《智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用》第四章 - 4.6組態(tài)監(jiān)控技術(shù)

智能制造基礎(chǔ)與應(yīng)用高等職業(yè)教育“十三五”規(guī)劃教材

第四章智能控制基礎(chǔ)第一節(jié)智能控制概述第二節(jié)傳感技術(shù)第三節(jié)可編程控制技術(shù)第四節(jié)變頻調(diào)速控制技術(shù)第五節(jié)工業(yè)人機(jī)界面第六節(jié)組態(tài)監(jiān)控技術(shù)組態(tài)監(jiān)控技術(shù)6

第六節(jié)第四章智能控制基礎(chǔ)組態(tài)監(jiān)控軟件是用于工業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程監(jiān)控的通用應(yīng)用軟件。它具有友好直觀的用戶界面、靈活多樣的組態(tài)方式，是為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的監(jiān)控工具。它的出現(xiàn)為解決自動(dòng)化實(shí)際工程問(wèn)題提供了一種嶄新的方法。它能夠很好的解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問(wèn)題，使用戶能夠根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的任意組態(tài)，最終完成自動(dòng)化控制工程。一、組態(tài)監(jiān)控軟件概述第四章智能控制基礎(chǔ)工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通?？梢苑譃樵O(shè)備層、控制層、監(jiān)控層、管理層四個(gè)層次結(jié)構(gòu)，如圖4-96所示。其中設(shè)備層負(fù)責(zé)將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字或標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)，控制層完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，監(jiān)控層通過(guò)對(duì)多個(gè)控制設(shè)備的集中管理，來(lái)完成監(jiān)控生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程的目的，管理層實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、統(tǒng)計(jì)和查詢。監(jiān)控組態(tài)軟件一般是位于監(jiān)控層的專(zhuān)用軟件，負(fù)責(zé)對(duì)下集中管理控制層，向上連接管理層，是企業(yè)生產(chǎn)信息化的重要組成部分。第四章智能控制基礎(chǔ)1.組態(tài)（Configuration）為模塊化任意組合，⑴延續(xù)性和可擴(kuò)充性⑵封裝性⑶通用性，2.組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能：（1）強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能。（2）良好的開(kāi)放性。(3)豐富的功能模塊。（4）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)。（5）可編程的命令語(yǔ)言。（6）周密的系統(tǒng)安全防范，（7）仿真功能．第四章智能控制基礎(chǔ)3.組態(tài)軟件的使用組態(tài)軟件就是為用戶提供一個(gè)簡(jiǎn)捷的操作平臺(tái)，在此平臺(tái)上，用戶只需做一些簡(jiǎn)單的二次開(kāi)發(fā)就可達(dá)到使用要求，就像搭積木一樣，可以任意組合，每個(gè)積木是一個(gè)黑匣子，我們稱為對(duì)象，通過(guò)對(duì)該對(duì)象的屬性和事件進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程，快速構(gòu)建滿足用戶要求的工控監(jiān)控系統(tǒng)。即可實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目的監(jiān)視和控制功能。在組態(tài)軟件中只要做三步簡(jiǎn)單的操作：第一步建立一個(gè)過(guò)程連接到儀表數(shù)據(jù)的PLC；第二步定義一個(gè)變量到該過(guò)程連接；第三步建立一個(gè)顯示域顯示該連接的變量數(shù)據(jù)。第四章智能控制基礎(chǔ)4.