用組態(tài)軟件實現(xiàn)機械手仿真監(jiān)控系統(tǒng)

1、XXX畢業(yè)論文題目：用組態(tài)軟件實現(xiàn)自動監(jiān)控系統(tǒng)機械手仿真監(jiān)控系統(tǒng)目錄摘要 3第一章 引言 41.1 什么是組態(tài)軟件? 41.2 組態(tài)軟件的組成、功能和特點 4第二章 組態(tài)軟件基礎知識 52.1軟件構成 52.2 軟件主要功能說明 62.2.1 開發(fā)系統(tǒng) 62.2.2 變量 62.2.3 實時數(shù)據庫系統(tǒng) 72.2.4 動畫連接 72.2.5 動作腳本 82.2.6 分析曲線 82.2.7 數(shù)據報表 92.2.8 報警和事件 92.2.9 配方 92.2.10 內置數(shù)據表 92.2.11 安全權限管理與運行系統(tǒng) 92.2.12 控件及對象組件 102.2.13 I/O設備驅動 102.2.14 外

2、部接口及通信 102.2.15 分布式網絡及WWW應用 11第三章 機械手仿真自動監(jiān)控系統(tǒng)設計 113.1 控制要求 113.2 開發(fā)過程 113.2.1 添加新工程 123.2.2 創(chuàng)建組態(tài)界面 123.2.3 定義I/O設備及創(chuàng)建實時數(shù)據庫 153.2.4 制作動畫連接 203.2.5 創(chuàng)建動作腳本 213.2.6 運行及調試 25第四章 總結 27致謝 28參考文獻 29摘要“組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System簡稱DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產過程自動化技術人員所熟知的。在工業(yè)控制技術的不斷發(fā)展和應用過程中，PC（包括工控機）相比以

3、前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術保持了較快的發(fā)展速度，各種相關技術已經成熟；由PC構建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的擁有成本；PC的軟件資源和硬件資源豐富，軟件之間的互操作性強；基于PC的控制系統(tǒng)易于學習和使用，可以容易地得到技術方面的支持。在PC技術向工業(yè)控制領域的滲透中，組態(tài)軟件占據著非常特殊而且重要的地位。在組態(tài)概念出現(xiàn)之前，要實現(xiàn)某一任務，都是通過編寫程序（如使用BASIC,C,FORTRAN等）來實現(xiàn)的。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個問題。對于過去需要幾個月的工作，通過組態(tài)幾天就可以完成。組態(tài)軟件將復雜

4、的工控技術，特別是將繁重而冗長的編程簡單化，使得工控開發(fā)變得簡單而高效，且大幅度縮短了開發(fā)時間，使工控技術得到了快速發(fā)展。雖然說組態(tài)就是不需要編寫程序就能完成特定的應用。但是為了提供一些靈活性，組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內置編譯系統(tǒng)，提供類BASIC語言，有的甚至支持VB。 關鍵詞： 組態(tài)  PC  編程第一章 引言1.1 什么是組態(tài)軟件? 組態(tài)軟件是指一些數(shù)據采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協(xié)

5、議，并且通常應提供分布式數(shù)據管理和網絡功能。 能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O產品，與高可靠的工控計算機和網絡系統(tǒng)結合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進行系統(tǒng)集成。 隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據庫、實時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網、開放數(shù)據接口、對I/O設備的廣泛支持已經成為它的主要內容，隨著技術的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內容。 對應于原有的HMI（人機接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態(tài)

6、軟件應該是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數(shù)據交互，升級和增加功能都受到嚴重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構建一套最適合自己的應用系統(tǒng)。1.2 組態(tài)軟件的組成、功能和特點組態(tài)軟件組成：包括人機界面軟件（HMI）、基于PC的控制軟件以及生產執(zhí)行管理軟件。 組態(tài)軟件的功能：（1）工業(yè)生產過程的動態(tài)可視化控制；（2）生產過程中生產數(shù)據的采集和管理；

7、（3）生產過程監(jiān)控報警；（4）報表功能；（5）基于網絡數(shù)據的上傳和相應控制。 組態(tài)軟件的特點：（1）延續(xù)性和可擴充性，用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應用程序，當現(xiàn)場（包括硬件設備或系統(tǒng)結構）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改即可方便地完成軟件的更新和升級；（2）封裝性（易學易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，用戶不需掌握太多的編程語言技術（甚至不需要編程技術），就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能；（3）通用性，每個用戶根據工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的IO Driver、開放式的數(shù)據庫和畫面制作工具

