工业组态软件概述ppt课件

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3．定义外部设备和数据变量
作为上位机，需要与外部设备交换数据。这些外部设备包括： 下位机如PLC、仪表、模块、板卡等，一般通过串行口和上位 机交换数据；其他Windows应用程序，一般通过DDE交换数 据。若组态软件在网络上运行，则外部设备还可以包括网络上 的其它计算机。
只有在定义了外部设备之后，组态软件才能通过I/O变量进行数 据交换。为方便定义外部设备，组态王设计了“设备配置向导” 指导完成设备的连接。
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13.3.2 变量的定义
在控制系统中，需要采用变量来存放外部设备传送来的检测 信号（如水位信号），这些变量需要同外部设备进行数据交换。 所以需要首先建立工程，然后进行设备配置，再建立相应的变 量。
1．建立工程
启动组态王工程管理器，选择菜单“文件”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：水位控 制系统；工程描述：水位控制系统。单击“完成”按钮，在是 否将所建的工程设为组态王当前工程的对话框中选择“是”。
图13-4 图库管理器
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13.3 工艺控制流程图的组态
工艺控制流程图是实现控制系统实时监控的最重要的部分 之一。本节以水位控制系统为例，介绍如何使用组态软件实现 工艺控制流程图的步骤。
13.3.1 建模
建模就是在对系统要求进行分析后，建立数学模型。以水 位控制系统为例（参见图13-9），水泵将水源中的水通过进水 管道抽到水箱中，水箱出水管道连接用户，为用户提供水源。 为了保护水压的相对稳定，对水箱中水位要有两个报警限，分 别为上限和下限，当水位上升到上限，关闭水泵；水位低于下 限，水泵工作，给水箱供水；在上下限之间，水泵不工作。
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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，此时组态王自动生成初始的数据文件。至此，新的工程 建立。可参阅第13.2.2相关的内容。
2．建立画面
进入工程浏览器，打开图形工具箱和图库管理器。
（1）在工具箱中的立体管道工具中选择“ ”，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，双击。则立体管道在画面上显示出来。如果 立体管道需要弯曲，只需在折点处单击鼠标，然后继续移动鼠 标，就可实现折线形式的立体管道。
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、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I/O设备的实时数据进行逻辑连接。
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13.1.3 使用组态软件的一般步骤
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3．图形工具箱
绘制图素的主要工 具放在图形编辑工 具箱中，当画面打 开时，工具箱自动 加载。如果没有显 示，选择菜单“工 具/显示工具箱” 或 按 F10快 捷 键 。 工具箱中各基本工 具的使用方法和 Windows 中 的 “画笔”的使用类 似，如图13-3所示。
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4．图库管理器
图 库 管 理 器 如 图 134所示，内中存放的 是组态软件的各种图 素，用户可以选择需 要的对象就可以设计 自己需要的界面。它 的使用降低了设计界 面的难度，缩短开发 周期。同时工程人员 可以生成自己的图库 对象。
(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，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。
➢ 最初的组态软件主要解决人机图形界面的问题。
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20世纪80年代时，世界上第一个商品化监控组态软件是 由 美 国 的 Wonderware 公 司 研 制 的 Intouch ， 随 后 又 出 现 了 Intellution 公司的FIX系统，通用电气的Cimplicity, 以及德国 西门子的WinCC等；在国内主要有亚控公司的KingView组态 王，昆仑公司的MCGS，三维公司的力控，太力公司的Synall 等组态软件。
现场总线技术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OSI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。组 态软件的发展方向之一是能够兼容多操作系统平台.随着UNIX、 LINIX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。
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13.1.2 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，可以实现人机对话，实时 数据的存储、历史数据的查询，实时通讯等多个任务。
组态软件的使用者是自动化工程设计人员，组态软 件可以使使用者在生成适合自己需要的应用系统时不 需要修改软件程序的源代码。下面是组态软件主要解 决的问题：
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。 2.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。 4.复杂图形对象的组态及应用。
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本章主要内容
➢ 13.1 组态软件及其发展
➢ 13.2 组态软件的图形开发环境
➢ 13.3 工艺控制流程图的组态
➢ 13.4 复杂图形对象的组态及应用
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。
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（2）打开图库管理器，在反应器图库中选择“”图 素，双击后在水位控制画面上单击鼠标，该图素出 现在相应的位置，移动到相应的立体管道上，并拖 动边框改变其大小，如图13-5所示。
图13-5 文本、图素的使用方法
双击“新建”图标，出现“定义变量”对话框，将变量名 设置为“水位1”，变量类型设置为“内存实数”，最大值 设置为3.5。选中“保存数值”复选框，再单击“确定”按 钮，定义完成。
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图13-7 水泵运行变量的定义 .
