《智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用》第四章 - 4.6組態(tài)監(jiān)控技術(shù)

智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用高等職業(yè)教育“十三五”規(guī)劃教材

第四章智能控制基礎(chǔ)第一節(jié)智能控制概述第二節(jié)傳感技術(shù)第三節(jié)可編程控制技術(shù)第四節(jié)變頻調(diào)速控制技術(shù)第五節(jié)工業(yè)人機界面第六節(jié)組態(tài)監(jiān)控技術(shù)組態(tài)監(jiān)控技術(shù)6

第六節(jié)第四章智能控制基礎(chǔ)組態(tài)監(jiān)控軟件是用于工業(yè)自動化和過程監(jiān)控的通用應(yīng)用軟件。它具有友好直觀的用戶界面、靈活多樣的組態(tài)方式，是為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的監(jiān)控工具。它的出現(xiàn)為解決自動化實際工程問題提供了一種嶄新的方法。它能夠很好的解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能夠根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意組態(tài)，最終完成自動化控制工程。一、組態(tài)監(jiān)控軟件概述第四章智能控制基礎(chǔ)工業(yè)計算機控制系統(tǒng)通?？梢苑譃樵O(shè)備層、控制層、監(jiān)控層、管理層四個層次結(jié)構(gòu)，如圖4-96所示。其中設(shè)備層負責(zé)將物理信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字或標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號，控制層完成對現(xiàn)場工藝過程的實時監(jiān)測與控制，監(jiān)控層通過對多個控制設(shè)備的集中管理，來完成監(jiān)控生產(chǎn)運行過程的目的，管理層實現(xiàn)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行管理、統(tǒng)計和查詢。監(jiān)控組態(tài)軟件一般是位于監(jiān)控層的專用軟件，負責(zé)對下集中管理控制層，向上連接管理層，是企業(yè)生產(chǎn)信息化的重要組成部分。第四章智能控制基礎(chǔ)1.組態(tài)（Configuration）為模塊化任意組合，⑴延續(xù)性和可擴充性⑵封裝性⑶通用性，2.組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能：（1）強大的界面顯示組態(tài)功能。（2）良好的開放性。(3)豐富的功能模塊。（4）強大的數(shù)據(jù)庫。（5）可編程的命令語言。（6）周密的系統(tǒng)安全防范，（7）仿真功能．第四章智能控制基礎(chǔ)3.組態(tài)軟件的使用組態(tài)軟件就是為用戶提供一個簡捷的操作平臺，在此平臺上，用戶只需做一些簡單的二次開發(fā)就可達到使用要求，就像搭積木一樣，可以任意組合，每個積木是一個黑匣子，我們稱為對象，通過對該對象的屬性和事件進行簡單的編程，快速構(gòu)建滿足用戶要求的工控監(jiān)控系統(tǒng)。即可實現(xiàn)對工程項目的監(jiān)視和控制功能。在組態(tài)軟件中只要做三步簡單的操作：第一步建立一個過程連接到儀表數(shù)據(jù)的PLC；第二步定義一個變量到該過程連接；第三步建立一個顯示域顯示該連接的變量數(shù)據(jù)。第四章智能控制基礎(chǔ)4.當(dāng)前的組態(tài)軟件：全國自動化系統(tǒng)工程師資格認證（即ASEA）指定的組態(tài)軟件有iFix、WinCC、Intouch、KingView、LabWindowsCVI五種。二、力控組態(tài)軟件力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集與過程控制的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進行系統(tǒng)集成，1.力控組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)力控監(jiān)控組態(tài)軟件基本的程序及組件包括：工程管理器、人機界面VIEW、實時數(shù)據(jù)庫DB、I/O驅(qū)動程序、控制策略生成器以及各種數(shù)據(jù)服務(wù)及擴展組件，其中實時數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的核心，圖4-98為組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)圖第四章智能控制基礎(chǔ)2.