8、，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據處理、歷史數(shù)據和曲線并存、具有多媒體功能和網絡功能的工程，不受行業(yè)限制。 第二章 組態(tài)軟件基礎知識組態(tài)軟件易于學習和使用，擁有豐富的工具箱、圖庫和操作向導，開發(fā)容易、開發(fā)時間短，既可以節(jié)省大量時間，又能提高系統(tǒng)性能。組態(tài)軟件是一個多而雜的大系統(tǒng)，組態(tài)技術是一門實踐性綜合性很強的技術，它要有計算機、網絡、數(shù)據庫、通信技術、接口板卡、PLC、傳感技術、數(shù)字電路、電器控制、電力電子知識作為基礎。必須通過一系列的實驗、理論聯(lián)系實際，才能學好、學懂。在中國，有很多公司和單位開發(fā)組態(tài)軟件，目前ForceControl(力控組態(tài)軟件占有較大市場份額，以下章節(jié)均以力控3.6

9、2版本來說明。2.1軟件構成力控®軟件包括：工程管理器、人機界面VIEW、實時數(shù)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。力控®監(jiān)控組態(tài)軟件是對現(xiàn)場生產數(shù)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(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)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(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，縮短了自動化工程師的系統(tǒng)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(tǒng)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

10、行網絡通訊，它可以與高可靠的工控計算機和網絡系統(tǒng)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(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)來進行集成。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、工程管理等用于創(chuàng)建、刪除、備份、恢復、選擇當前工程等。開發(fā)系統(tǒng)（Draw） 開發(fā)系統(tǒng)是一個集成環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面，配置各種系統(tǒng)參數(shù)，啟動力控®其它程序組件等。界面運行系統(tǒng)（View）界面運行系統(tǒng)用來運行由開發(fā)系統(tǒng)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(shù)據庫（DB）實時數(shù)據

11、庫是力控®軟件系統(tǒng)的數(shù)據處理核心，構建分布式應用系統(tǒng)的基礎。它負責實時數(shù)據處理、歷史數(shù)據存儲、統(tǒng)計數(shù)據處理、報警處理、數(shù)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(shù)據讀出后，傳送到力控®的數(shù)據庫，然后在界面運行系統(tǒng)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(xié)議，可利用Intranet/Internet實現(xiàn)不同網絡結點上力控R之間的數(shù)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&

12、#174;在兩臺計算機之間，使用RS232C接口，可實現(xiàn)一對一（1：1方式）的通信；如果使用RS485總線，還可實現(xiàn)一對多臺計算機（1：N方式）的通信，同時也可以通過電臺、MODEM、移動網絡的方式進行通信。 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(xiàn)在臺式機或便攜機上用標準瀏覽器實時監(jiān)控現(xiàn)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(shù)學運算、邏輯功能、程序控制、常規(guī)功能、控制回路、數(shù)字點處理等在內的十幾類基本運算

13、塊，內置常規(guī)PID、比值控制、開關控制、斜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?？刂撇呗陨善髋c力控®的其它程序組件可以無縫連接。2.2 軟件主要功能說明2.2.1 開發(fā)系統(tǒng)     開發(fā)系統(tǒng)（Draw）是一個集成的開發(fā)環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面，配置各種系統(tǒng)參數(shù)， 啟動力控其他程序組件等。    力控®產品分為開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)。開發(fā)系統(tǒng)（Draw）是一個集成的開發(fā)環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面、分析曲線、報表生成，定義變量、編制動作腳本等，同時可以配置各種系統(tǒng)參數(shù)，啟動力控 其他程序組

14、件等。我們說的“組態(tài)”就在這里完成，運行系統(tǒng)將開發(fā)完的系統(tǒng)進行執(zhí)行，完成計算機監(jiān)控的過程。     開發(fā)人員可以在開發(fā)環(huán)境中完成監(jiān)控界面的設計、動畫連接的定義、數(shù)據庫的配置等，開發(fā)系統(tǒng)管理了力控®的多個組件如DB、IO、HMI、NET等的配置信息。開發(fā)系統(tǒng)可以方便的生成各種復雜生動的畫面，可以逼真的反映現(xiàn)場數(shù)據。實時數(shù)據庫中有擁有多種數(shù)據類型，可以完成統(tǒng)計、查找、管理等功能，能滿足各種工業(yè)現(xiàn)場的需要。力控®可以輕松實現(xiàn)分布式管理，構建更復雜的網絡數(shù)據庫平臺，完成B/S和C/S兩種方式的網絡構架，使您步入互聯(lián)網時代。 2.2.2 變量  

