用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)械手仿真監(jiān)控系統(tǒng)

1、XXX畢業(yè)論文題目：用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)械手仿真監(jiān)控系統(tǒng)目錄摘要 3第一章 引言 41.1 什么是組態(tài)軟件? 41.2 組態(tài)軟件的組成、功能和特點(diǎn) 4第二章 組態(tài)軟件基礎(chǔ)知識 52.1軟件構(gòu)成 52.2 軟件主要功能說明 62.2.1 開發(fā)系統(tǒng) 62.2.2 變量 62.2.3 實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 72.2.4 動畫連接 72.2.5 動作腳本 82.2.6 分析曲線 82.2.7 數(shù)據(jù)報表 92.2.8 報警和事件 92.2.9 配方 92.2.10 內(nèi)置數(shù)據(jù)表 92.2.11 安全權(quán)限管理與運(yùn)行系統(tǒng) 92.2.12 控件及對象組件 102.2.13 I/O設(shè)備驅(qū)動 102.2.14 外

2、部接口及通信 102.2.15 分布式網(wǎng)絡(luò)及WWW應(yīng)用 11第三章 機(jī)械手仿真自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 113.1 控制要求 113.2 開發(fā)過程 113.2.1 添加新工程 123.2.2 創(chuàng)建組態(tài)界面 123.2.3 定義I/O設(shè)備及創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)庫 153.2.4 制作動畫連接 203.2.5 創(chuàng)建動作腳本 213.2.6 運(yùn)行及調(diào)試 25第四章 總結(jié) 27致謝 28參考文獻(xiàn) 29摘要“組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System簡稱DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，PC（包括工控機(jī)）相比以

3、前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟；由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的擁有成本；PC的軟件資源和硬件資源豐富，軟件之間的互操作性強(qiáng)；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)，都是通過編寫程序（如使用BASIC,C,FORTRAN等）來實(shí)現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個問題。對于過去需要幾個月的工作，通過組態(tài)幾天就可以完成。組態(tài)軟件將復(fù)雜

4、的工控技術(shù)，特別是將繁重而冗長的編程簡單化，使得工控開發(fā)變得簡單而高效，且大幅度縮短了開發(fā)時間，使工控技術(shù)得到了快速發(fā)展。雖然說組態(tài)就是不需要編寫程序就能完成特定的應(yīng)用。但是為了提供一些靈活性，組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類BASIC語言，有的甚至支持VB。 關(guān)鍵詞： 組態(tài)  PC  編程第一章 引言1.1 什么是組態(tài)軟件? 組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)

5、議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。 能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機(jī)和I/O產(chǎn)品，與高可靠的工控計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。 隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時數(shù)據(jù)庫、實(shí)時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。 對應(yīng)于原有的HMI（人機(jī)接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態(tài)

6、軟件應(yīng)該是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。1.2 組態(tài)軟件的組成、功能和特點(diǎn)組態(tài)軟件組成：包括人機(jī)界面軟件（HMI）、基于PC的控制軟件以及生產(chǎn)執(zhí)行管理軟件。 組態(tài)軟件的功能：（1）工業(yè)生產(chǎn)過程的動態(tài)可視化控制；（2）生產(chǎn)過程中生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和管理；

7、（3）生產(chǎn)過程監(jiān)控報警；（4）報表功能；（5）基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的上傳和相應(yīng)控制。 組態(tài)軟件的特點(diǎn)：（1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性，用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改即可方便地完成軟件的更新和升級；（2）封裝性（易學(xué)易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，用戶不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能；（3）通用性，每個用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的IO Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具

8、，就能完成一個具有動畫效果、實(shí)時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。 第二章 組態(tài)軟件基礎(chǔ)知識組態(tài)軟件易于學(xué)習(xí)和使用，擁有豐富的工具箱、圖庫和操作向?qū)?，開發(fā)容易、開發(fā)時間短，既可以節(jié)省大量時間，又能提高系統(tǒng)性能。組態(tài)軟件是一個多而雜的大系統(tǒng)，組態(tài)技術(shù)是一門實(shí)踐性綜合性很強(qiáng)的技術(shù)，它要有計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、通信技術(shù)、接口板卡、PLC、傳感技術(shù)、數(shù)字電路、電器控制、電力電子知識作為基礎(chǔ)。必須通過一系列的實(shí)驗(yàn)、理論聯(lián)系實(shí)際，才能學(xué)好、學(xué)懂。在中國，有很多公司和單位開發(fā)組態(tài)軟件，目前ForceControl(力控組態(tài)軟件占有較大市場份額，以下章節(jié)均以力控3.6

9、2版本來說明。2.1軟件構(gòu)成力控®軟件包括：工程管理器、人機(jī)界面VIEW、實(shí)時數(shù)據(jù)庫DB、I/O驅(qū)動程序、控制策略生成器以及各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)組件等。力控®監(jiān)控組態(tài)軟件是對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過程控制的專用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，縮短了自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間，大大的提高了集成效率。力控®監(jiān)控組態(tài)軟件是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺，它能同時和國內(nèi)外各種工業(yè)控制廠家的設(shè)備進(jìn)

