《監(jiān)控組態(tài)設計基礎》實驗指導書

1、監(jiān)控組態(tài)設計基礎實驗指導書信息與電氣工程學院自動化系河北工程大學教務處監(jiān)控組態(tài)設計基礎實驗概述一、實驗目的與要求通過監(jiān)控組態(tài)設計基礎課程實驗實訓，可以拓寬和加深學生對已學過的理論知識的理解，培養(yǎng)學生實際應用能力，從而掌握比較全面的專業(yè)知識。要求學生對力控軟件的標準功能模塊進行定制實現，滿足工程上的要求。使學生掌握組態(tài)軟件的系統結構、原理、功能及技術指標、使用方法。監(jiān)控組態(tài)設計基礎課程實驗主要是利用力控監(jiān)控組態(tài)軟件進行實驗實訓的二、力控監(jiān)控組態(tài)軟件概述1、力控監(jiān)控組態(tài)軟件簡介計算機控制系統通常可以分為設備層、控制層、監(jiān)控層、管理層四個層次結構，構成了一個分布式的工業(yè)網絡控制系統。其中設備層負責將

2、物理信號轉換成數字或標準的模擬信號，控制層完成對現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備的集中管理，來完成監(jiān)控生產運行過程的目的，管理層實現對生產數據進行管理、統計和查詢。監(jiān)控組態(tài)軟件一般是位于監(jiān)控層的專用軟件，負責對下集中管理控制層，向上連接管理層，是企業(yè)生產信息化的重要組成部分。力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對現場生產數據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集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現和完成監(jiān)控層的各項功能，縮短了自動化工程師的系統集成的時

3、間，大大地提高了集成效率。 力控監(jiān)控組態(tài)軟件是在自動控制系統監(jiān)控層一級的軟件平臺，它能同時和國內外各種工業(yè)控制廠家的設備進行網絡通訊，它可以與高可靠的工控計算機和網絡系統結合，便可以達到集中管理和監(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，來實現與“第三方”的軟、硬件系統來進行集成。 力控是運行在Windows98/NT/2000/XP操作系統上的一種監(jiān)控組態(tài)軟件。使用力控用戶可以方便、快速地構造不同需求的數據采集與監(jiān)控系統。 力控的應用范圍廣泛，可用于開發(fā)石油、化工、半導體、汽車、電力、機械、冶金、交通樓宇自動化、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等多個行業(yè)和領域的工業(yè)自動化、過程控制

4、、管理監(jiān)測、工業(yè)現場監(jiān)視、遠程監(jiān)視/遠程診斷、企業(yè)管理/資源計劃等系統。 2、力控監(jiān)控組態(tài)軟件的構成力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對現場生產數據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集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現和完成監(jiān)控層的各項功能，縮短了自動化工程師的系統集成的時間，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監(jiān)控層一級的軟件平臺，它能同時和國內外各種工業(yè)控制廠家的設備進行網絡通訊，它可以與高可靠的工控計算機和網絡系統結合，便可以達到集中管理和

5、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，來實現與“第三方”的軟、硬件系統來進行集成。 力控軟件包括：工程管理器、人機界面VIEW、實時數據庫DB、I/O驅動程序、控制策略生成器以及各種網絡服務組件等。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。開發(fā)系統（Draw） 開發(fā)系統是一個集成環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面，配置各種系統參數，啟動力控其它程序組件等。 界面運行系統（View） 界面運行系統用來運行由開發(fā)系統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。 實時數據庫（DB） 實時數據庫

6、是力控軟件系統的數據處理核心，構建分布式應用系統的基礎。它負責實時數據處理、歷史數據存儲、統計數據處理、報警處理、數據服務請求處理等。 I/O驅動程序（I/O SERVER） I/O驅動程序負責力控與控制設備的通信。它將I/O設備寄存器中的數據讀出后，傳送到力控的數據庫，然后在界面運行系統的畫面上動態(tài)顯示。 網絡通信程序（NetClient/NetServer） 網絡通信程序采用TCP/IP通信協議，可利用Intranet/Internet實現不同網絡結點上力控之間的數據通信。 通信程序（PortServer） 通信程序支持串口、電臺、撥號、移動網絡通信。通過力控在兩臺計算機之間，使用RS23

7、2C接口，可實現一對一（1：1方式）通信；如果使用RS485總線，還可實現一對多臺計算機（1：N方式）通信，同時也可以通過電臺、MODEM、移動網絡方式進行通信。 Web服務器程序（Web Server） Web服務器程序可為處在世界各地的遠程用戶實現在臺式機或便攜機上用標準瀏覽器實時監(jiān)控現場生產過程。 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標準的圖形化編程方式，提供包括：變量、數學運算、邏輯功能、程序控制、常規(guī)功能、控制回路、數字點處理等在內的十幾類基本運算塊，內置常規(guī)PID、比值控制、開關控制、斜