15、;   力控軟件基本的運行環(huán)境分為三個部分，包括HMI（VIEW）人機界面、數(shù)據庫DB、通訊程序IO/SERVER(見上一章，變量是人機界面軟件數(shù)據處理的的核心。它是View進行內 部控制、運算的主要數(shù)據成員，是View中編譯環(huán)境的基本組成部分，它只生存在View的環(huán)境中。     人機界面程序View運行時，工業(yè)現(xiàn)場的狀況要以數(shù)據的形式在畫面中顯示，View中所有動態(tài)表現(xiàn)手段，如數(shù)值顯示、閃爍、變色等都與這些數(shù)據相關。同時操作人員在計算機前發(fā)送的指令也要通過它送達現(xiàn)場，這些代表變化數(shù)據的對象為變量，運行系統(tǒng)View在運行時，工業(yè)現(xiàn)場的生產狀況

16、將實時地反映在變量的數(shù)值中。     力控提供多種變量，包括：數(shù)據庫變量、中間變量、間接變量、窗口中間變量等。     數(shù)據庫變量與數(shù)據庫DB中的點參數(shù)進行對應，完成數(shù)據交互，數(shù)據庫變量是人機界面與實時數(shù)據庫聯(lián)系的橋梁，其中的數(shù)據庫變量不但可以訪問本地數(shù)據庫，還可以訪問遠程數(shù)據庫，來構成分布式結構。 2.2.3 實時數(shù)據庫系統(tǒng) 實時數(shù)據庫系統(tǒng)是一個分布式數(shù)據庫系統(tǒng)，生產監(jiān)控過程中，由于許多情況要求將數(shù)據庫存儲在地理上分布在不同位置的不同計算機上，通過計算機網絡實現(xiàn)分散控制、集中管理，力控®的分布式數(shù)據庫系統(tǒng)可以方便的構成這種

17、網絡架構，同時由于數(shù)據庫是一個開放性的結構，網絡節(jié)點的第三方軟件也可以對力控進行訪問，如通過力控®實時數(shù)據庫系統(tǒng)提供的DbCom控件訪問力控®數(shù)據庫的應用程序等。     力控®的實時數(shù)據庫系統(tǒng)由管理器和運行系統(tǒng)組成，實時數(shù)據庫將組態(tài)數(shù)據、實時數(shù)據、歷史數(shù)據等以一定的組織形式存儲在介質上。實時數(shù)據庫運行系統(tǒng)可以完成對生產實時數(shù)據的各種操作：如實時數(shù)據處理、歷史數(shù)據存儲、統(tǒng)計數(shù)據處理、報警處理、數(shù)據服務請求處理等。管理器是管理實時數(shù)據庫的開發(fā)環(huán)境（DbManager），通過DbManager可以生成實時 數(shù)據庫的基礎組態(tài)數(shù)據，來供運行系

18、統(tǒng)調用。     數(shù)據庫是按照區(qū)域、單元等來進行數(shù)據管理各種點參數(shù)的，根據點名字典決定數(shù)據庫的結構，分配數(shù)據庫的存儲空間。     分布式數(shù)據庫之間可以互相通信，力控®系統(tǒng)支持的網絡通信方式有：TCP/IP網絡、串行通信（RS232/422/485）、電話撥號網絡等。2.2.4 動畫連接     動畫連接是指畫面中圖形對象與變量或表達式的對應關系。建立了動畫連接后，在界面運行系統(tǒng)中，圖形對象將根據變量或表達式的數(shù)據變化，改變其顏色、大小等外觀，文本會根據變量的變化動態(tài)刷新。這樣便可以將現(xiàn)場真實的

19、數(shù)據反映到計算機的監(jiān)控畫面中，從而達到了計算機監(jiān)控的目的。     假設變量LEVEL的值代表某一容器液位的高度，并且創(chuàng)建了一個填充矩形表示容器液位?，F(xiàn)在我們可以建立如下動畫連接：當LEVEL的值大于80時矩形填充顏色變?yōu)榧t色，當LEVEL的值小于80時矩形填充顏色變?yōu)榫G色。這樣通過觀察圖形的顏色我們就可以判斷容器中液位的狀況。示意圖如下： 2.2.5 動作腳本     動作腳本是一種基于對象和事件的編程語言，語法采用類BASIC的結構，可以說，每一段腳本都是與某一個對象或觸發(fā)事件緊密關聯(lián)的，利用開發(fā)系統(tǒng)編制完的動作腳本，可以在運行系