當(dāng)前的組態(tài)軟件：全國(guó)自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證（即ASEA）指定的組態(tài)軟件有iFix、WinCC、Intouch、KingView、LabWindowsCVI五種。二、力控組態(tài)軟件力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，1.力控組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)力控監(jiān)控組態(tài)軟件基本的程序及組件包括：工程管理器、人機(jī)界面VIEW、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)DB、I/O驅(qū)動(dòng)程序、控制策略生成器以及各種數(shù)據(jù)服務(wù)及擴(kuò)展組件，其中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)的核心，圖4-98為組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)圖第四章智能控制基礎(chǔ)2.系統(tǒng)要求（1）硬件配置（2）軟件要求（3）硬件加密鎖第四章智能控制基礎(chǔ)3.使用組態(tài)軟件的一般步驟組態(tài)軟件創(chuàng)建新的工程項(xiàng)目的一般過(guò)程是：繪制圖形界面、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)、配置I/O設(shè)備并進(jìn)行I/O數(shù)據(jù)連接、建立動(dòng)畫(huà)連接、運(yùn)行及調(diào)試。組態(tài)一般步驟：⑴將開(kāi)發(fā)的工業(yè)控制項(xiàng)目中所有I/O點(diǎn)的參數(shù)收集齊全，并填寫(xiě)表格。⑵搞清楚所使用的I/O設(shè)備的生產(chǎn)商、種類(lèi)、型號(hào)，使用的通訊接口類(lèi)型、采用的通訊協(xié)議，以便在定義I/O設(shè)備時(shí)做出準(zhǔn)確選擇設(shè)備包括PLC、板卡、模塊、智能儀表等等。⑶將所有I/O點(diǎn)的I/O標(biāo)識(shí)收集齊全，并填寫(xiě)表格，I/O標(biāo)識(shí)是唯一地確定一個(gè)I/O點(diǎn)的關(guān)鍵字，組態(tài)軟件通過(guò)向I/O設(shè)備發(fā)出I/O標(biāo)識(shí)來(lái)請(qǐng)求其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。在大多數(shù)情況下I/O標(biāo)識(shí)是I/O點(diǎn)的地址或位號(hào)名稱。第四章智能控制基礎(chǔ)三、創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單工程實(shí)例化學(xué)液體存儲(chǔ)罐控制組態(tài)仿真如圖所示，存儲(chǔ)罐液面的實(shí)時(shí)高度、入口閥門(mén)、出口閥門(mén)、啟動(dòng)和停止兩個(gè)按鈕；有1個(gè)工藝，為罐中液體的配方。第四章智能控制基礎(chǔ)1.項(xiàng)目分析工業(yè)控制中一個(gè)項(xiàng)目總的要求可分為4個(gè)部分，即控制現(xiàn)場(chǎng)及工藝，執(zhí)行部件及控制點(diǎn)數(shù)，控制設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)模擬和監(jiān)控。2.項(xiàng)目創(chuàng)建（1）啟動(dòng)力控工程管理器，出現(xiàn)工程管理器窗口如圖4-100所示。第四章智能控制基礎(chǔ)（2）單擊“新增應(yīng)用”按鈕，創(chuàng)建一個(gè)新的工程。出現(xiàn)如圖4-101所示的應(yīng)用定義對(duì)話框（3）單擊“開(kāi)發(fā)系統(tǒng)”按鈕進(jìn)入開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。即進(jìn)入圖4-102所示的液位平衡項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)窗口。第四章智能控制基礎(chǔ)第四章智能控制基礎(chǔ)3.環(huán)境開(kāi)發(fā)（1）創(chuàng)建窗口選擇菜單命令“文件[F]/新建”，出現(xiàn)如圖4-103所示的“窗口屬性”對(duì)話框。