（4）内存离散 变量的定义:如 图 13-8 所 示 。 内存离散变量是 用来控制系统的 启、停的。双击 “新建”图标， 出现“定义变量” 对话框，将变量 名设置为“启 动”，变量类型 设置为“内存离 散”，再单击 “确定”按钮， 定义完成。
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13.2.2 图形开发环境的工作界面
1．工程管理器的主要 作用是集中管理本机上 的组态王工程。功能主 要包括：新建、删除工 程，搜索组态王工程， 修改工程属性，工程备 份、恢复，数据词典的 导入导出，切换到组态 王开发或运行环境等。
工程管理器由菜单条、 工具栏、工程信息显示 区及状态栏组成，见图 13-1。
本书使用仿真PLC和组态王通讯，利用仿真PLC为组态王提供 数据，假设仿真PLC连接在计算机的COM1口。（由于篇幅所 限，这里对外部设备的设置省略，请参阅相关的书籍。）
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在定义了相关的外部设备之后，可以使用数据词典定义需要 的变量，对于水位控制系统至少需要一个模拟量和一个数字 量。
(1) 模拟量“水位”变量的定义:如图13-6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“水位”，变量类型为“I/O实数”，连接设 备设置为“新IO设备”，寄存器设置为DICREA100，数据 类 型 为 “ FLOAT”, 读 写 数 据 为 “ 只 读 ” ， 采 集 频 率 为 1000ms，最小值0，最大值3.5，最小原始值0，最大原始 值3。这样就可以把从外部设备传过来的4~ 20mA的电流信 号通过标准电阻转换为0.5~3.5V电压，再转换成0~3m的 水位。
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图13-6 水位变量的定义
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（2）数字量“水泵运行”变量的定义:如图13-7。在目录 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“水泵运行”，变量类型设置为 “I/O离散”，初始值设置为“关”，连接设备设置为“新 IO 设 备 ” ， 寄 存 器 设 置 为 “ CommErr ， 数 据 类 型 为 “Bit”，采集频率为1000ms, 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。 （3）实数变量的定义:实数变量是用来存储历史数据的。可 以根据控制要求，例如存储24个小时整点的水位数值，需 要24个内存实数变量如：水位1……，水位24。
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2．工程浏览器
工程浏览器是组态 王6.01的集成开发 环境，是一个类似 于 Windows 资 源 管理器的窗口。在 这里可以看到所建 工程的所有组成部 分，包括画面，数 据库，外部设备， 配方等。工程浏览 器如图13-2所示， 由菜单栏、工具栏、 工程目录显示区、 目录内容显示区、 状态条组成。
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本章小结
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思考题
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13.1 组态软件及其发展
主要知识点: 13.1.1 组态软件的发展趋势 13.1.2 组态软件的特点 13.1.3 使用组态软件的一般步骤
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13.1.1 组态软件的发展趋势
➢ 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。它的含义是使用 工具软件对计算机及软件的各种资源进行配置，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。
Active控件是典型的外部控件，一般以OCX做扩展名。它 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VB、VC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 控件容器（Container）中。KingView就是标准的控件容器。