20、統(tǒng)中執(zhí)行，運行系統(tǒng)通過腳本對變量、函數(shù)的操作，便可以完成對現(xiàn)場數(shù)據的處理和控制，進行圖形化監(jiān)控。動作腳本往往是與監(jiān)控畫面相關的一些控制，主要有以下類型： 1 窗口腳本：可以在窗口打開時執(zhí)行、關閉時執(zhí)行或者在存在時周期執(zhí)行。 2 應用程序腳本：可以在整個應用啟動時執(zhí)行、關閉時執(zhí)行或者在運行期間周期執(zhí)行。 3 數(shù)據改變腳本：當數(shù)據發(fā)生變化時執(zhí)行。 4 鍵腳本：當按下某一個鍵時執(zhí)行指定動作。 5 條件腳本：當指定的條件發(fā)生時執(zhí)行的動作。2.2.6 分析曲線     過程數(shù)據首先由實時數(shù)據庫處理和保存為歷史數(shù)據，然后可由界面系統(tǒng)的趨勢曲線顯示和分析，力控界面系統(tǒng)提供了很多

21、種分析曲線，比如趨勢曲線、X-Y曲線、溫控曲線、直方圖等方式，通過這些工具，您可以對當前的或歷史的數(shù)據進行分析比較；可以捕獲一瞬間發(fā)生的工藝狀態(tài)，放大曲線并對當時的工藝情況進行分析，也可以比較兩個過程量之間的函數(shù)關系。     力控支持分布式數(shù)據記錄系統(tǒng)，允許您在一個網絡結點的曲線分析工具上顯示分析網絡上其它結點上運行的實時數(shù)據庫中的數(shù)據。     趨勢曲線一般橫坐標為時間，縱坐標為變量或表達式的值?？梢韵裉幚砥渌鼒D形對象那樣指定趨勢圖位置，尺寸，顏色，同時可以對趨勢圖顯示的時間范圍，數(shù)值范圍，網格數(shù)量，顏色，刻度數(shù)，采樣周期，趨勢筆

22、進行指定，每個趨勢圖最多能顯示八支筆。     本節(jié)介紹幾種基本類型的趨勢曲線：實時趨勢、歷史趨勢和X-Y曲線，實時趨勢和歷 史趨勢都允許使用多達八支趨勢畫筆，同時力控在內部控件中還有相關的曲線控件供使用。 2.2.7 數(shù)據報表    數(shù)據報表是工業(yè)生產中不可缺少的統(tǒng)計工具，它能將生產過程中的各類信息如：生產數(shù)據、統(tǒng)計數(shù)據以直觀的表格形式進行反映，為生產管理人員提供有效的分析工具。力控軟件提供了歷史報表和萬能報表。使用歷史報表可根據生產數(shù)據形成典型的班報、日報、月報、季報、年報。萬能報表提供類似EXCEL的電子表格功能，可以形成更為復

23、雜的報表系統(tǒng)。2.2.8 報警和事件     監(jiān)控設備發(fā)生異常的時候，通過報警來通知操作人員控制過程和系統(tǒng)的情況，力控能及時將控制過程和系統(tǒng)的運行情況通知操作人員，同時要求操作人員做出響應。 事件能記錄系統(tǒng)各種狀態(tài)的變化和操作人員的活動情況，而不要求操作人員作出響應。當產生一特定系統(tǒng)狀態(tài)時，比如某操作人員登錄到力控時,事件即被觸發(fā)。 力控支持“過程報警”、“系統(tǒng)報警”和“事件記錄”的顯示、記錄和打印。 過程報警是指過程情況的警告，比如數(shù)據超過規(guī)定的報警限值，數(shù)據發(fā)生異常時，系統(tǒng)會自動提示和記錄，根據需要還可以產生聲音報警等。 系統(tǒng)報警是有關系統(tǒng)運行錯誤報警、I/O

24、設備通訊錯誤報警、故障報警等。 而事件記錄則是系統(tǒng)對各種系統(tǒng)狀態(tài)以及用戶操作等信息的記錄。專門的日志程序可以做特殊記錄，對操作過程進行記錄，用戶可以通過記錄來對系統(tǒng)進行維護。 2.2.9 配方     在食品制造、稱重配料、化學反應進料控制、紡織染色、油漆調色、飼料加工、混凝土攪拌、卷煙生產、油品調合、陶瓷加工等生產過程中，都要使用多種原料和輔料，而且同一個生產裝置經常要生產好幾種批號的產品，不同的生產批號要求不同的原輔料配比。配方就是專為以上工藝過程提供的原料配比自動管理、控制工具?？梢酝ㄟ^名稱訪問已經定義好的配方，對同一個生產過程可以通過改變其配方來生產不同批