第四章智能控制基礎(chǔ)（2）創(chuàng)建圖形對(duì)象（3）（4）文本、按鈕制作第四章智能控制基礎(chǔ)（5）定義I/O設(shè)備1）在導(dǎo)航器中選擇“I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)”項(xiàng)使其展開(kāi)，在展開(kāi)項(xiàng)目中選擇“PLC”項(xiàng)并雙擊使其展開(kāi)，選擇項(xiàng)目“仿真PLC”下的“Simulator（仿真PLC）”。如圖4-106所示。第四章智能控制基礎(chǔ)2）雙擊項(xiàng)目“Simulator（仿真PLC）”出現(xiàn)“設(shè)備定義向?qū)А睂?duì)話框，如圖4-107。在“設(shè)備名稱”輸入框內(nèi)鍵入自定義的名稱，命名為“PLC1”（不區(qū)分大小寫(xiě)）?！皵?shù)據(jù)更新周期”可以1000毫秒。即I/O驅(qū)動(dòng)程序向數(shù)據(jù)庫(kù)提供更新的數(shù)據(jù)的周期。第四章智能控制基礎(chǔ)4，數(shù)據(jù)庫(kù)雙擊圖4-102中“數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)”選項(xiàng)，出現(xiàn)如圖（5-108）所示的窗口。根據(jù)以上工藝需求，定義4個(gè)點(diǎn)參數(shù)：（1）反映存儲(chǔ)罐的液位模擬I/O點(diǎn)，命名為“YW”。（2）入口閥門(mén)的狀態(tài)為數(shù)字I/O點(diǎn)，命名為為“IN1”。（3）反映出口閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的數(shù)字I/O點(diǎn)，命名為“OUT1”。（4）控制整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止的開(kāi)關(guān)量，命名為“RUN”。第四章智能控制基礎(chǔ)下面進(jìn)行數(shù)據(jù)連接。1）啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)程序DBManager，雙擊點(diǎn)“YW”，再單擊“數(shù)據(jù)連接”，出現(xiàn)如圖4-109所示對(duì)話框。2）在“定義I/O設(shè)備”下拉框中選擇設(shè)備“PLC1”，再單擊“增加”按鈕，出現(xiàn)如圖4－110所示數(shù)據(jù)連接生成器對(duì)話框。第四章智能控制基礎(chǔ)3）雙擊“IN1”，再單擊打開(kāi)“數(shù)據(jù)連接”頁(yè)，建立數(shù)據(jù)連接。4)用同樣的方法為點(diǎn)OUT1和RUN創(chuàng)建PLC1下的數(shù)據(jù)連接，它們的“選擇區(qū)域”分別選擇“DI（數(shù)字輸入?yún)^(qū)）”和“DO（數(shù)字輸出區(qū)）”，“通道號(hào)”分別指定為“1”和“0”，最后的對(duì)話框形式第四章智能控制基礎(chǔ)5.動(dòng)畫(huà)連接1）閥門(mén)動(dòng)畫(huà)連接雙擊入口閥門(mén)對(duì)象，出現(xiàn)圖4－113動(dòng)畫(huà)連接對(duì)話框。第四章智能控制基礎(chǔ)要讓入口閥門(mén)按一個(gè)狀態(tài)值來(lái)改變顏色。選用連接“顏色變化-條件”。單擊“條件”按鈕，出現(xiàn)圖4－114所示的對(duì)話框。在對(duì)話框：?jiǎn)螕簟白兞窟x擇”按鈕，展開(kāi)“本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)”項(xiàng)，然后選擇點(diǎn)名“IN1”在右邊的參數(shù)列表中選擇“PV”參數(shù)，見(jiàn)圖4-115所示。第四章智能控制基礎(chǔ)然后單擊“選擇”按鈕，“顏色變化”對(duì)話框“條件表達(dá)式”項(xiàng)中自動(dòng)加入了變量名“IN1.PV”，在該表達(dá)式后輸入“==1”,使最后的表達(dá)式為：“IN1.PV==1”，如圖4-116所示2）液位動(dòng)畫(huà)連接首先來(lái)處理液位值的顯示。選中存儲(chǔ)罐下面的磅符號(hào)“###.###”后雙擊鼠標(biāo)左鍵，第四章智能控制基礎(chǔ)選中存儲(chǔ)罐后雙擊鼠標(biāo)左鍵，出現(xiàn)圖4－113所示動(dòng)畫(huà)連接對(duì)話框，選用連接“百分比填充-垂直”。單擊“垂直”按鈕，彈出圖4－118百分比填充對(duì)話框，在“表達(dá)式”項(xiàng)內(nèi)鍵入“YW.PV”：如果值為0，存儲(chǔ)罐將填充0%即全空；如果值為100，存儲(chǔ)罐將是全滿的；如果值為50，將是半滿。