系统具备OSI协议,因此可以认为它与普通网络协议,因此可以认为它与普通网络系统具有相同的属性,这为组态软件的发展提供了更多机遇。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。组态软件的组态软件的发展方向之一是能够兼容多操作系统平台发展方向之一是能够兼容多操作系统平台.随着随着UNIX、LINIX操
5、作系统越来越多的被公司采用作为主机操作操作系统越来越多的被公司采用作为主机操作系统,可移植性成为组态软件的主要发展方向。系统,可移植性成为组态软件的主要发展方向。13.1.2 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,实实时时数据的存储、历史数据的查询,实时通讯等多个任务数
6、据的存储、历史数据的查询,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改软软件件程程序序的的源源代代码码。下下面面是是组组态态软软件件主主要要解决的问题:解决的问题:(1)如何与现场设备之间进行数据采集和数据交换。如何与现场设备之间进行数据采集和数据交换。(2)将采集到的数据与上位机图形界面的相关部分连接。将采集到的数据与上位机图形界面的相关部分连接。(3)实时数据的在线监测。实时数据的在线监测。(4)数据报警界限和系统报警。数
7、据报警界限和系统报警。(5)实时数据的存储、历史数据的查询。实时数据的存储、历史数据的查询。(6)各类报表的生成和打印输出。各类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。在很好的解决了上述问题后,工程技术人员在组态软件中只需要填写一些在很好的解决了上述问题后,工程技术人员在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,再利用其图形功能将被控对象(如反应罐、根据实际需要事先设计好的表格,再利用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)形象地绘制
8、在指定的位置,通过内部数据温度计、锅炉、趋势曲线、报表等)形象地绘制在指定的位置,通过内部数据变量连接被控对象的属性与变量连接被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。设备的实时数据进行逻辑连接。13.1.3 13.1.3 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图形形对对象模拟实际的控制系统和控制设备。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
9、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控制对象的各种属性,变量描述控制对象的各种属性。映控制对象的各种属性,变量描述控制对象的各种属性。(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实际际控控制制系系统统的运行。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,这这些些步步骤常常是交错进行的。骤常常是交错进行的。13.2 13.2 组态软件的图形开发环境组态软件的图形开发环
10、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的组组态态软软件件组组件件就就是是图图形形开开发发环环境境。组组态态王王的的图图形形开开发发环环境境是是TOUCHMAK,力力控控R软软件件中中的的图图形形开开发发环环境境是是Draw,在在Intouch中中是是WindowMaker。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的的图图形形
11、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、动动画画连接和脚本工具,提供右键菜单功能,帮助使用者简化操作。连接和脚本工具,提供右键菜单功能,帮助使用者简化操作。13.2.1 13.2.1 基本概念基本概念 1 1命令语言命令语言 命命令令语语言言是是一一段段类类似似于于C语语言言的的程程序序,工工程程人人员员可可以以利利用用这这段段程程序序增增强强应应用用工工程程的的灵灵活活性性。组组态态王王的的命命令令语语言言包包括括应应用用程程序序命命令令语语言言、热热键键命命令令语语言言、事事件件命命令令语语言言、变变量量改改变变命命令令语语言言、自自定定义义函函数数命命令令
12、语语言言、动动画画连连接接命命令令语语言言、画画面面属属性性命命令令语语言言。各各类类命命令令语语言言通通过过“命命令令语语言言”对对话话框框编编辑辑输输入入,在在运运行系统中被编译执行。行系统中被编译执行。2 2窗口窗口 窗窗口口是是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窗口上设计完成。口上设计完成。3.3.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
13、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.外外部部对对象象是是指指由由其其它它WindowsWindows应应用用程程序序生生成成的的图图形形或或数数据对象,如据对象,如ActiveActive控件、控件、ExcelExcel表格、表格、WordWord文档等文档等OLEOLE对象对象。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。它做扩展名。它是一种能够完成特定功能的独立的标准组件
14、,可以是组态软件是一种能够完成特定功能的独立的标准组件,可以是组态软件本身开发的或者是用其他软件如本身开发的或者是用其他软件如VBVB、VCVC等第三方应用程序开发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。但它必须被置入控的,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(件容器(ContainerContainer)中。)中。KingViewKingView就是标准的控件容器。就是标准的控件容器。13.2.2 13.2.2 图形开发环境的工作界面图形开发环境的工作界面 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
15、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,见图区及状态栏组成,见图13-113-1。2 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
16、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13-213-2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、状状态态条组成。条组成。3 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
17、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13-313-3所示。所示。4 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13-413-4所所示示,内内中中存存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自己的图库对象。成自己的图库对象。图图13-4 图库管理器图库管理器13.3 13.3 工艺
18、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软软件件实实现现工艺控制流程图的步骤。工艺控制流程图的步骤。13.3.1 13.3.1 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13-913-9),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,
19、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;水水位位低低于于下下限,水泵工作,给水箱供水;在上下限之间,水泵不工作。限,水泵工作,给水箱供水;在上下限之间,水泵不工作。13.3.2 13.3.2 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
20、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,再再建建立立相相应应的的变变量。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,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
21、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,在在是是否否将所建的工程设为组态王当前工程的对话框中选择将所建的工程设为组态王当前工程的对话框中选择“是是”。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数据据文文件件。至至此此,新新的的工工程建立。可参阅第相关的内容。程建立。可参阅第相关的内容。2 2建立画面建立画面进入工程浏览器,打开图形工具箱
22、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
23、择择按按钮钮中中按按下下线线条条色按钮,在选色区选择颜色,则立体管道变为相应的颜色。色按钮,在选色区选择颜色,则立体管道变为相应的颜色。(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库库中中选选择择“”“”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,并并拖拖动边框改变其大小,如图动边框改变其大小,如图13-513-5所示。所示。图图13-5 13-5 文本、图素的使用方法文本、图素的使用方法3 3定义外部设备和数据变量定义外部设备和数据变量作作为为上上位位机机,
24、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换数数据据;其其他他WindowsWindows应应用用程程序序,一一般般通通过过DDEDDE交交换换数数据据。若若组组态态软软件件在在网网络络上上运运行行,则则外外部部设设备备还还可可以以包包括括网网络络上上的的其其它它计算机。计算机。只只有有在在定定义义了了外外部部设设备备之之后后,组组态态软软件件才才能能通通过过I/OI/O变变量量进进行行数数据据交交换换。为为方方便便定定义义外外部部设设备备,组
25、组态态王王设设计计了了“设设备备配配置置向向导导”指导完成设备的连接。指导完成设备的连接。本本书书使使用用仿仿真真PLCPLC和和组组态态王王通通讯讯,利利用用仿仿真真PLCPLC为为组组态态王王提提供供数数据据,假假设设仿仿真真PLCPLC连连接接在在计计算算机机的的COM1COM1口口。(由由于于篇篇幅幅所所限限,这这里对外部设备的设置省略,请参阅相关的书籍。)里对外部设备的设置省略,请参阅相关的书籍。)在在定定义义了了相相关关的的外外部部设设备备之之后后,可可以以使使用用数数据据词词典典定定义义需需要要的的变变量量,对对于于水水位位控控制制系系统统至至少少需需要要一一个个模模拟拟量量和和
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