25、號的產品。2.2.10 內置數(shù)據表    力控的內置數(shù)據表類似于各種傳統(tǒng)關系數(shù)據庫中的數(shù)據表，具備：創(chuàng)建、刪除、定位、更新、保存、讀出記錄及條件查詢、裝載記錄等功能。內置數(shù)據表使用方便，運行效率高而對系統(tǒng)資源消耗較少。對于很多需要一定管理功能的監(jiān)控項目，使用力控內置數(shù)據表就可不必捆綁各種關系數(shù)據庫。 2.2.11 安全權限管理與運行系統(tǒng) 力控監(jiān)控組態(tài)軟件的運行系統(tǒng)由多個組件組成，例如：VIEW、DB、IO、組件，不同組件的組合構成了力控的不同類型的版本，但是各種版本都包括的基本組件為VIEW、DB、IO 三個程序。 一般情況下人機界面系統(tǒng)是給操作人員的畫

26、面，是處于活動狀態(tài)的系統(tǒng)，畫面中變量的值來源于I/O設備、或是腳本運算結果、或是人工輸入，畫面反映了現(xiàn)場的真實狀態(tài)，以便操作人員進行監(jiān)控。 運行系統(tǒng)View用來運行由開發(fā)系統(tǒng)Draw創(chuàng)建的畫面工程，主要完成HMI部分的監(jiān)控， 它是運行在前臺的；區(qū)域實時數(shù)據庫DB是數(shù)據處理的核心，是網絡節(jié)點的數(shù)據服務器，運行時保存相關的歷史存儲；IO程序是負責和控制設備通訊的服務程序，支持各種網絡方式的通訊，比如串口、以太網等，數(shù)據庫和I/O一般是工作在后臺的。 這三個組件都是可獨立運行的程序，一般情況下數(shù)據庫DB和IO程序是工作在后臺運行的，HMI的變量數(shù)據通過DB和IO程序和設備來進行數(shù)據交互的。 2.2.

27、12 控件及對象組件      力控是一個面向對象的開發(fā)環(huán)境，控件和組件在力控內部都是一個對象，是能夠完成特定任務的一段程序，但不能獨立運行，必須依賴于一個主體程序（容器）?？丶哂懈鞣N屬性，可以控制控件的外觀和行為，并接受輸入并提供輸出。 力控支持多種組件及控件：如OLE控件、WINDOWS控件、內部組件等。 2.2.13 I/O設備驅動   力控可以與多種I/O設備進行通信。目前支持的I/O設備包括：集散系統(tǒng)DCS、可編程 控制器(PLC、現(xiàn)場總線FCS、USB、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等方式的設備。 力控與I/O設備之間一般通過以

28、下幾種方式進行數(shù)據交換：串行通信方式(支持Modem 遠程通信、板卡方式、網絡節(jié)點方式、適配器方式、DDE方式、OPC方式等。     對于采用不同協(xié)議通信的I/O設備，力控提供具有針對性的I/O驅動程序，實時數(shù)據庫借助I/O驅動程序對I/O設備執(zhí)行數(shù)據的采集與回送。實時數(shù)據庫與I/O驅動程序構成服務器/客戶結構模式。一臺運行實時數(shù)據庫的計算機通過若干I/O驅動程序可同時連接任意多臺I/O設備。無論對于哪種設備，都需要確切知道設備及該點的物理通道的編址方法(必要時質詢制造廠。     I/O設備配置完成后，能在瀏覽器的目錄樹列出I/O

29、設備的設備數(shù)據源，此后，即可以使用配置過的設備名稱進行數(shù)據連接。系統(tǒng)投入運行時，力控通過內部管理程序自動啟動相應的I/O驅動程序執(zhí)行與I/O設備的實時數(shù)據交換。 運行時I/O驅動程序具備動態(tài)打開/關閉設備、故障恢復等功能，保證了通訊的可靠性。 2.2.14 外部接口及通信     在很多情況下，為了解決異構環(huán)境下不同系統(tǒng)之間的通信，用戶需要力控與其他第三方廠商提供的應用程序之間進行數(shù)據交換。力控支持目前主流的數(shù)據通信、數(shù)據交換標準，包括：DDE、OPC、ODBC等。 2.2.15 分布式網絡及WWW應用 力控的網絡結構是一種分布式結構。用戶的應用程序可以分散在網絡