10、行網(wǎng)絡(luò)通訊，它可以與高可靠的工控計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，便可以達(dá)到集中管理和監(jiān)控的目的，同時還可以方便的向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，來實(shí)現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)來進(jìn)行集成。主要的各種組件說明見下：工程管理器（Project Manager）工程管理器用于創(chuàng)建工程、工程管理等用于創(chuàng)建、刪除、備份、恢復(fù)、選擇當(dāng)前工程等。開發(fā)系統(tǒng)（Draw） 開發(fā)系統(tǒng)是一個集成環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面，配置各種系統(tǒng)參數(shù)，啟動力控®其它程序組件等。界面運(yùn)行系統(tǒng)（View）界面運(yùn)行系統(tǒng)用來運(yùn)行由開發(fā)系統(tǒng)Draw創(chuàng)建的畫面，腳本、動畫連接等工程，操作人員通過它來完成監(jiān)控。 實(shí)時數(shù)據(jù)庫（DB）實(shí)時數(shù)據(jù)

11、庫是力控®軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心，構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它負(fù)責(zé)實(shí)時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理等。I/O驅(qū)動程序（I/O SERVER）I/O驅(qū)動程序負(fù)責(zé)力控®與控制設(shè)備的通信。它將I/O設(shè)備寄存器中的數(shù)據(jù)讀出后，傳送到力控®的數(shù)據(jù)庫，然后在界面運(yùn)行系統(tǒng)的畫面上動態(tài)顯示。網(wǎng)絡(luò)通信程序（NetClient/NetServer）網(wǎng)絡(luò)通信程序采用TCP/IP通信協(xié)議，可利用Intranet/Internet實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)上力控R之間的數(shù)據(jù)通信。通信程序（PortServer）通信程序支持串口、電臺、撥號、移動網(wǎng)絡(luò)通信。通過力控&

12、#174;在兩臺計算機(jī)之間，使用RS232C接口，可實(shí)現(xiàn)一對一（1：1方式）的通信；如果使用RS485總線，還可實(shí)現(xiàn)一對多臺計算機(jī)（1：N方式）的通信，同時也可以通過電臺、MODEM、移動網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行通信。 Web服務(wù)器程序（Web Server）Web服務(wù)器程序可為處在世界各地的遠(yuǎn)程用戶實(shí)現(xiàn)在臺式機(jī)或便攜機(jī)上用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器實(shí)時監(jiān)控現(xiàn)場生產(chǎn)過程。 控制策略生成器（StrategyBuilder）控制策略生成器是面向控制的新一代軟件邏輯自動化控制軟件，采用符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的圖形化編程方式，提供包括：變量、數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯功能、程序控制、常規(guī)功能、控制回路、數(shù)字點(diǎn)處理等在內(nèi)的十幾類基本運(yùn)算

13、塊，內(nèi)置常規(guī)PID、比值控制、開關(guān)控制、斜坡控制等豐富的控制算法。同時提供開放的算法接口，可以嵌入用戶自己的控制程序?？刂撇呗陨善髋c力控®的其它程序組件可以無縫連接。2.2 軟件主要功能說明2.2.1 開發(fā)系統(tǒng)     開發(fā)系統(tǒng)（Draw）是一個集成的開發(fā)環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面，配置各種系統(tǒng)參數(shù)， 啟動力控其他程序組件等。    力控®產(chǎn)品分為開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)。開發(fā)系統(tǒng)（Draw）是一個集成的開發(fā)環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面、分析曲線、報表生成，定義變量、編制動作腳本等，同時可以配置各種系統(tǒng)參數(shù)，啟動力控 其他程序組

14、件等。我們說的“組態(tài)”就在這里完成，運(yùn)行系統(tǒng)將開發(fā)完的系統(tǒng)進(jìn)行執(zhí)行，完成計算機(jī)監(jiān)控的過程。     開發(fā)人員可以在開發(fā)環(huán)境中完成監(jiān)控界面的設(shè)計、動畫連接的定義、數(shù)據(jù)庫的配置等，開發(fā)系統(tǒng)管理了力控®的多個組件如DB、IO、HMI、NET等的配置信息。開發(fā)系統(tǒng)可以方便的生成各種復(fù)雜生動的畫面，可以逼真的反映現(xiàn)場數(shù)據(jù)。實(shí)時數(shù)據(jù)庫中有擁有多種數(shù)據(jù)類型，可以完成統(tǒng)計、查找、管理等功能，能滿足各種工業(yè)現(xiàn)場的需要。力控®可以輕松實(shí)現(xiàn)分布式管理，構(gòu)建更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫平臺，完成B/S和C/S兩種方式的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，使您步入互聯(lián)網(wǎng)時代。 2.2.2 變量  