第四章智能控制基礎(chǔ)3）按鈕動(dòng)畫(huà)連接選中按鈕后雙擊鼠標(biāo)左鍵，出現(xiàn)動(dòng)畫(huà)連接對(duì)話框，如圖4-119所示。選用連接“觸敏動(dòng)作/左鍵動(dòng)作”。單擊“左鍵動(dòng)作”按鈕，彈出腳本編輯器：在開(kāi)始按鈕的“按下鼠標(biāo)”事件的腳本編輯器里輸入“RUN.PV=1；”。這個(gè)設(shè)置表示，當(dāng)鼠標(biāo)按下“開(kāi)始”按鈕后，變量RUN.PV的值被設(shè)置為1。在停止按鈕的“按下鼠標(biāo)”事件的腳本編輯器里輸入“RUN.PV=0；”。這個(gè)設(shè)置表示，當(dāng)鼠標(biāo)按下“停止”按鈕后，變量RUN.PV的值被設(shè)置為0。加入腳本程序：IFRUN.PV==1THENIN1.PV=1;OUT1.PV=0;IFYW.PV>40THENOUT1.PV=1;ENDIFENDIFIFRUN.PV==0THENIN1.PV=0;OUT1.PV=0;ENDIF第四章智能控制基礎(chǔ)6.運(yùn)行保存所有組態(tài)內(nèi)容，重新啟動(dòng)力控R工程管理器，選擇工程“液位平衡”，然后單擊“進(jìn)入運(yùn)行”按鈕運(yùn)行系統(tǒng)。在運(yùn)行畫(huà)面的菜單中選擇“文件（F）/打開(kāi)（O）”，彈出圖4－120選擇窗口對(duì)話框。第四章智能控制基礎(chǔ)選擇“液位平衡”窗口，再按“確定”，出現(xiàn)圖4－121所示運(yùn)行過(guò)程。在畫(huà)面上單擊“開(kāi)始”按鈕，您會(huì)看到閥門(mén)打開(kāi)，存儲(chǔ)罐開(kāi)始被注入；一旦存儲(chǔ)罐即將被注滿，它會(huì)自動(dòng)排放，然后重復(fù)以上過(guò)程。您可以在任何時(shí)候單擊“停止”按鈕來(lái)中止這個(gè)過(guò)程。第四章智能控制基礎(chǔ)7.創(chuàng)建實(shí)時(shí)趨勢(shì)實(shí)時(shí)趨勢(shì)是根據(jù)變量數(shù)值的實(shí)時(shí)變化生成的曲線。（1）制作按鈕在主畫(huà)面‘反應(yīng)監(jiān)控中心’中創(chuàng)建一個(gè)“觀察實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線”按鈕。按以上制作按鈕的方法。（2）創(chuàng)建窗口創(chuàng)建一個(gè)新的‘實(shí)時(shí)趨勢(shì)窗口’，方法是：點(diǎn)擊工具條中的“創(chuàng)建一個(gè)新文檔”工具條或主菜單中文件/新建或者雙擊導(dǎo)航器中窗口，出現(xiàn)如圖4－103所示的窗口屬性對(duì)話框，在窗口名字中輸入“實(shí)時(shí)趨勢(shì)”，按“確定”鈕，如圖4-122所示。第四章智能控制基礎(chǔ)（3）創(chuàng)建實(shí)時(shí)趨勢(shì)1）在工具箱中選擇“實(shí)時(shí)趨勢(shì)”按鈕或主菜單中插入/實(shí)時(shí)趨勢(shì)，在“實(shí)時(shí)趨勢(shì)”窗口中點(diǎn)擊并拖拽到合適大小后釋放鼠標(biāo)。2）這時(shí)可以象處理普通圖形對(duì)象一樣來(lái)改變實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖的屬性。右擊“實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖”打開(kāi)其“對(duì)像屬性”對(duì)話框，通過(guò)這個(gè)對(duì)話框可以改變實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖的填充顏色、邊線顏色、邊線風(fēng)格等。3）雙擊趨勢(shì)對(duì)象，彈出如圖4－123所示的“實(shí)時(shí)趨勢(shì)組態(tài)”對(duì)話框第四章智能控制基礎(chǔ)分別修改“時(shí)間刻度/刻度數(shù)”為6及“數(shù)值刻度/刻度數(shù)”為4，其他相應(yīng)的值改變?nèi)鐖D4-124所示。第四章智能控制基礎(chǔ)5）改變“表達(dá)式”的值。雙擊筆號(hào)1，打開(kāi)“變量選擇”對(duì)話框，在選項(xiàng)卡“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”中選擇變量yw.pv即可。6）在本窗口中創(chuàng)建一個(gè)“返回按鈕”。保證在畫(huà)面運(yùn)行時(shí)能返回主界面。7）分別插入“液位實(shí)時(shí)趨勢(shì)變化曲線”、“液位高度”、“時(shí)間”三個(gè)文本最終創(chuàng)建的實(shí)時(shí)趨勢(shì)如圖4-125所示。第四章智能控制基礎(chǔ)（4）