1、第8章 监控组态软件设计与应用1 1第8章 监控组态软件设计与应用8.1组态软件及其发展8.2组态软件的图形开发环境8.3数据词典、动画连接与命令语言的使用8.4趋势曲线、报表生成以及报警和事件的应用8.5程序的运行与调试第8章 监控组态软件设计与应用2 28.1组态软件及其发展 1.组态软件的发展趋势 今天，随着对工业自动化的要求越来越高，以及大量控制设备和过程监控装置之间的通信的需要，“监控和数据采集系统”越来越受到用户的重视，从而导致组态软件的大量使用。组态(Configuration)的意思就是多种工具模块的任意组合，它是从DCS发展而来的。它的功能是使用工具软件对计算机及软件的各种资
2、源进行配置，使计算机或软件按照预先设置的指令，自动执行指定任务，满足使用者的要求。第8章 监控组态软件设计与应用3 32.组态软件的特点 组态软件具有实时多任务、接口开放、使用灵活、运行可靠的特点。其中最突出的特点是它的实时多任务性，可以在一台计算机上同时完成数据采集、信号数据处理、数据图形显示等功能，可以实现人机对话、实时数据的存储、历史数据的查询、实时通信等多个任务。第8章 监控组态软件设计与应用4 4下面是组态软件主要实现的功能：(1)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。(3)实时数据在线监测。(4)设置数据报警界限和系统报警。(5)
3、实时数据存储，历史数据查询。(6)各类报表的生成和打印输出。(7)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。第8章 监控组态软件设计与应用5 53.组态软件的一般组成1)工程管理2)画面制作系统(1)支持无限色和过渡色。(2)图库。(3)按钮和图形。4)可视化动画连接向导。第8章 监控组态软件设计与应用6 63)报警和事件系统 4)报表系统 5)控件 6)OPC 7)通信系统8)安全系统9)网络功能 10)冗余系统 第8章 监控组态软件设计与应用7 74.使用组态软件的一般步骤(1)建模：根据实际需要，为控制系统建立数学模型。(2)设计图形界面：利用组态软件的图库
4、，使用相应的图形对象模拟实际的控制系统和控制设备。(3)构造数据库变量：创建实时数据库，用数据库中的变量反映控制对象的各种属性，变量描述控制对象的各种属性。(4)建立动画连接：建立变量和图形画面中的图形对象的连接关系，画面上的图形对象通过动画的形式模拟实际控制系统的运行。(5)运行、调试。第8章 监控组态软件设计与应用8 88.2组态软件的图形开发环境 8.2.1基本概念 1 命令语言2 窗口3.图素4.外部对象第8章 监控组态软件设计与应用9 98.2.2图形开发环境的工作界面 1 工程管理器工程管理器主要用于组态王工程的管理，如新建工程、搜索工程、备份工程、恢复工程、导入导出变量、定义工程
5、的属性等。其界面如图8-1所示。工程管理器由菜单条、工具栏、工程信息显示区及状态栏等组成。第8章 监控组态软件设计与应用10 10图8-1组态王的工程管理器界面 第8章 监控组态软件设计与应用11 112 工程浏览器工程浏览器是组态王软件的核心部分和管理开发系统，它将画面制作系统中已设计的图形画面、命令语言、设备驱动程序管理、配方管理、数据报告等工程资源进行集中管理，并在一个窗口中进行树形结构排列，与Windows 98操作系统中的资源管理器相似。组态王工程浏览器界面如图8-2所示。第8章 监控组态软件设计与应用12 12图8-2组态王工程浏览器界面 第8章 监控组态软件设计与应用13 133
6、 图形工具箱组态王的工具箱经过精心设计，把使用频率较高的命令集中在一块面板上，非常便于操作，而且节省屏幕空间，方便查看整个画面的布局。工具箱中的每个工具按钮都有“浮动提示”，帮助用户了解工具的用途。工具箱详解中将详细说明各工具的功能。图形编辑工具箱是绘图菜单命令的快捷方式。每次打开一个原有画面或建立一个新画面时，图形编辑工具箱都会自动出现。第8章 监控组态软件设计与应用14 14图8-3组态王的图形工具箱第8章 监控组态软件设计与应用15 154 图库管理器图库是系统预先建立好的组合图形对象。组态王系统提供有十几个图形库，几百个元件，包括控制按钮、指示表、阀门、电机、泵、管路和其它标准工业元件
7、。设计者可以简单地从图库中取出元件加到自己的应用中，并按照需要的大小缩放，图库单元任意缩放不会失真。图库单元还包含动画连接，可以方便地实现动画效果。为满足不同行业用户的需要，图库是可扩充的。设计者可以创建自己的图库单元，把它们加入到已有的图库中，或者把不再需要的图库单元从图库中删除。也可以创建自己的图库。图库管理器如图8-4所示。第8章 监控组态软件设计与应用16 16图8-4组态王的图库管理器 第8章 监控组态软件设计与应用17 178.3数据词典、动画连接与 命令语言的使用8.3.1数据词典数据词典(数据库)是组态王软件的核心部分。在组态王(TOUCHVEW)运行时，工业现场的生产状况要以