8、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。控制策略生成器與力控的其它程序組件可以無縫連接。 3、力控監(jiān)控組態(tài)軟件的組態(tài)生成的數據文件及應用目錄說明應用路徑doc： 存放畫面組態(tài)數據。應用路徑logic：存放控制策略組態(tài)數據。應用路徑sql： 存放組態(tài)的SQL連接信息。應用路徑recipe：存放配方組態(tài)數據。應用路徑menu：存放自定義菜單組態(tài)數據。應用路徑dbdat：存放歷史數據文件。應用路徑http：存放要在Web上發(fā)布的畫面及有關數據。 應用路徑sys： 存放所有腳本動作、中間變量、系統配置信息。 應用路徑db： 存放數據庫組態(tài)信息，包括點名列表、報警和趨

9、勢的組態(tài)信息、 數據連接信息等。 應用路徑bmp：存放應用中使用的.bmp、.jpg、.gif等圖片。 實驗一 組態(tài)軟件認識實驗一、 實驗目的1、 熟悉組態(tài)軟件的開發(fā)和運用環(huán)境2、 初步掌握實時數據庫的創(chuàng)建、組態(tài)與使用3、 利用仿真驅動程序進行實時數據庫的組態(tài)4、 掌握腳本語言的運用方法5、 使學生掌握組態(tài)軟件在工程上的使用方法。二、 實驗設備1、 DZH-1型PLC可編程序控制器模擬實驗臺2、 PC計算機3、 連接導線一套三、 實驗內容某住宅小區(qū)的樓宇監(jiān)控系統工程的實驗內容（1）、工藝過程 以某住宅小區(qū)的樓宇監(jiān)控為設計對象，假設該住宅小區(qū)共有十座居民住宅樓，要求對住宅小區(qū)的各個住宅樓進行照明

10、、電梯的工作情況進行監(jiān)控。根據工藝過程設計并調試該住宅小區(qū)的樓宇監(jiān)控系統。（2）、PLC的控制要求 該住宅小區(qū)的居民住宅樓的照明、電梯的工作情況進行監(jiān)控能夠進行實時的監(jiān)控，當出現故障，還能對出現的故障進行報警等功能。（3）、力控的PLC仿真驅動 SIMULATOR力控的PLC仿真驅動 SIMULATOR是力控的PLC仿真程序，為了適應本例子的要求，內嵌了邏輯算法，并且對數據通道自己根據需要進行定義。（4）、工程要完成的目標 A、根據要求能夠完成某住宅小區(qū)的樓宇監(jiān)控系統完整的監(jiān)控系統圖的設計B、利用仿真I/O設備驅動實現上位機監(jiān)控系統仿真運行。四、 實驗要求以該工程監(jiān)控系統為設計對象，根據該工程

11、監(jiān)控系統的設備（采集點）的布局設計人機監(jiān)控界面；初步熟悉組態(tài)軟件的開發(fā)和運用環(huán)境；利用仿真驅動程序進行實時數據庫的組態(tài)，初步掌握實時數據庫的組態(tài)與使用；初步調試并運行該監(jiān)控系統監(jiān)控界面。五、 實驗結論根據該實驗的具體內容寫出實驗報告,具體內容包括：實驗目的，實驗設備，自己設計的實驗步驟，監(jiān)控系統監(jiān)控界面，變量定義及腳本程序清單、實驗收獲等內容。實驗二 罐區(qū)自動化監(jiān)控系統的實驗一、實驗目的1、進一步熟悉監(jiān)控組態(tài)軟件圖形開發(fā)環(huán)境和運用環(huán)境的使用； 2、依據仿真驅動程序創(chuàng)建組態(tài)實時數據庫、建立實時趨勢、歷史趨勢，X-Y曲線，歷史報表、掌握復雜對象的組態(tài)和腳本語言的運用方法3、 設計、調試并運行罐區(qū)自

12、動化監(jiān)控系統的組態(tài)界面4、 使學生掌握組態(tài)軟件在工程上的使用方法。二、實驗設備1、DZH-1型PLC可編程序控制器模擬實驗臺2、PC計算機3、連接導線一套三、實驗內容罐區(qū)自動化監(jiān)控系統的仿真實驗內容1、工藝過程 工藝設備包括三組交流異步電動機、三個儲油罐、閥門以及相應的輸油管道等。三組交流異步電動機通過啟動實現對三個儲油罐依次儲油。根據工藝過程設計并調試上位機的監(jiān)控系統。2、PLC的控制要求 三組交流異步電動機能實現自動順序啟動；自動逆序停止；以及急停。還可實現手動控制電機的啟動與停止。3、力控的PLC驅動 根據監(jiān)控系統的需要自行設計所需要的各種控制變量4、工程要完成的目標 （1）、根據要求能