系統(tǒng)要求（1）硬件配置（2）軟件要求（3）硬件加密鎖第四章智能控制基礎(chǔ)3.使用組態(tài)軟件的一般步驟組態(tài)軟件創(chuàng)建新的工程項目的一般過程是：繪制圖形界面、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫、配置I/O設(shè)備并進行I/O數(shù)據(jù)連接、建立動畫連接、運行及調(diào)試。組態(tài)一般步驟：⑴將開發(fā)的工業(yè)控制項目中所有I/O點的參數(shù)收集齊全，并填寫表格。⑵搞清楚所使用的I/O設(shè)備的生產(chǎn)商、種類、型號，使用的通訊接口類型、采用的通訊協(xié)議，以便在定義I/O設(shè)備時做出準(zhǔn)確選擇設(shè)備包括PLC、板卡、模塊、智能儀表等等。⑶將所有I/O點的I/O標(biāo)識收集齊全，并填寫表格，I/O標(biāo)識是唯一地確定一個I/O點的關(guān)鍵字，組態(tài)軟件通過向I/O設(shè)備發(fā)出I/O標(biāo)識來請求其對應(yīng)的數(shù)據(jù)。在大多數(shù)情況下I/O標(biāo)識是I/O點的地址或位號名稱。第四章智能控制基礎(chǔ)三、創(chuàng)建一個簡單工程實例化學(xué)液體存儲罐控制組態(tài)仿真如圖所示，存儲罐液面的實時高度、入口閥門、出口閥門、啟動和停止兩個按鈕；有1個工藝，為罐中液體的配方。第四章智能控制基礎(chǔ)1.項目分析工業(yè)控制中一個項目總的要求可分為4個部分，即控制現(xiàn)場及工藝，執(zhí)行部件及控制點數(shù)，控制設(shè)備，現(xiàn)場模擬和監(jiān)控。2.項目創(chuàng)建（1）啟動力控工程管理器，出現(xiàn)工程管理器窗口如圖4-100所示。第四章智能控制基礎(chǔ)（2）單擊“新增應(yīng)用”按鈕，創(chuàng)建一個新的工程。出現(xiàn)如圖4-101所示的應(yīng)用定義對話框（3）單擊“開發(fā)系統(tǒng)”按鈕進入開發(fā)系統(tǒng)。即進入圖4-102所示的液位平衡項目的開發(fā)窗口。第四章智能控制基礎(chǔ)第四章智能控制基礎(chǔ)3.環(huán)境開發(fā)（1）創(chuàng)建窗口選擇菜單命令“文件[F]/新建”，出現(xiàn)如圖4-103所示的“窗口屬性”對話框。第四章智能控制基礎(chǔ)（2）創(chuàng)建圖形對象（3）（4）文本、按鈕制作第四章智能控制基礎(chǔ)（5）定義I/O設(shè)備1）在導(dǎo)航器中選擇“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，選擇項目“仿真PLC”下的“Simulator（仿真PLC）”。如圖4-106所示。第四章智能控制基礎(chǔ)2）雙擊項目“Simulator（仿真PLC）”出現(xiàn)“設(shè)備定義向?qū)А睂υ捒颍鐖D4-107。在“設(shè)備名稱”輸入框內(nèi)鍵入自定義的名稱，命名為“PLC1”（不區(qū)分大小寫）?！皵?shù)據(jù)更新周期”可以1000毫秒。即I/O驅(qū)動程序向數(shù)據(jù)庫提供更新的數(shù)據(jù)的周期。第四章智能控制基礎(chǔ)4，數(shù)據(jù)庫雙擊圖4-102中“數(shù)據(jù)庫組態(tài)”選項，出現(xiàn)如圖（5-108）所示的窗口。根據(jù)以上工藝需求，定義4個點參數(shù)：（1）反映存儲罐的液位模擬I/O點，命名為“YW”。（2）入口閥門的狀態(tài)為數(shù)字I/O點，命名為為“IN1”。（3）反映出口閥門開關(guān)狀態(tài)的數(shù)字I/O點，命名為“OUT1”。（4）控制整個系統(tǒng)的啟動與停止的開關(guān)量，命名為“RUN”。第四章智能控制基礎(chǔ)下面進行數(shù)據(jù)連接。1）啟動數(shù)據(jù)庫組態(tài)程序DBManager，雙擊點“YW”，再單擊“數(shù)據(jù)連接”，出現(xiàn)如圖4-109所示對話框。2）在“定義I/O設(shè)備”下拉框中選擇設(shè)備“PLC1”，再單擊“增加”按鈕，出現(xiàn)如圖4－110所示數(shù)據(jù)連接生成器對話框。第四章智能控制基礎(chǔ)3）雙擊“IN1”，再單擊打開“數(shù)據(jù)連接”頁，建立數(shù)據(jù)連接。