8、动画的形式反映在屏幕上，同时工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都以实时数据库为中介环节，数据词典(数据库)是联系上位机和下位机的桥梁。第8章 监控组态软件设计与应用18 181 建立工程启动组态王工程管理器，选择“文件”菜单中的“新建工程”，或者单击工具栏的“新建”按钮，出现“新建工程向导之一”对话框；单击“下一步”按钮，弹出“新建工程向导之二”对话框，选择工程所在目录；单击“下一步”，弹出“新建工程向导之三”对话框，输入新建组态王工程名称：啤酒稀释；在菜单项中选择“工具/切换到开发系统”，或者退出工程管理器，直接打开组态王工程浏览器，进入工程浏览器画面，此时组态王自
9、动生成初始的数据文件。至此，新的工程建立成功。第8章 监控组态软件设计与应用19 192 建立画面进入工程浏览器，打开图形工具箱和图库管理器。在工具箱中的立体管道工具中选择“”图标，在画面上，鼠标图形为“+”模式，在适当位置单击鼠标左键，然后移动鼠标到结束位置并双击，则立体管道在画面上显示出来。选中所画的立体管道，在调色板上的对象选择按钮中按下线条色按钮，在选色区选择颜色，则立体管道变为相应的颜色。打开图库管理器，在反应器图库中选择“”图标，双击后在水位控制画面上单击鼠标，该图标出现在相应的位置。第8章 监控组态软件设计与应用20203 定义外部设备和数据变量1)模拟量“酒流量”变量的定义如图
10、8-5所示，单击“数据库”大纲的“数据词典”成员名，然后在目录内容显示区双击“新建”图标，出现“定义变量”窗口。在“基本属性”页输入变量名“酒流量”，变量类型为“I/O实数”，连接设备设置为“S7200”，寄存器设置为V104，数据类型为“FLOAT”，读写属性为“只读”，采集频率为1000毫秒，最小值为0，最大值为99999，最小原始值为0，最大原始值为99999，如图8-6所示。第8章 监控组态软件设计与应用21 21图8-5利用组态王定义外部设备 第8章 监控组态软件设计与应用2222图8-6“酒流量”的定义 第8章 监控组态软件设计与应用23232)数字量“I/O整数”变量的定义在目录
11、内容显示区中双击“新建”图标，再次出现“定义变量”窗口，将变量名设置为“IO”，变量类型设置为“I/O整数”，初始值设置为“0”，连接设备设置为“S7200”，寄存器设置为“V540”，数据类型为“BYTE”，采集频率为1000毫秒，如图8-7所示，然后单击“记录和安全区”选项卡，单击选中“数据变化记录”单选按钮，再单击“确定”按钮，完成变量的设置。第8章 监控组态软件设计与应用2424图8-7数字量“I/O整数”变量的定义 第8章 监控组态软件设计与应用25258.3.2画面的编辑与动画连接1 画面的编辑利用组态王提供的各种绘图工具来制作完善的主画面，使得画面能够逼真地反映控制系统的工作运行
12、状况，并且可以通过画面控制实际的运行状态，从而实现对系统的实时监控。控制系统主画面如图8-8所示。第8章 监控组态软件设计与应用2626图8-8控制系统主画面 第8章 监控组态软件设计与应用27271)文本输入用鼠标单击“工具箱”中的“文本”工具按钮，然后将鼠标移动到画面上适当位置单击，用户便可以输入文字。输入完毕后，单击鼠标，文字输入完成。若需要对输入的文字进行修改，则可以首先选中该文本，然后用鼠标单击，在弹出的菜单中单击“字符串替换”菜单项，弹出“字符串替换”对话框，输入要修改的文字，单击“确定”按钮，如图8-9所示。第8章 监控组态软件设计与应用2828图8-9字符串替换 第8章 监控组
13、态软件设计与应用29292)图素输入利用组态王的图库绘制需要的图素。单击“图库”中的“打开图库”菜单项(或使用快捷键F2)，出现“图库管理器”窗口。下面以阀门为例，介绍图库的使用方法。打开图库管理器后，在左侧的树状显示区中选中“阀门”，右侧将出现所有与阀门相关的图素。选中所需的图素并双击后，将鼠标移动到画面适当位置并单击，则“阀门”就出现在画面上，用鼠标将其大小调整到需要的尺寸后，即完成了“阀门”的绘制，如图8-10所示。第8章 监控组态软件设计与应用3030图8-10在图库中选取阀门图素 第8章 监控组态软件设计与应用31 312 动画连接以上绘制的画面是静态的，要逼真地显示系统的运行状况，