30、上的多個服務器，每個服務器分別處理各個監(jiān)控對象的數(shù)據采集、歷史數(shù)據保存、報警處理等，然后運行在其他工作站上的客戶端應用程序，可以通過網絡對這些服務器的數(shù)據進行統(tǒng)一監(jiān)控、管理。 力控的實時數(shù)據庫可以互相訪問，互為服務器和客戶端方式，可以靈活的構成各種網絡架構，靈活的構成B/S和C/S方式網絡，同時網絡之間訪問可以通過串口、MODEM、電臺、 移動GPRS等來互相訪問。 用戶可以從Internet通過IE瀏覽器直接訪問工廠的流程圖，查看工廠的實時生產情況，如查看流程圖界面、分析實時/歷史趨勢、瀏覽生產報表等。 第三章 機械手仿真自動監(jiān)控系統(tǒng)設計3.1 控制要求機械手控制系統(tǒng)包括兩種方式：手動、自動

31、。自動：將“自動/手動”開關置ON，“連續(xù)”置OFF，按下啟動按鈕后，系統(tǒng)完成一個周期的運行，停在初始狀態(tài)，若要繼續(xù)運行，需再次按下啟動按鈕。流程如下：“初始狀態(tài)啟動按鈕下降夾緊延時2秒上升右移下降放松上升左移初始狀態(tài)”連續(xù)：將“自動/手動”和“連續(xù)”開關置ON，按下啟動按鈕后，系統(tǒng)完成一個周期的運行，停在初始狀態(tài)，延時2秒，系統(tǒng)自動進入下一個周期的運行，停止在初始狀。流程如下：“初始狀態(tài)啟動按鈕下降夾緊延時2秒上升右移下降放松上升左移初始狀態(tài)延時2秒下降”。手動：將“自動/手動”開關置OFF，機械手根據不同的命令完成相應的動作，流程如下：初始狀態(tài)“上/下”置OFF下限“夾/緊”置ON“上/下

32、”置ON上限“左/右”置OFF右限“上/下”置OFF下限“夾緊”置OFF“上/下”置ON上限“左/右”置ON左限初始狀態(tài)3.2 開發(fā)過程一個工業(yè)控制項目包括硬件和軟件兩部分。由于這是一個仿真的系統(tǒng),因此不涉及硬件部分,實際運行中不連接下位設備。而僅用力控軟件進行組態(tài)，模擬機械手的工作過程。組態(tài)軟件創(chuàng)建新的工程項目一般過程是：繪制圖形界面、創(chuàng)建數(shù)據庫、配置I/O數(shù)據連接、建立動畫連接、運行及調試。3.2.1 添加新工程在力控®中建立新工程時，首先通過力控的“工程管理器”指定工程的名稱和工作的路徑，不同的工程一定要放在不同的路徑下。 指定工程的名稱和路徑 ，啟動力控的“工程管理器”按“新

33、增應用”按鈕，出現(xiàn)如圖所示：  應用名：所新建的工程的名稱路徑：新建工程的路徑，默認路徑為：C:Program FilesPCAuto說明：對新建工程的描述文字    點擊“確定”按鈕，此時在工程管理器中可以看到添加了一個名為“機械手”的工程，然后再點擊“開發(fā)系統(tǒng)”按鈕，進入力控的組態(tài)界面。3.2.2 創(chuàng)建組態(tài)界面進入力控的開發(fā)系統(tǒng)后，可以為每個工程建立無限數(shù)目的畫面，在每個畫面上可以組態(tài)相互關聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形。這些畫面是由力控開發(fā)系統(tǒng)提供的豐富的圖形對象組成的。開發(fā)系統(tǒng)提供了文本、直線、矩形、圓角矩形、圓形、多邊形等基本圖形對象，同時還提供

34、了增強型按鈕、實時歷史趨勢曲線、實時歷史報警、實時歷史報表等組件。開發(fā)系統(tǒng)還提供了在工程窗口中復制、刪除、對齊、打成組等編輯操作，提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性等操作工具。力控開發(fā)系統(tǒng)提供的上述多種工具和圖形，方便用戶在組態(tài)工程時建立豐富的圖形界面。在這個工程中，簡單的圖形畫面建立步驟如下：第一步：創(chuàng)建新畫面   進入開發(fā)環(huán)境Draw后，首先需要創(chuàng)建一個新窗口。選擇“文件F/新建”命令出現(xiàn)“窗口屬性” 對話框，如圖所示，    輸入流程圖畫面的標題名稱，命名為“主監(jiān)控”。單擊按鈕“背景色”，出現(xiàn)調色板，選擇其中的一種顏色作為窗口背景色。其它的選項可