15、;   力控軟件基本的運(yùn)行環(huán)境分為三個部分，包括HMI（VIEW）人機(jī)界面、數(shù)據(jù)庫DB、通訊程序IO/SERVER(見上一章，變量是人機(jī)界面軟件數(shù)據(jù)處理的的核心。它是View進(jìn)行內(nèi) 部控制、運(yùn)算的主要數(shù)據(jù)成員，是View中編譯環(huán)境的基本組成部分，它只生存在View的環(huán)境中。     人機(jī)界面程序View運(yùn)行時，工業(yè)現(xiàn)場的狀況要以數(shù)據(jù)的形式在畫面中顯示，View中所有動態(tài)表現(xiàn)手段，如數(shù)值顯示、閃爍、變色等都與這些數(shù)據(jù)相關(guān)。同時操作人員在計算機(jī)前發(fā)送的指令也要通過它送達(dá)現(xiàn)場，這些代表變化數(shù)據(jù)的對象為變量，運(yùn)行系統(tǒng)View在運(yùn)行時，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況

16、將實(shí)時地反映在變量的數(shù)值中。     力控提供多種變量，包括：數(shù)據(jù)庫變量、中間變量、間接變量、窗口中間變量等。     數(shù)據(jù)庫變量與數(shù)據(jù)庫DB中的點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行對應(yīng)，完成數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)庫變量是人機(jī)界面與實(shí)時數(shù)據(jù)庫聯(lián)系的橋梁，其中的數(shù)據(jù)庫變量不但可以訪問本地數(shù)據(jù)庫，還可以訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫，來構(gòu)成分布式結(jié)構(gòu)。 2.2.3 實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，生產(chǎn)監(jiān)控過程中，由于許多情況要求將數(shù)據(jù)庫存儲在地理上分布在不同位置的不同計算機(jī)上，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分散控制、集中管理，力控®的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以方便的構(gòu)成這種

17、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時由于數(shù)據(jù)庫是一個開放性的結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的第三方軟件也可以對力控進(jìn)行訪問，如通過力控®實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的DbCom控件訪問力控®數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序等。     力控®的實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由管理器和運(yùn)行系統(tǒng)組成，實(shí)時數(shù)據(jù)庫將組態(tài)數(shù)據(jù)、實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等以一定的組織形式存儲在介質(zhì)上。實(shí)時數(shù)據(jù)庫運(yùn)行系統(tǒng)可以完成對生產(chǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)的各種操作：如實(shí)時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理等。管理器是管理實(shí)時數(shù)據(jù)庫的開發(fā)環(huán)境（DbManager），通過DbManager可以生成實(shí)時 數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)組態(tài)數(shù)據(jù)，來供運(yùn)行系

18、統(tǒng)調(diào)用。     數(shù)據(jù)庫是按照區(qū)域、單元等來進(jìn)行數(shù)據(jù)管理各種點(diǎn)參數(shù)的，根據(jù)點(diǎn)名字典決定數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，分配數(shù)據(jù)庫的存儲空間。     分布式數(shù)據(jù)庫之間可以互相通信，力控®系統(tǒng)支持的網(wǎng)絡(luò)通信方式有：TCP/IP網(wǎng)絡(luò)、串行通信（RS232/422/485）、電話撥號網(wǎng)絡(luò)等。2.2.4 動畫連接     動畫連接是指畫面中圖形對象與變量或表達(dá)式的對應(yīng)關(guān)系。建立了動畫連接后，在界面運(yùn)行系統(tǒng)中，圖形對象將根據(jù)變量或表達(dá)式的數(shù)據(jù)變化，改變其顏色、大小等外觀，文本會根據(jù)變量的變化動態(tài)刷新。這樣便可以將現(xiàn)場真實(shí)的

19、數(shù)據(jù)反映到計算機(jī)的監(jiān)控畫面中，從而達(dá)到了計算機(jī)監(jiān)控的目的。     假設(shè)變量LEVEL的值代表某一容器液位的高度，并且創(chuàng)建了一個填充矩形表示容器液位。現(xiàn)在我們可以建立如下動畫連接：當(dāng)LEVEL的值大于80時矩形填充顏色變?yōu)榧t色，當(dāng)LEVEL的值小于80時矩形填充顏色變?yōu)榫G色。這樣通過觀察圖形的顏色我們就可以判斷容器中液位的狀況。示意圖如下： 2.2.5 動作腳本     動作腳本是一種基于對象和事件的編程語言，語法采用類BASIC的結(jié)構(gòu)，可以說，每一段腳本都是與某一個對象或觸發(fā)事件緊密關(guān)聯(lián)的，利用開發(fā)系統(tǒng)編制完的動作腳本，可以在運(yùn)行系

