组态人机界面
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图7-2 现代工厂中的网络系统
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• 4．应用程序工程 • 创建新的应用程序工程的一般过程是：绘 制图形界面、创建数据库、配置I/O设备并 进行I/O数据连接、建立动画连接、运行及 调试。采集数据在力控各软件模块中的数 据流向图如图 7-3所示。
第七章
人机界面
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7.1 力控组态软件与PLC的通信
1 力控组态软件简介
力控监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的 专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编 程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的 工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组 态” 。 力控监控组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台， 它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可 以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理 和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬 件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统来进行集成。 力控是运行在Windows98/NT/2000/XP操作系统上的一 种监控组态软件。力控的应用范围广泛。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• 5．工程管理器 • 力控工程管理器窗口如图7-4所示。窗口列出了已创 建的力控应用程序的名称和目录。
图7-4 力控工程管理器窗口
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• （1）新建应用：激活此命令，出现“模板管理”对话框， 如图7-5所示。输入新项目的名称和路径。若要搜索已创 建的目录，单击“浏览”按钮搜索即可。当输入新建项目 的名称和路径后，单击 “确认”按钮，力控在指定的路径 下自动创建力控应用程序的系统子目录并生成各种系统文 件。 • （2）删除应用：选择一个应用程序名称后，激活此命令 删除该应用程序。此删除操作仅仅将应用程序的名称从列 表中删除，实际应用程序目录及目录下的文件并不会被删 除。 • （3）开发系统：选择一个应用程序名称后，单击此按钮 将自动进入所选应用程序的开发系统中。 • （4）进入运行：选择一个应用程序名称后，单击此按钮 12/18 将自动进入所选应用程序的运行系统中。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与 OMRON PLC的通讯
• 2．开发环境介绍 • 开发系统Draw、界面运行系统View和数据库系统DB都是 力控的基本组成部分。Draw和View主要完成人机界面的 组态和运行，DB主要完成过程实时数据的采集（通过I/O 驱动程序）、实时数据的处理（包括报警处理、统计处理 等）、历史数据处理等。 • 开发步骤如下： • 首先是建立数据库点参数，对点参数进行数据连接；其次 建立窗口监控画面，对监控画面里的各种图元对象建立动 画连接；然后编制脚本程序，进行分析曲线、报警、报表 制作便完成了一个简单的组态开发过程。
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图7-1 力控组态软件安装界面
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• • • • • 3．力控软件的组成概述 （1）工程管理器（Project Manager） 工程管理器用于创建工程、工程管理等用于创建、删除、备份、恢复、选择当前工程 等。 （2）开发系统（Draw） 开发系统是一个集成环境，可以创建工程画面，配置各种系统参数，启动力控其它程 序组件等。 （3）界面运行系统（View） 界面运行系统用来运行由开发系统Draw创建的画面，脚本、动画连接等工程。 （4）实时数据库（DB） 实时数据库是力控软件系统的数据处理核心，构建分布式应用系统的基础。它负责实 时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。 （5）I/O驱动程序（I/O SERVER） I/O驱动程序负责力控与I/O设备的通信。它将I/O设备寄存器中的数据读出后，传送到 力控的数据库，然后在界面运行系统的画面上动态显示。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• • • • （6）网络通信程序（NetClient/NetServer） 网络通信程序采用TCP/IP通信协议，可利用Intranet/Internet实现不同网 络结点上力控之间的数据通信。 （7）通信程序（PortServer） 通信程序支持串口、电台、拨号、移动网络通信。通过力控在两台计算 机之间，使用RS232C接口，可实现一对一（1：1方式）的通信；如果 使用RS485总线，还可实现一对多台计算机（1：N方式）的通信，同时 也可以通过电台、MODEM、移动网络的方式进行通信。 （8）Web服务器程序（Web Server） Web服务器程序可为处在世界各地的远程用户实现在台式机或便携机上 用标准浏览器实时监控现场生产过程。 （9）控制策略生成器（StrategyBuilder） 控制策略生成器是面向控制的新一代软件逻辑自动化控制软件，采用符 合IEC1131-3标准的图形化编程方式，提供包括：变量、数学运算、逻 辑功能、程序控制、常规功能、控制回路、数字点处理等在内的十几类 基本运算块，内置常规PID、比值控制、开关控制、斜坡控制等丰富的控 制算法。同时提供开放的算法接口，可以嵌入用户自己的控制程序。控 制策略生成器与力控的其它程序组件可以无缝连接。
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• 4．定义I/O设备 • 实时数据库是从I/O驱动程序中获取过程数据的，I/O驱动 程序负责软件和设备的通讯，因此首先要建立I/O数据源， 而数据库同时可以与多个I/O驱动程序进行通信，一个I/O 驱动程序也可以连接一个或多个设备。 • 5．数据连接 • 如何使实时数据库中的start、stop和motor这些点的PV参 数值能与I/O设备PLC1进行实时数据交换，这个过程就是 建立数据连接的过程。由于数据库可以与多个I/O设备进 行数据交换，所以必须指定哪些点与哪个I/O设备建立数 据连接。
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图7-3 采集数据在力控各软件 模块中的数据流向图
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• • • • • 每个机器只能安装一套力控软件，一个典型的应用中往往包含以下几个方面 的内容： （1）设备驱动：计算机跟什么样的设备相连（如PLC、板卡、模块、智能仪 表），是直接相连还是通过设备供应商提供的软件相连，是什么样的网络等。 （2）区域数据库：数据库主要将数据库的点参数和采集 设备的通道地址相 对应，现场的数据处理、量程变换、报警处理、历史存贮等都放到数据库进 行，数据库提供了数据处理的手段，同时又是分布式网络服务的核心。 （3）监控画面开发：在应用组态中，最重要的一部分是监控画面的制作。现 场数据采集到计算机中后，操作人员通过仿真的现场流程画面便可以做监控， 开发包括流程图、历史/实时分 析曲线、历史/实时报警、生产报表等功能。 （4）数据连接：所有的数据通过数据库变量进行动画连接， 图7-3 采集数据 在力控各软件 人机界面HMI里的数据库变量对应区域数据库DB的一个点参数， 模块中的 数据流向图 通过点参数的数据连接来完成和设备通讯的连接的。
• 以电机的启停保控制电路为例：电机启停保控制电路的程 序梯形图如图7-6所示。其中，0.00为启动按钮，0.01为 停止按钮，10.00为电机的输出位，而0.00位所并联的 10.00位是电机的自保持位。
7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与 OMRON PLC的通讯
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与OMRON PLC的通讯
• • • 创建数据库点参数。 根据以上工艺需求，定义如下三个点参数：两个数字量输入，分别命名为 “start”和“stop”；一个数字量输出，命名为“motor”。步骤如下： （1）在Draw导航器中双击“实时数据库”项使其展开，在展开项目中双击 “数据库组态”启动组态程序DBManager。 （2）选择菜单命令“点/新建”或在右侧的点表上双击任一空白行，出现 “请指定区域、点类型”对话框。 选择“区域…00”及“数字I/O点”点类型， 然后单击“继续》”按钮，进入点定义对话框。 （3）在“点名”输入框内键入点名“motor”，在“点说明”编辑框中输入 “电机”，其它参数可以采用系统提供的缺省值。单击 “确定”按钮，在点 表中增加了一个点“motor”。 （4）用同样的方式再定义两个数字量I/O点：一个在“点名”框内输入 “start”, “点说明”框中输入“启动按钮”；另一个在“点名”框内输入 “stop”, “点说明”框中输入“停止按钮”。这时在数据库点表中可以看到所 定义好的三个点参数：“motor”，“start”和“stop” ， 最后单击“存盘”按钮保存组态内容，然后单击“退出”按钮。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与OMRON PLC的通讯
• 实时数据库根据点名决定数据库的结构，在点名字典中， 每个点都包含若干参数。一个点可以包含一些系统预定义 的标准点参数，还可包含若干个用户自定义参数。 • 点类型是实时数据库DB根据监控需要而预定义的一些标 准点类型， 目前提供的标准点类型有：模拟I/O点、数字 I/O点、累计点、控制点、运算点等。不同的点类型完成 的功能不同。比如，模拟I/O点的输入和输出量为模拟量， 可完成输入信号量程变换、小信号切除、报警检查，输出 限值等功能。数字I/O点输入值为离散量，可对输入信号 进行状态检查， • 点的参数的形式为“点名.参数名”。缺省的情况下“点 名.PV”代表一个测量值。