35、以使用缺省設置。最后單擊“確認”按鈕退出對話框。 第二步：創(chuàng)建圖形對象   現(xiàn)在，在屏幕上有了一個窗口，還應看見Draw的工具箱。 如果想要顯示網格，激活Draw菜單命令“查看/網格”。   首先，我們需要在窗口上畫幾個控制開關和按鈕。從工具箱中選擇“選擇子圖”工具。出現(xiàn)“子圖列表” 對話框，從中選擇一個開關，如下圖所示 ： 工具箱   子圖精靈  可以修改開關的位置及大小。單擊該開關，拖動其邊線修改開關的大小。若要移動該開關的位置，只要把光標定位在開關上，拖動鼠標就可以了，如圖所示：接下來，我們要繪制機械手和其它的畫面，最終效果如下所示：3.2.3 定

36、義I/O設備及創(chuàng)建實時數(shù)據庫在力控中，把需要與力控組態(tài)軟件之間交換數(shù)據的設備或者程序都作為IO設備，IO設備包括：DDE、OPC、PLC、UPS、變頻器、智能儀表、智能模塊、板卡等，這些設備一般通過串口和以太網等方式與上位機交換數(shù)據；只有在定義了IO設備后，力控才能通過數(shù)據庫變量和這些IO設備進行數(shù)據交換。定義IO設備的步驟如下：1. 在Draw導航器中雙擊“I/O設備驅動”項使其展開，在展開項目中選擇“PLC”項并雙擊使其展開，然后繼續(xù)選擇廠商名“MITSUBISHI（三菱）”并雙擊使其展開后，選擇項目“FX系列（編程口）”，如圖所示：  2. 雙擊“FX系列（編程口）”出現(xiàn)如下圖

37、所示的“I/O設備定義”對話框，在“設備名稱”輸入框內鍵入一個為定義的名稱，為了便于記憶，我們輸入“PLC1”（大小寫都可以）。接下來要設置PLC的采集參數(shù)，即“數(shù)據更新周期”和“超時時間”。在“數(shù)據更新周期”輸入框內鍵入200毫秒。  3點擊下一步，設置與設備連接的端口及其它參數(shù)，如下圖所示：設置完畢后點擊完成。在“FX系列（編程口）” 項目下面增加了一項“plc1”。定義好I/O設備后，我們接著創(chuàng)建實時數(shù)據庫。數(shù)據庫DB是整個應用系統(tǒng)的核心，構建分布式應用系統(tǒng)的基礎。它負責整個力控應用系統(tǒng)的實時數(shù)據處理、歷史數(shù)據存儲、統(tǒng)計數(shù)據處理、報警信息處理、數(shù)據服務請求處理。在數(shù)據庫中，我們

38、操縱的對象是點（TAG），實時數(shù)據庫根據點名字典決定數(shù)據庫的結構，分配數(shù)據庫的存儲空間。 在點名字典中，每個點都包含若干參數(shù)。一個點可以包含一些系統(tǒng)預定義的標準點參數(shù)，還可包含若干個用戶自定義參數(shù)。 我們引用點與參數(shù)的形式為“點名.參數(shù)名”。如“TAG1. DESC”表示點TAG1的點描述，“TAG1.PV”表示點TAG1的過程值。 1、創(chuàng)建數(shù)據庫點的步驟： 在Draw導航器中雙擊“實時數(shù)據庫”項使其展開，在展開項目中雙擊“數(shù)據庫組態(tài)”啟動組態(tài)程序DBMANAGER（如果沒有看到導航器窗口，激活Draw菜單命令“查看/導航器”。啟動DBMANAGER后出現(xiàn)如下圖所示的DBMANAGER主窗口。

39、單擊菜單條的“點”選項選擇新建或雙擊單元格，出現(xiàn)“請指定區(qū)域、點類型”向導對話框如圖所示：   然后雙擊該點類型，出現(xiàn)如下圖所示的對話框，在“點名（NAME）”輸入框內鍵入點名“try”。     其它參數(shù)如量程、報警參數(shù)等可以采用系統(tǒng)提供的缺省值。單擊“數(shù)據連接”項，選擇連接設備及其它連接參數(shù)，如下圖所示：定義好所有數(shù)據庫點后，保存退出。由于本工程不必連接下位設備，因此可以省略定義I/O設備和創(chuàng)建實時數(shù)據庫這一步驟，而改為用中間變量代替，本工程所用到的中間變量及含義如下：auto 自動/手動js 夾/松lianxu 連續(xù)/單步lock 保持lr 左/右nstep