20、統(tǒng)中執(zhí)行，運(yùn)行系統(tǒng)通過腳本對變量、函數(shù)的操作，便可以完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理和控制，進(jìn)行圖形化監(jiān)控。動作腳本往往是與監(jiān)控畫面相關(guān)的一些控制，主要有以下類型： 1 窗口腳本：可以在窗口打開時執(zhí)行、關(guān)閉時執(zhí)行或者在存在時周期執(zhí)行。 2 應(yīng)用程序腳本：可以在整個應(yīng)用啟動時執(zhí)行、關(guān)閉時執(zhí)行或者在運(yùn)行期間周期執(zhí)行。 3 數(shù)據(jù)改變腳本：當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時執(zhí)行。 4 鍵腳本：當(dāng)按下某一個鍵時執(zhí)行指定動作。 5 條件腳本：當(dāng)指定的條件發(fā)生時執(zhí)行的動作。2.2.6 分析曲線     過程數(shù)據(jù)首先由實(shí)時數(shù)據(jù)庫處理和保存為歷史數(shù)據(jù)，然后可由界面系統(tǒng)的趨勢曲線顯示和分析，力控界面系統(tǒng)提供了很多

21、種分析曲線，比如趨勢曲線、X-Y曲線、溫控曲線、直方圖等方式，通過這些工具，您可以對當(dāng)前的或歷史的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較；可以捕獲一瞬間發(fā)生的工藝狀態(tài)，放大曲線并對當(dāng)時的工藝情況進(jìn)行分析，也可以比較兩個過程量之間的函數(shù)關(guān)系。     力控支持分布式數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，允許您在一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的曲線分析工具上顯示分析網(wǎng)絡(luò)上其它結(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。     趨勢曲線一般橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為變量或表達(dá)式的值。可以像處理其它圖形對象那樣指定趨勢圖位置，尺寸，顏色，同時可以對趨勢圖顯示的時間范圍，數(shù)值范圍，網(wǎng)格數(shù)量，顏色，刻度數(shù)，采樣周期，趨勢筆

22、進(jìn)行指定，每個趨勢圖最多能顯示八支筆。     本節(jié)介紹幾種基本類型的趨勢曲線：實(shí)時趨勢、歷史趨勢和X-Y曲線，實(shí)時趨勢和歷 史趨勢都允許使用多達(dá)八支趨勢畫筆，同時力控在內(nèi)部控件中還有相關(guān)的曲線控件供使用。 2.2.7 數(shù)據(jù)報表    數(shù)據(jù)報表是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的統(tǒng)計工具，它能將生產(chǎn)過程中的各類信息如：生產(chǎn)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)以直觀的表格形式進(jìn)行反映，為生產(chǎn)管理人員提供有效的分析工具。力控軟件提供了歷史報表和萬能報表。使用歷史報表可根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)形成典型的班報、日報、月報、季報、年報。萬能報表提供類似EXCEL的電子表格功能，可以形成更為復(fù)

23、雜的報表系統(tǒng)。2.2.8 報警和事件     監(jiān)控設(shè)備發(fā)生異常的時候，通過報警來通知操作人員控制過程和系統(tǒng)的情況，力控能及時將控制過程和系統(tǒng)的運(yùn)行情況通知操作人員，同時要求操作人員做出響應(yīng)。 事件能記錄系統(tǒng)各種狀態(tài)的變化和操作人員的活動情況，而不要求操作人員作出響應(yīng)。當(dāng)產(chǎn)生一特定系統(tǒng)狀態(tài)時，比如某操作人員登錄到力控時,事件即被觸發(fā)。 力控支持“過程報警”、“系統(tǒng)報警”和“事件記錄”的顯示、記錄和打印。 過程報警是指過程情況的警告，比如數(shù)據(jù)超過規(guī)定的報警限值，數(shù)據(jù)發(fā)生異常時，系統(tǒng)會自動提示和記錄，根據(jù)需要還可以產(chǎn)生聲音報警等。 系統(tǒng)報警是有關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行錯誤報警、I/O

24、設(shè)備通訊錯誤報警、故障報警等。 而事件記錄則是系統(tǒng)對各種系統(tǒng)狀態(tài)以及用戶操作等信息的記錄。專門的日志程序可以做特殊記錄，對操作過程進(jìn)行記錄，用戶可以通過記錄來對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。 2.2.9 配方     在食品制造、稱重配料、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)料控制、紡織染色、油漆調(diào)色、飼料加工、混凝土攪拌、卷煙生產(chǎn)、油品調(diào)合、陶瓷加工等生產(chǎn)過程中，都要使用多種原料和輔料，而且同一個生產(chǎn)裝置經(jīng)常要生產(chǎn)好幾種批號的產(chǎn)品，不同的生產(chǎn)批號要求不同的原輔料配比。配方就是專為以上工藝過程提供的原料配比自動管理、控制工具?？梢酝ㄟ^名稱訪問已經(jīng)定義好的配方，對同一個生產(chǎn)過程可以通過改變其配方來生產(chǎn)不同批