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• 6．创建窗口 • 进入开发系统Draw后，首先需要创建一个 新窗口。 • 选择菜单命令“文件[F]/新建”，或者从导 航器中的“窗口”项目中单击鼠标右键， 选择“新建”菜单项，出现“窗口属性” 对话框。
0.00
0.01 OUT 10.00
10.00
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与 OMRON PLC的通讯
• 与此相对应，在计算机上利用力控组态软件做一 个监控画面，在监控画面中放置两个按钮和一个 报警灯，分别表示启动按钮、停止按钮和电机。 通过两个按钮来控制电机的运行和停止，以实现 对OMRON PLC进行监控。 • 首先将程序通过计算机下载到PLC中，并将PLC 由运行模式RUN改为监控模式MONITOR。
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• 2．力控组态软件的安装 • 力控软件的安装过程如下： • （1）将力控软件光盘放入光驱中，安装程序会自 动启动，并出现如图7-1所示的安装界面。 • （2）力控组态软件的安装主要包括2大部分：软 件主体部分和I/O驱动程序。 • 将软件主体和I/O驱动程序全部安装到计算机中。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与 OMRON PLC的通讯
• 1．创建一个应用程序 • （1）启动力控工程管理器。出现力控工程管理器窗口， 如图7-4所示。 • （2）单击“新建应用”按钮，创建一个新的项目。出现 如图7-5所示的模板管理对话框。 • （3）在“项目名称”输入框内输入要创建的力控应用程 序的名称，不妨命名为“PC_PLC”。在“路径”输入框内 输入应用程序的路径，或者单击“浏览”按钮来创建路径。 在“描述信息”输入框中输入“电机启停保电路监控”。 点击“确定”按钮返回，应用程序列表增加了“PC_PLC” 一项。 • （4）单击“开发系统”按钮进入开发系统，
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与 OMRON PLC的通讯
• 3．数据库概述及创建数据库点参数 • 实时数据库DB是整个应用系统的核心，构 建分布式应用系统的基础。它负责整个力 控应用系统的实时数据处理、历史数据存 储、统计数据处理、报警信息处理、数据 服务请求处理。完成与过程数据采集的双 向数据通信。
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图7-2 现代工厂中的网络系统
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• 4．应用程序工程 • 创建新的应用程序工程的一般过程是：绘 制图形界面、创建数据库、配置I/O设备并 进行I/O数据连接、建立动画连接、运行及 调试。采集数据在力控各软件模块中的数 据流向图如图 7-3所示。
第七章
人机界面
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7.1 力控组态软件与PLC的通信
1 力控组态软件简介
力控监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的 专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编 程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的 工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组 态” 。 力控监控组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台， 它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可 以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理 和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬 件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统来进行集成。 力控是运行在Windows98/NT/2000/XP操作系统上的一 种监控组态软件。力控的应用范围广泛。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• 5．工程管理器 • 力控工程管理器窗口如图7-4所示。窗口列出了已创 建的力控应用程序的名称和目录。
图7-4 力控工程管理器窗口