13、夠完成上位機監(jiān)控系統的設計（2）、利用仿真I/O設備驅動實現上位機監(jiān)控系統仿真運行四、實驗要求依據罐區(qū)自動化監(jiān)控系統的工程簡介，設計仿真現場的人機監(jiān)控界面；進一步熟悉監(jiān)控組態(tài)軟件圖形開發(fā)環(huán)境的使用；依據現場控制設備PLC創(chuàng)建組態(tài)實時數據庫，并使用腳本語言的實現對復雜對象的控制；調試并運行完整的系統工程組態(tài)。五、 實驗結論根據該實驗的具體內容寫出實驗報告,具體內容包括：實驗目的，實驗設備，自己設計的實驗步驟，監(jiān)控系統監(jiān)控界面，變量定義及腳本程序清單、實驗收獲等內容。實驗三 啤酒裝箱自動生產線組態(tài)仿真實驗一、實驗目的1、進一步熟悉監(jiān)控組態(tài)軟件圖形開發(fā)環(huán)境和運用環(huán)境的使用；2、依據仿真驅動程序創(chuàng)建組

14、態(tài)實時數據庫，掌握復雜對象的組態(tài)和腳本程序的編寫3、設計、調試并運行啤酒裝箱自動生產線組態(tài)仿真監(jiān)控界面4、使學生掌握組態(tài)軟件在工程上的使用方法。二、實驗設備1、DZH-1型PLC可編程序控制器模擬實驗臺2、PC計算機3、連接導線一套三、實驗內容啤酒裝箱自動生產線組態(tài)仿真實驗內容1、工藝過程 工藝設備包括啤酒灌裝設備，啤酒瓶封口設備、裝箱皮帶機、轉運皮帶機、運貨機器、相對應的報警指示器、閥門以及相應的輸送管道等。具體過程：啤酒灌裝控制單元，啤酒瓶封口單元、啤酒瓶裝箱控制、啤酒瓶轉運控制、運貨機裝滿后開走，出現故障后的報警等過程。根據工藝過程設計并調試上位機的監(jiān)控系統。 2、PLC的控制要求 采用

15、PLC的仿真監(jiān)控系統實現對上述過程的仿真監(jiān)控。3、力控的PLC驅動 根據監(jiān)控系統的需要自行設計所需要的各種控制變量4、工程要完成的目標 （1）、根據要求能夠完成上位機監(jiān)控系統的設計（2）、利用仿真I/O設備驅動實現上位機監(jiān)控系統仿真運行四、實驗要求依據啤酒裝箱自動生產線的工程要求，設計仿真現場的人機監(jiān)控界面；進一步熟悉監(jiān)控組態(tài)軟件圖形開發(fā)環(huán)境的使用；依據仿真驅動程序創(chuàng)建組態(tài)實時數據庫、建立實時趨勢、歷史趨勢，X-Y曲線，歷史報表、掌握復雜對象的組態(tài)和腳本語言的運用方法；調試并運行啤酒裝箱自動生產線的上位機人機監(jiān)控界面。五、實驗結論根據該實驗的具體內容寫出實驗報告,具體內容包括：實驗目的，實驗設

16、備，自己設計的實驗步驟，監(jiān)控系統監(jiān)控界面，變量定義及腳本程序清單、實驗收獲等內容。實驗四 液位控制系統的監(jiān)控組態(tài)實驗一、實驗目的1、進一步熟悉監(jiān)控組態(tài)軟件圖形開發(fā)環(huán)境和運用環(huán)境的使用 2、依據仿真驅動程序創(chuàng)建組態(tài)實時數據庫、建立實時趨勢、歷史趨勢，X-Y曲線，歷史報表、掌握復雜對象的組態(tài)和腳本語言的運用方法3、 設計、調試并運行液位控制工程的監(jiān)控組態(tài)系統4、 學生掌握組態(tài)軟件在工程上的使用方法二、實驗設備1、DZH-1型PLC可編程序控制器模擬實驗臺2、PC計算機3、連接導線一套三、實驗內容液位控制工程的監(jiān)控系統的實驗內容1、工藝過程 工藝設備包括三組交流異步電動機、三個加壓水箱、與三組交流異步電動機相對應的三個報警指示器、閥門以及相應的輸水管道等。三組交流異步電動機通過啟動實現對高層建筑中的三個不同位置的供水水箱依次進行三級加壓，并要求三個水箱始終保持恒定壓力以滿足不同樓層用水的需求。根據工藝過程設計并調試上位機的監(jiān)控系統。2、PLC的控制要求 三組交流異步電動機能實現自動順序啟動，實現三級加壓；自動逆序停止；以及急停。還可實現手動控制電機的啟動與停止。根據工程的工藝過程和控制要求，編寫、調試并運行下位機的控制程序。3、力控的PLC驅動 根據監(jiān)控系統的需要自行設計所需要的各種控制變量4、工程要完成的目標 （1）、根據要求能夠編寫下位機PLC控制程序（2）、完成上位機監(jiān)控