25、號的產(chǎn)品。2.2.10 內(nèi)置數(shù)據(jù)表    力控的內(nèi)置數(shù)據(jù)表類似于各種傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表，具備：創(chuàng)建、刪除、定位、更新、保存、讀出記錄及條件查詢、裝載記錄等功能。內(nèi)置數(shù)據(jù)表使用方便，運(yùn)行效率高而對系統(tǒng)資源消耗較少。對于很多需要一定管理功能的監(jiān)控項目，使用力控內(nèi)置數(shù)據(jù)表就可不必捆綁各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫。 2.2.11 安全權(quán)限管理與運(yùn)行系統(tǒng) 力控監(jiān)控組態(tài)軟件的運(yùn)行系統(tǒng)由多個組件組成，例如：VIEW、DB、IO、組件，不同組件的組合構(gòu)成了力控的不同類型的版本，但是各種版本都包括的基本組件為VIEW、DB、IO 三個程序。 一般情況下人機(jī)界面系統(tǒng)是給操作人員的畫

26、面，是處于活動狀態(tài)的系統(tǒng)，畫面中變量的值來源于I/O設(shè)備、或是腳本運(yùn)算結(jié)果、或是人工輸入，畫面反映了現(xiàn)場的真實(shí)狀態(tài)，以便操作人員進(jìn)行監(jiān)控。 運(yùn)行系統(tǒng)View用來運(yùn)行由開發(fā)系統(tǒng)Draw創(chuàng)建的畫面工程，主要完成HMI部分的監(jiān)控， 它是運(yùn)行在前臺的；區(qū)域?qū)崟r數(shù)據(jù)庫DB是數(shù)據(jù)處理的核心，是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，運(yùn)行時保存相關(guān)的歷史存儲；IO程序是負(fù)責(zé)和控制設(shè)備通訊的服務(wù)程序，支持各種網(wǎng)絡(luò)方式的通訊，比如串口、以太網(wǎng)等，數(shù)據(jù)庫和I/O一般是工作在后臺的。 這三個組件都是可獨(dú)立運(yùn)行的程序，一般情況下數(shù)據(jù)庫DB和IO程序是工作在后臺運(yùn)行的，HMI的變量數(shù)據(jù)通過DB和IO程序和設(shè)備來進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的。 2.2.

27、12 控件及對象組件      力控是一個面向?qū)ο蟮拈_發(fā)環(huán)境，控件和組件在力控內(nèi)部都是一個對象，是能夠完成特定任務(wù)的一段程序，但不能獨(dú)立運(yùn)行，必須依賴于一個主體程序（容器）?？丶哂懈鞣N屬性，可以控制控件的外觀和行為，并接受輸入并提供輸出。 力控支持多種組件及控件：如OLE控件、WINDOWS控件、內(nèi)部組件等。 2.2.13 I/O設(shè)備驅(qū)動   力控可以與多種I/O設(shè)備進(jìn)行通信。目前支持的I/O設(shè)備包括：集散系統(tǒng)DCS、可編程 控制器(PLC、現(xiàn)場總線FCS、USB、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等方式的設(shè)備。 力控與I/O設(shè)備之間一般通過以

28、下幾種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換：串行通信方式(支持Modem 遠(yuǎn)程通信、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式、適配器方式、DDE方式、OPC方式等。     對于采用不同協(xié)議通信的I/O設(shè)備，力控提供具有針對性的I/O驅(qū)動程序，實(shí)時數(shù)據(jù)庫借助I/O驅(qū)動程序?qū)/O設(shè)備執(zhí)行數(shù)據(jù)的采集與回送。實(shí)時數(shù)據(jù)庫與I/O驅(qū)動程序構(gòu)成服務(wù)器/客戶結(jié)構(gòu)模式。一臺運(yùn)行實(shí)時數(shù)據(jù)庫的計算機(jī)通過若干I/O驅(qū)動程序可同時連接任意多臺I/O設(shè)備。無論對于哪種設(shè)備，都需要確切知道設(shè)備及該點(diǎn)的物理通道的編址方法(必要時質(zhì)詢制造廠。     I/O設(shè)備配置完成后，能在瀏覽器的目錄樹列出I/O

29、設(shè)備的設(shè)備數(shù)據(jù)源，此后，即可以使用配置過的設(shè)備名稱進(jìn)行數(shù)據(jù)連接。系統(tǒng)投入運(yùn)行時，力控通過內(nèi)部管理程序自動啟動相應(yīng)的I/O驅(qū)動程序執(zhí)行與I/O設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)交換。 運(yùn)行時I/O驅(qū)動程序具備動態(tài)打開/關(guān)閉設(shè)備、故障恢復(fù)等功能，保證了通訊的可靠性。 2.2.14 外部接口及通信     在很多情況下，為了解決異構(gòu)環(huán)境下不同系統(tǒng)之間的通信，用戶需要力控與其他第三方廠商提供的應(yīng)用程序之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。力控支持目前主流的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，包括：DDE、OPC、ODBC等。 2.2.15 分布式網(wǎng)絡(luò)及WWW應(yīng)用 力控的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種分布式結(jié)構(gòu)。用戶的應(yīng)用程序可以分散在網(wǎng)絡(luò)