4)用同樣的方法為點OUT1和RUN創(chuàng)建PLC1下的數(shù)據(jù)連接，它們的“選擇區(qū)域”分別選擇“DI（數(shù)字輸入?yún)^(qū)）”和“DO（數(shù)字輸出區(qū)）”，“通道號”分別指定為“1”和“0”，最后的對話框形式第四章智能控制基礎(chǔ)5.動畫連接1）閥門動畫連接雙擊入口閥門對象，出現(xiàn)圖4－113動畫連接對話框。第四章智能控制基礎(chǔ)要讓入口閥門按一個狀態(tài)值來改變顏色。選用連接“顏色變化-條件”。單擊“條件”按鈕，出現(xiàn)圖4－114所示的對話框。在對話框：單擊“變量選擇”按鈕，展開“本地數(shù)據(jù)庫”項，然后選擇點名“IN1”在右邊的參數(shù)列表中選擇“PV”參數(shù)，見圖4-115所示。第四章智能控制基礎(chǔ)然后單擊“選擇”按鈕，“顏色變化”對話框“條件表達式”項中自動加入了變量名“IN1.PV”，在該表達式后輸入“==1”,使最后的表達式為：“IN1.PV==1”，如圖4-116所示2）液位動畫連接首先來處理液位值的顯示。選中存儲罐下面的磅符號“###.###”后雙擊鼠標(biāo)左鍵，第四章智能控制基礎(chǔ)選中存儲罐后雙擊鼠標(biāo)左鍵，出現(xiàn)圖4－113所示動畫連接對話框，選用連接“百分比填充-垂直”。單擊“垂直”按鈕，彈出圖4－118百分比填充對話框，在“表達式”項內(nèi)鍵入“YW.PV”：如果值為0，存儲罐將填充0%即全空；如果值為100，存儲罐將是全滿的；如果值為50，將是半滿。第四章智能控制基礎(chǔ)3）按鈕動畫連接選中按鈕后雙擊鼠標(biāo)左鍵，出現(xiàn)動畫連接對話框，如圖4-119所示。選用連接“觸敏動作/左鍵動作”。單擊“左鍵動作”按鈕，彈出腳本編輯器：在開始按鈕的“按下鼠標(biāo)”事件的腳本編輯器里輸入“RUN.PV=1；”。這個設(shè)置表示，當(dāng)鼠標(biāo)按下“開始”按鈕后，變量RUN.PV的值被設(shè)置為1。在停止按鈕的“按下鼠標(biāo)”事件的腳本編輯器里輸入“RUN.PV=0；”。這個設(shè)置表示，當(dāng)鼠標(biāo)按下“停止”按鈕后，變量RUN.PV的值被設(shè)置為0。加入腳本程序：IFRUN.PV==1THENIN1.PV=1;OUT1.PV=0;IFYW.PV>40THENOUT1.PV=1;ENDIFENDIFIFRUN.PV==0THENIN1.PV=0;OUT1.PV=0;ENDIF第四章智能控制基礎(chǔ)6.運行保存所有組態(tài)內(nèi)容，重新啟動力控R工程管理器，選擇工程“液位平衡”，然后單擊“進入運行”按鈕運行系統(tǒng)。在運行畫面的菜單中選擇“文件（F）/打開（O）”，彈出圖4－120選擇窗口對話框。第四章智能控制基礎(chǔ)選擇“液位平衡”窗口，再按“確定”，出現(xiàn)圖4－121所示運行過程。在畫面上單擊“開始”按鈕，您會看到閥門打開，存儲罐開始被注入；一旦存儲罐即將被注滿，它會自動排放，然后重復(fù)以上過程。您可以在任何時候單擊“停止”按鈕來中止這個過程。第四章智能控制基礎(chǔ)7.創(chuàng)建實時趨勢實時趨勢是根據(jù)變量數(shù)值的實時變化生成的曲線。（1）制作按鈕在主畫面‘反應(yīng)監(jiān)控中心’中創(chuàng)建一個“觀察實時趨勢曲線”按鈕。按以上制作按鈕的方法。（2）創(chuàng)建窗口創(chuàng)建一個新的‘實時趨勢窗口’，方法是：點擊工具條中的“創(chuàng)建一個新文檔”工具條或主菜單中文件/新建或者雙擊導(dǎo)航器中窗口，出現(xiàn)如圖4－103所示的窗口屬性對話框，在窗口名字中輸入“實時趨勢”，按“確定”鈕，如圖4-122所示。第四章智能控制基礎(chǔ)（3）創(chuàng)建實時趨勢1）在工具箱中選擇“實時趨勢”按鈕或主菜單中插入/實時趨勢，在“實時趨勢”窗口中點擊并拖拽到合適大小后釋放鼠標(biāo)。2）這時可以象處理普通圖形對象一樣來改變實時趨勢圖的屬性。右擊“實時趨勢圖”打開其“對像屬性”對話框，通過這個對話框可以改變實時趨勢圖的填充顏色、邊線顏色、邊線風(fēng)格等。3）雙擊趨勢對象，彈出如圖4－123所示的“實時趨勢組態(tài)”對話框第四章智能控制基礎(chǔ)分別修改“時間刻度/刻度數(shù)”為6及“數(shù)值刻度/刻度數(shù)”為4，其他相應(yīng)的值改變?nèi)鐖D4-124所示。第四章智能控制基礎(chǔ)5）改變“表達式”的值。雙擊筆號1，打開“變量選擇”對話框，在選項卡“實時數(shù)據(jù)庫”中選擇變量yw.pv即可。6）在本窗口中創(chuàng)建一個“返回按鈕”。保證在畫面運行時能返回主界面。7）分別插入“液位實時趨勢變化曲線”、“液位高度”、“時間”三個文本最終創(chuàng)建的實時趨勢如圖4-125所示。第四章智能控制基礎(chǔ)（4）