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• （1）新建应用：激活此命令，出现“模板管理”对话框， 如图7-5所示。输入新项目的名称和路径。若要搜索已创 建的目录，单击“浏览”按钮搜索即可。当输入新建项目 的名称和路径后，单击 “确认”按钮，力控在指定的路径 下自动创建力控应用程序的系统子目录并生成各种系统文 件。 • （2）删除应用：选择一个应用程序名称后，激活此命令 删除该应用程序。此删除操作仅仅将应用程序的名称从列 表中删除，实际应用程序目录及目录下的文件并不会被删 除。 • （3）开发系统：选择一个应用程序名称后，单击此按钮 将自动进入所选应用程序的开发系统中。 • （4）进入运行：选择一个应用程序名称后，单击此按钮 12/18 将自动进入所选应用程序的运行系统中。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与 OMRON PLC的通讯
• 2．开发环境介绍 • 开发系统Draw、界面运行系统View和数据库系统DB都是 力控的基本组成部分。Draw和View主要完成人机界面的 组态和运行，DB主要完成过程实时数据的采集（通过I/O 驱动程序）、实时数据的处理（包括报警处理、统计处理 等）、历史数据处理等。 • 开发步骤如下： • 首先是建立数据库点参数，对点参数进行数据连接；其次 建立窗口监控画面，对监控画面里的各种图元对象建立动 画连接；然后编制脚本程序，进行分析曲线、报警、报表 制作便完成了一个简单的组态开发过程。
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• • • • • 3．力控软件的组成概述 （1）工程管理器（Project Manager） 工程管理器用于创建工程、工程管理等用于创建、删除、备份、恢复、选择当前工程 等。 （2）开发系统（Draw） 开发系统是一个集成环境，可以创建工程画面，配置各种系统参数，启动力控其它程 序组件等。 （3）界面运行系统（View） 界面运行系统用来运行由开发系统Draw创建的画面，脚本、动画连接等工程。 （4）实时数据库（DB） 实时数据库是力控软件系统的数据处理核心，构建分布式应用系统的基础。它负责实 时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。 （5）I/O驱动程序（I/O SERVER） I/O驱动程序负责力控与I/O设备的通信。它将I/O设备寄存器中的数据读出后，传送到 力控的数据库，然后在界面运行系统的画面上动态显示。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• • • • （6）网络通信程序（NetClient/NetServer） 网络通信程序采用TCP/IP通信协议，可利用Intranet/Internet实现不同网 络结点上力控之间的数据通信。 （7）通信程序（PortServer） 通信程序支持串口、电台、拨号、移动网络通信。通过力控在两台计算 机之间，使用RS232C接口，可实现一对一（1：1方式）的通信；如果 使用RS485总线，还可实现一对多台计算机（1：N方式）的通信，同时 也可以通过电台、MODEM、移动网络的方式进行通信。 （8）Web服务器程序（Web Server） Web服务器程序可为处在世界各地的远程用户实现在台式机或便携机上 用标准浏览器实时监控现场生产过程。 （9）控制策略生成器（StrategyBuilder） 控制策略生成器是面向控制的新一代软件逻辑自动化控制软件，采用符 合IEC1131-3标准的图形化编程方式，提供包括：变量、数学运算、逻 辑功能、程序控制、常规功能、控制回路、数字点处理等在内的十几类 基本运算块，内置常规PID、比值控制、开关控制、斜坡控制等丰富的控 制算法。同时提供开放的算法接口，可以嵌入用户自己的控制程序。控 制策略生成器与力控的其它程序组件可以无缝连接。
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• 4．定义I/O设备 • 实时数据库是从I/O驱动程序中获取过程数据的，I/O驱动 程序负责软件和设备的通讯，因此首先要建立I/O数据源， 而数据库同时可以与多个I/O驱动程序进行通信，一个I/O 驱动程序也可以连接一个或多个设备。 • 5．数据连接 • 如何使实时数据库中的start、stop和motor这些点的PV参 数值能与I/O设备PLC1进行实时数据交换，这个过程就是 建立数据连接的过程。由于数据库可以与多个I/O设备进 行数据交换，所以必须指定哪些点与哪个I/O设备建立数 据连接。
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图7-3 采集数据在力控各软件 模块中的数据流向图
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• • • • • 每个机器只能安装一套力控软件，一个典型的应用中往往包含以下几个方面 的内容： （1）设备驱动：计算机跟什么样的设备相连（如PLC、板卡、模块、智能仪 表），是直接相连还是通过设备供应商提供的软件相连，是什么样的网络等。 （2）区域数据库：数据库主要将数据库的点参数和采集 设备的通道地址相 对应，现场的数据处理、量程变换、报警处理、历史存贮等都放到数据库进 行，数据库提供了数据处理的手段，同时又是分布式网络服务的核心。 （3）监控画面开发：在应用组态中，最重要的一部分是监控画面的制作。现 场数据采集到计算机中后，操作人员通过仿真的现场流程画面便可以做监控， 开发包括流程图、历史/实时分 析曲线、历史/实时报警、生产报表等功能。 （4）数据连接：所有的数据通过数据库变量进行动画连接， 图7-3 采集数据 在力控各软件 人机界面HMI里的数据库变量对应区域数据库DB的一个点参数， 模块中的 数据流向图 通过点参数的数据连接来完成和设备通讯的连接的。