30、上的多個服務(wù)器，每個服務(wù)器分別處理各個監(jiān)控對象的數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)保存、報警處理等，然后運(yùn)行在其他工作站上的客戶端應(yīng)用程序，可以通過網(wǎng)絡(luò)對這些服務(wù)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控、管理。 力控的實(shí)時數(shù)據(jù)庫可以互相訪問，互為服務(wù)器和客戶端方式，可以靈活的構(gòu)成各種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，靈活的構(gòu)成B/S和C/S方式網(wǎng)絡(luò)，同時網(wǎng)絡(luò)之間訪問可以通過串口、MODEM、電臺、 移動GPRS等來互相訪問。 用戶可以從Internet通過IE瀏覽器直接訪問工廠的流程圖，查看工廠的實(shí)時生產(chǎn)情況，如查看流程圖界面、分析實(shí)時/歷史趨勢、瀏覽生產(chǎn)報表等。 第三章 機(jī)械手仿真自動監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計3.1 控制要求機(jī)械手控制系統(tǒng)包括兩種方式：手動、自動

31、。自動：將“自動/手動”開關(guān)置ON，“連續(xù)”置OFF，按下啟動按鈕后，系統(tǒng)完成一個周期的運(yùn)行，停在初始狀態(tài)，若要繼續(xù)運(yùn)行，需再次按下啟動按鈕。流程如下：“初始狀態(tài)啟動按鈕下降夾緊延時2秒上升右移下降放松上升左移初始狀態(tài)”連續(xù)：將“自動/手動”和“連續(xù)”開關(guān)置ON，按下啟動按鈕后，系統(tǒng)完成一個周期的運(yùn)行，停在初始狀態(tài)，延時2秒，系統(tǒng)自動進(jìn)入下一個周期的運(yùn)行，停止在初始狀。流程如下：“初始狀態(tài)啟動按鈕下降夾緊延時2秒上升右移下降放松上升左移初始狀態(tài)延時2秒下降”。手動：將“自動/手動”開關(guān)置OFF，機(jī)械手根據(jù)不同的命令完成相應(yīng)的動作，流程如下：初始狀態(tài)“上/下”置OFF下限“夾/緊”置ON“上/下

32、”置ON上限“左/右”置OFF右限“上/下”置OFF下限“夾緊”置OFF“上/下”置ON上限“左/右”置ON左限初始狀態(tài)3.2 開發(fā)過程一個工業(yè)控制項目包括硬件和軟件兩部分。由于這是一個仿真的系統(tǒng),因此不涉及硬件部分,實(shí)際運(yùn)行中不連接下位設(shè)備。而僅用力控軟件進(jìn)行組態(tài)，模擬機(jī)械手的工作過程。組態(tài)軟件創(chuàng)建新的工程項目一般過程是：繪制圖形界面、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、配置I/O數(shù)據(jù)連接、建立動畫連接、運(yùn)行及調(diào)試。3.2.1 添加新工程在力控®中建立新工程時，首先通過力控的“工程管理器”指定工程的名稱和工作的路徑，不同的工程一定要放在不同的路徑下。 指定工程的名稱和路徑 ，啟動力控的“工程管理器”按“新

33、增應(yīng)用”按鈕，出現(xiàn)如圖所示：  應(yīng)用名：所新建的工程的名稱路徑：新建工程的路徑，默認(rèn)路徑為：C:Program FilesPCAuto說明：對新建工程的描述文字    點(diǎn)擊“確定”按鈕，此時在工程管理器中可以看到添加了一個名為“機(jī)械手”的工程，然后再點(diǎn)擊“開發(fā)系統(tǒng)”按鈕，進(jìn)入力控的組態(tài)界面。3.2.2 創(chuàng)建組態(tài)界面進(jìn)入力控的開發(fā)系統(tǒng)后，可以為每個工程建立無限數(shù)目的畫面，在每個畫面上可以組態(tài)相互關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形。這些畫面是由力控開發(fā)系統(tǒng)提供的豐富的圖形對象組成的。開發(fā)系統(tǒng)提供了文本、直線、矩形、圓角矩形、圓形、多邊形等基本圖形對象，同時還提供

34、了增強(qiáng)型按鈕、實(shí)時歷史趨勢曲線、實(shí)時歷史報警、實(shí)時歷史報表等組件。開發(fā)系統(tǒng)還提供了在工程窗口中復(fù)制、刪除、對齊、打成組等編輯操作，提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性等操作工具。力控開發(fā)系統(tǒng)提供的上述多種工具和圖形，方便用戶在組態(tài)工程時建立豐富的圖形界面。在這個工程中，簡單的圖形畫面建立步驟如下：第一步：創(chuàng)建新畫面   進(jìn)入開發(fā)環(huán)境Draw后，首先需要創(chuàng)建一個新窗口。選擇“文件F/新建”命令出現(xiàn)“窗口屬性” 對話框，如圖所示，    輸入流程圖畫面的標(biāo)題名稱，命名為“主監(jiān)控”。單擊按鈕“背景色”，出現(xiàn)調(diào)色板，選擇其中的一種顏色作為窗口背景色。其它的選項可