14、必须将图素和数据库中已经设定的相应变量联系起来，即让画面“动”起来。将图素和数据库中对应变量建立联系的过程称为“动画连接”。建立动画连接后，当数据库中的变量发生变化后，图形对象就可以按照设定的动画连接随之做同步的变化。第8章 监控组态软件设计与应用3232图8-11缓冲罐的填充属性连接设置 第8章 监控组态软件设计与应用3333图8-12缓冲罐的缩放连接设置 第8章 监控组态软件设计与应用3434图8-13缓冲罐的模拟值输出连接设置 第8章 监控组态软件设计与应用35358.3.3命令语言及控制程序编写在完成了上述动画设置后，还必须输入命令。在画面上单击鼠标右键，进入“画面命令语言”对话框。单
15、击“显示时”，将循环执行时间设定为2000 ms，然后在命令语言输入框内输入命令语言，如图8-14所示。注意，命令输入要求在语句的尾部加分号。第8章 监控组态软件设计与应用3636图8-14“画面命令语言”对话框 第8章 监控组态软件设计与应用37378.4趋势曲线、报表生成 以及报警和事件的应用 8.4.1趋势曲线趋势曲线包括用于实时显示数据的实时曲线和能够对数据库中的数据进行指定趋势分析的历史曲线两种。第8章 监控组态软件设计与应用38381 实时趋势曲线实时趋势曲线是以单独画面的方式显示的，所以需要单独建立一个窗口。单击“文件”中的“分析系统画面”，在弹出的对话框中，“画面名称”栏中输入
16、“实时趋势曲线”，窗口高度和宽度可以自己设定，单击“确定”按钮，则实时曲线画面设置完成。第8章 监控组态软件设计与应用3939图8-15实时曲线的设置 第8章 监控组态软件设计与应用40402 历史趋势曲线历史趋势曲线的设置：在建立了画面之后，选择菜单“图库”中的“打开图库”或按快捷键F2，双击“历史曲线”库的“历史趋势曲线”图素，在画面上单击鼠标，并拖动调整到适当的大小。双击历史趋势曲线，弹出“历史趋势曲线”对话框。历史趋势曲线名设置为“history2”，曲线1设置为“水量”，曲线2设置为“酒量”，曲线3设置为“累积偏差”，如图8-16所示。第8章 监控组态软件设计与应用41 41图8-1
17、6历史曲线的设置 第8章 监控组态软件设计与应用42428.4.2报表生成组态王提供内嵌式报表系统，用户可以任意设置报表样式，对报表进行组态。组态王为工程人员提供了丰富的报表函数，可实现各种运算、数据转换、统计分析、报表打印等；既可以制作实时报表，也可以制作历史报表。另外，用户还可以制作各种报表模块，实现多次使用。下面以实时数据报表为例进行介绍。第8章 监控组态软件设计与应用4343图8-17报表窗口1 第8章 监控组态软件设计与应用4444图8-18报表窗口2 第8章 监控组态软件设计与应用4545图8-19报表时间的设置 第8章 监控组态软件设计与应用46468.4.3报警和事件1 定义报
18、警组打开工程浏览器，在左侧选择“报警组”，然后双击右侧的图标进入“报警组定义”对话框。在“报警组定义”对话框中单击“修改”命令，在“修改报警组”对话框中输入“啤酒稀释”，单击“确认”，关闭“修改报警组”对话框，如图8-20所示。第8章 监控组态软件设计与应用4747图8-20报警组定义 第8章 监控组态软件设计与应用48482 设置变量的报警属性在工程浏览器的左侧选择“数据词典”，在右侧双击变量名“阀门开度”，弹出“定义变量”对话框。然后单击“报警定义”选项卡，根据阀门开度的要求设置报警界限，单击“确定”按钮，阀门开度的报警属性就建立了，如图8-21所示。第8章 监控组态软件设计与应用4949
19、图8-21设置“报警定义”第8章 监控组态软件设计与应用50503 建立报警和事件窗口在工具箱中选用报警窗口图素，绘制报警窗口，双击报警窗口对象，弹出“报警窗口配置属性页”对话框。在“通用属性”配置页中将报警窗口名设为“报警”，其他的属性按照需要选择即可，如图8-22所示。第8章 监控组态软件设计与应用51 51图8-22报警窗口属性的设置 第8章 监控组态软件设计与应用52528.5程序的运行与调试8.5.1运行系统设置在组态王的工程浏览器中单击“运行”按钮，出现“运行系统设置”对话框，单击“主画面配置”选项卡，将“主画面”设置为“分析系统”，如图8-23所示。然后再单击“特殊”选项卡，将“运行系统基准频率”设置为500 ms，把“时间变量更新频率”设置为1000 ms。第8章 监控组态软件设计与应用5353图8-23主画面配置 第8章 监控组态软件设计与应用54548.5.2运行系统单击工程浏览器的“VIEW”按钮，进入组态王运行系统。首先出现的是“分析系统“主画面，如图8-24所示。第8章 监控组态软件设计与应用5555图8-24“分析系统”主画面 第8章 监控组态软件设计与应用5656点击相应按钮即可切换到其它画面。如点击“工艺流程”按钮则进入“工艺流程”画面，如图8-25所示。第8章 监控组态软件设计与应用5757图8-25“工艺流程”画面