• 以电机的启停保控制电路为例：电机启停保控制电路的程 序梯形图如图7-6所示。其中，0.00为启动按钮，0.01为 停止按钮，10.00为电机的输出位，而0.00位所并联的 10.00位是电机的自保持位。
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• • • 创建数据库点参数。 根据以上工艺需求，定义如下三个点参数：两个数字量输入，分别命名为 “start”和“stop”；一个数字量输出，命名为“motor”。步骤如下： （1）在Draw导航器中双击“实时数据库”项使其展开，在展开项目中双击 “数据库组态”启动组态程序DBManager。 （2）选择菜单命令“点/新建”或在右侧的点表上双击任一空白行，出现 “请指定区域、点类型”对话框。 选择“区域…00”及“数字I/O点”点类型， 然后单击“继续》”按钮，进入点定义对话框。 （3）在“点名”输入框内键入点名“motor”，在“点说明”编辑框中输入 “电机”，其它参数可以采用系统提供的缺省值。单击 “确定”按钮，在点 表中增加了一个点“motor”。 （4）用同样的方式再定义两个数字量I/O点：一个在“点名”框内输入 “start”, “点说明”框中输入“启动按钮”；另一个在“点名”框内输入 “stop”, “点说明”框中输入“停止按钮”。这时在数据库点表中可以看到所 定义好的三个点参数：“motor”，“start”和“stop” ， 最后单击“存盘”按钮保存组态内容，然后单击“退出”按钮。
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• 实时数据库根据点名决定数据库的结构，在点名字典中， 每个点都包含若干参数。一个点可以包含一些系统预定义 的标准点参数，还可包含若干个用户自定义参数。 • 点类型是实时数据库DB根据监控需要而预定义的一些标 准点类型， 目前提供的标准点类型有：模拟I/O点、数字 I/O点、累计点、控制点、运算点等。不同的点类型完成 的功能不同。比如，模拟I/O点的输入和输出量为模拟量， 可完成输入信号量程变换、小信号切除、报警检查，输出 限值等功能。数字I/O点输入值为离散量，可对输入信号 进行状态检查， • 点的参数的形式为“点名.参数名”。缺省的情况下“点 名.PV”代表一个测量值。
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• 6．创建窗口 • 进入开发系统Draw后，首先需要创建一个 新窗口。 • 选择菜单命令“文件[F]/新建”，或者从导 航器中的“窗口”项目中单击鼠标右键， 选择“新建”菜单项，出现“窗口属性” 对话框。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与 OMRON PLC的通讯
• 与此相对应，在计算机上利用力控组态软件做一 个监控画面，在监控画面中放置两个按钮和一个 报警灯，分别表示启动按钮、停止按钮和电机。 通过两个按钮来控制电机的运行和停止，以实现 对OMRON PLC进行监控。 • 首先将程序通过计算机下载到PLC中，并将PLC 由运行模式RUN改为监控模式MONITOR。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 1 力控组态软件简介
• 2．力控组态软件的安装 • 力控软件的安装过程如下： • （1）将力控软件光盘放入光驱中，安装程序会自 动启动，并出现如图7-1所示的安装界面。 • （2）力控组态软件的安装主要包括2大部分：软 件主体部分和I/O驱动程序。 • 将软件主体和I/O驱动程序全部安装到计算机中。
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与 OMRON PLC的通讯
• 1．创建一个应用程序 • （1）启动力控工程管理器。出现力控工程管理器窗口， 如图7-4所示。 • （2）单击“新建应用”按钮，创建一个新的项目。出现 如图7-5所示的模板管理对话框。 • （3）在“项目名称”输入框内输入要创建的力控应用程 序的名称，不妨命名为“PC_PLC”。在“路径”输入框内 输入应用程序的路径，或者单击“浏览”按钮来创建路径。 在“描述信息”输入框中输入“电机启停保电路监控”。 点击“确定”按钮返回，应用程序列表增加了“PC_PLC” 一项。 • （4）单击“开发系统”按钮进入开发系统，
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7.1 力控组态软件与PLC的通信 2 利用力控监控组态软件实现与 OMRON PLC的通讯
• 3．数据库概述及创建数据库点参数 • 实时数据库DB是整个应用系统的核心，构 建分布式应用系统的基础。它负责整个力 控应用系统的实时数据处理、历史数据存 储、统计数据处理、报警信息处理、数据 服务请求处理。完成与过程数据采集的双 向数据通信。