35、以使用缺省設(shè)置。最后單擊“確認(rèn)”按鈕退出對話框。 第二步：創(chuàng)建圖形對象   現(xiàn)在，在屏幕上有了一個窗口，還應(yīng)看見Draw的工具箱。 如果想要顯示網(wǎng)格，激活Draw菜單命令“查看/網(wǎng)格”。   首先，我們需要在窗口上畫幾個控制開關(guān)和按鈕。從工具箱中選擇“選擇子圖”工具。出現(xiàn)“子圖列表” 對話框，從中選擇一個開關(guān)，如下圖所示 ： 工具箱   子圖精靈  可以修改開關(guān)的位置及大小。單擊該開關(guān)，拖動其邊線修改開關(guān)的大小。若要移動該開關(guān)的位置，只要把光標(biāo)定位在開關(guān)上，拖動鼠標(biāo)就可以了，如圖所示：接下來，我們要繪制機(jī)械手和其它的畫面，最終效果如下所示：3.2.3 定

36、義I/O設(shè)備及創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)庫在力控中，把需要與力控組態(tài)軟件之間交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或者程序都作為IO設(shè)備，IO設(shè)備包括：DDE、OPC、PLC、UPS、變頻器、智能儀表、智能模塊、板卡等，這些設(shè)備一般通過串口和以太網(wǎng)等方式與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)；只有在定義了IO設(shè)備后，力控才能通過數(shù)據(jù)庫變量和這些IO設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。定義IO設(shè)備的步驟如下：1. 在Draw導(dǎo)航器中雙擊“I/O設(shè)備驅(qū)動”項使其展開，在展開項目中選擇“PLC”項并雙擊使其展開，然后繼續(xù)選擇廠商名“MITSUBISHI（三菱）”并雙擊使其展開后，選擇項目“FX系列（編程口）”，如圖所示：  2. 雙擊“FX系列（編程口）”出現(xiàn)如下圖

37、所示的“I/O設(shè)備定義”對話框，在“設(shè)備名稱”輸入框內(nèi)鍵入一個為定義的名稱，為了便于記憶，我們輸入“PLC1”（大小寫都可以）。接下來要設(shè)置PLC的采集參數(shù)，即“數(shù)據(jù)更新周期”和“超時時間”。在“數(shù)據(jù)更新周期”輸入框內(nèi)鍵入200毫秒。  3點(diǎn)擊下一步，設(shè)置與設(shè)備連接的端口及其它參數(shù)，如下圖所示：設(shè)置完畢后點(diǎn)擊完成。在“FX系列（編程口）” 項目下面增加了一項“plc1”。定義好I/O設(shè)備后，我們接著創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫DB是整個應(yīng)用系統(tǒng)的核心，構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它負(fù)責(zé)整個力控應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理。在數(shù)據(jù)庫中，我們

38、操縱的對象是點(diǎn)（TAG），實(shí)時數(shù)據(jù)庫根據(jù)點(diǎn)名字典決定數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，分配數(shù)據(jù)庫的存儲空間。 在點(diǎn)名字典中，每個點(diǎn)都包含若干參數(shù)。一個點(diǎn)可以包含一些系統(tǒng)預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)參數(shù)，還可包含若干個用戶自定義參數(shù)。 我們引用點(diǎn)與參數(shù)的形式為“點(diǎn)名.參數(shù)名”。如“TAG1. DESC”表示點(diǎn)TAG1的點(diǎn)描述，“TAG1.PV”表示點(diǎn)TAG1的過程值。 1、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫點(diǎn)的步驟： 在Draw導(dǎo)航器中雙擊“實(shí)時數(shù)據(jù)庫”項使其展開，在展開項目中雙擊“數(shù)據(jù)庫組態(tài)”啟動組態(tài)程序DBMANAGER（如果沒有看到導(dǎo)航器窗口，激活Draw菜單命令“查看/導(dǎo)航器”。啟動DBMANAGER后出現(xiàn)如下圖所示的DBMANAGER主窗口。

39、單擊菜單條的“點(diǎn)”選項選擇新建或雙擊單元格，出現(xiàn)“請指定區(qū)域、點(diǎn)類型”向?qū)υ捒蛉鐖D所示：   然后雙擊該點(diǎn)類型，出現(xiàn)如下圖所示的對話框，在“點(diǎn)名（NAME）”輸入框內(nèi)鍵入點(diǎn)名“try”。     其它參數(shù)如量程、報警參數(shù)等可以采用系統(tǒng)提供的缺省值。單擊“數(shù)據(jù)連接”項，選擇連接設(shè)備及其它連接參數(shù)，如下圖所示：定義好所有數(shù)據(jù)庫點(diǎn)后，保存退出。由于本工程不必連接下位設(shè)備，因此可以省略定義I/O設(shè)備和創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)庫這一步驟，而改為用中間變量代替，本工程所用到的中間變量及含義如下：auto 自動/手動js 夾/松lianxu 連續(xù)/單步lock 保持lr 左/右nstep