40、 狀態(tài)start 啟動t 延時ud 上/下x 機械手水平位移x3 物件水平位移y 機械手垂直位移y2 物件垂直位移zhuan 傳送帶輪子旋轉3.2.4 制作動畫連接 動畫連接是將畫面中的圖形對象與變量之間建立某種關系，當變量的值發(fā)生變化時，在畫面上圖形對象的動畫效果動態(tài)變化方式體現(xiàn)出來。有了變量之后就可以制作動畫連接了。一旦創(chuàng)建了一個圖形對象，給它加上動畫連接就相當于賦予它“生命”，使它動起來。動畫連接使對象按照變量的值改變其大小、顏色、位置等 。例如，一個泵在工作時是紅色，而停止工作時變成綠色。有些動作連接還允許使用邏輯表達式，如：OUT_VALVE=1&&RUN=1表示：O

41、UT_VALVE與RUN這兩個變量的值同時為1時條件成立。下面我們以限位開關的顏色變化組態(tài)為例：雙擊限位開關對象，彈出動畫連接對話框，單擊“條件”按扭，彈出“顏色變化”對話框，填入條件表達式，并選擇值為真或假時的顏色。最后單擊確定，即完成了動畫連接。如下圖所示：接著，為剩余的對象建立動畫連接。3.2.5 創(chuàng)建動作腳本動作腳本是一種基于對象和事件的編程語言，語法采用類BASIC的結構，可以說，每一段腳本都是與某一個對象或觸發(fā)事件緊密關聯(lián)的，利用開發(fā)系統(tǒng)編制完的動作腳本，可以在運行系統(tǒng)中執(zhí)行，運行系統(tǒng)通過腳本對變量、函數(shù)的操作，便可以完成對現(xiàn)場數(shù)據的處理和控制，進行圖形化監(jiān)控。動作腳本往往是與監(jiān)控

42、畫面相關的一些控制，主要有以下類型： 1 窗口腳本：可以在窗口打開時執(zhí)行、關閉時執(zhí)行或者在存在時周期執(zhí)行。 2 應用程序腳本：可以在整個應用啟動時執(zhí)行、關閉時執(zhí)行或者在運行期間周期執(zhí)行。 3 數(shù)據改變腳本：當數(shù)據發(fā)生變化時執(zhí)行。 4 鍵腳本：當按下某一個鍵時執(zhí)行指定動作。 5 條件腳本：當指定的條件發(fā)生時執(zhí)行的動作。創(chuàng)建好動畫連接后還不能正常工作，必須通過動作腳本完成一系列的控制要求，本工程主要用到的動作腳本如下圖：完整的應用程序動作腳本如下：if auto=1 then /自動 if nstep=1&&lock=1&&y>-30 then /下降y=y-

43、1;endifif nstep=1&&y=-30 then nstep=2;endifif nstep=2&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nstep=2&&t=5 thent=0;nstep=3;endifif nstep=3&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nstep=3&&t=5 thent=0;nstep=4;endifif nstep=4&&y<0&&y2<30 then /夾起物件后上升y=y+1;y2=

44、y2+1;endifif nstep=4&&y=0 thennstep=5endifif nstep=5&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nstep=5&&t=5 thent=0;nstep=6;endifif nstep=6&&x<70 then /夾起物件后水平右移x=x+1;endifif nstep=6&&x=70&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nstep=6&&t=5 thent=0;nstep=7;endif

45、if nstep=7&&y>-30&&y2>0 then /夾起物件后下降y2=y2-1;y=y-1;endifif nstep=7&&y=-30&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nstep=7&&t=5 thent=0;nstep=8;endifif nstep=8&&y<0 then /放下物件后上升y=y+1;endifif nstep=8&&y=0&&t<5 then /延時t=t+1;endifif nst

46、ep=8&&t=5 thent=0;nstep=9;endifif nstep=9&&x>0 then /放下物件后水平左移x=x-1;endifif nstep=9&&x=0&&t<10 then /延時if lianxu=0 thenlock=0;endift=t+1;endifif nstep=9&&t=10 thenx3=0;t=0;nstep=1;endifif nstep>=8&&y>=-15&&y<=-1 then /物件跟隨傳送帶移動x3=x3+1;endifif y>=-15&&nstep>=8&&x3<>15 th