40、 狀態(tài)start 啟動t 延時ud 上/下x 機(jī)械手水平位移x3 物件水平位移y 機(jī)械手垂直位移y2 物件垂直位移zhuan 傳送帶輪子旋轉(zhuǎn)3.2.4 制作動畫連接 動畫連接是將畫面中的圖形對象與變量之間建立某種關(guān)系，當(dāng)變量的值發(fā)生變化時，在畫面上圖形對象的動畫效果動態(tài)變化方式體現(xiàn)出來。有了變量之后就可以制作動畫連接了。一旦創(chuàng)建了一個圖形對象，給它加上動畫連接就相當(dāng)于賦予它“生命”，使它動起來。動畫連接使對象按照變量的值改變其大小、顏色、位置等 。例如，一個泵在工作時是紅色，而停止工作時變成綠色。有些動作連接還允許使用邏輯表達(dá)式，如：OUT_VALVE=1&&RUN=1表示：O

41、UT_VALVE與RUN這兩個變量的值同時為1時條件成立。下面我們以限位開關(guān)的顏色變化組態(tài)為例：雙擊限位開關(guān)對象，彈出動畫連接對話框，單擊“條件”按扭，彈出“顏色變化”對話框，填入條件表達(dá)式，并選擇值為真或假時的顏色。最后單擊確定，即完成了動畫連接。如下圖所示：接著，為剩余的對象建立動畫連接。3.2.5 創(chuàng)建動作腳本動作腳本是一種基于對象和事件的編程語言，語法采用類BASIC的結(jié)構(gòu)，可以說，每一段腳本都是與某一個對象或觸發(fā)事件緊密關(guān)聯(lián)的，利用開發(fā)系統(tǒng)編制完的動作腳本，可以在運(yùn)行系統(tǒng)中執(zhí)行，運(yùn)行系統(tǒng)通過腳本對變量、函數(shù)的操作，便可以完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理和控制，進(jìn)行圖形化監(jiān)控。動作腳本往往是與監(jiān)控

42、畫面相關(guān)的一些控制，主要有以下類型： 1 窗口腳本：可以在窗口打開時執(zhí)行、關(guān)閉時執(zhí)行或者在存在時周期執(zhí)行。 2 應(yīng)用程序腳本：可以在整個應(yīng)用啟動時執(zhí)行、關(guān)閉時執(zhí)行或者在運(yùn)行期間周期執(zhí)行。 3 數(shù)據(jù)改變腳本：當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時執(zhí)行。 4 鍵腳本：當(dāng)按下某一個鍵時執(zhí)行指定動作。 5 條件腳本：當(dāng)指定的條件發(fā)生時執(zhí)行的動作。創(chuàng)建好動畫連接后還不能正常工作，必須通過動作腳本完成一系列的控制要求，本工程主要用到的動作腳本如下圖：完整的應(yīng)用程序動作腳本如下：if auto=1 then /自動 if nstep=1&&lock=1&&y>-30 then /下降y=y-

43、1;endifif nstep=1&&y=-30 then nstep=2;endifif nstep=2&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nstep=2&&t=5 thent=0;nstep=3;endifif nstep=3&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nstep=3&&t=5 thent=0;nstep=4;endifif nstep=4&&y<0&&y2<30 then /夾起物件后上升y=y+1;y2=

44、y2+1;endifif nstep=4&&y=0 thennstep=5endifif nstep=5&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nstep=5&&t=5 thent=0;nstep=6;endifif nstep=6&&x<70 then /夾起物件后水平右移x=x+1;endifif nstep=6&&x=70&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nstep=6&&t=5 thent=0;nstep=7;endif

45、if nstep=7&&y>-30&&y2>0 then /夾起物件后下降y2=y2-1;y=y-1;endifif nstep=7&&y=-30&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nstep=7&&t=5 thent=0;nstep=8;endifif nstep=8&&y<0 then /放下物件后上升y=y+1;endifif nstep=8&&y=0&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nst

46、ep=8&&t=5 thent=0;nstep=9;endifif nstep=9&&x>0 then /放下物件后水平左移x=x-1;endifif nstep=9&&x=0&&t<10 then /延時if lianxu=0 thenlock=0;endift=t+1;endifif nstep=9&&t=10 thenx3=0;t=0;nstep=1;endifif nstep>=8&&y>=-15&&y<=-1 then /物件跟隨傳送帶移動x3=x3+1;endifif y>=-15&&nstep>=8&&x3<>15 th