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力控组态软件培训 第一章力控ForceControlV6 1 第一节组态界面实例第二节组态软件综述第三节选型与安装第四节组态工程的步骤第五节趋势第六节设备通信设置 第一节组态界面实例 第二节组态软件综述 组态软件 又称组态监控软件系统软件 译自英文SCADA 即SupervisoryControlandDataAcquisition 数据采集与监视控制 它是指一些数据采集与过程控制的专用软件 它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境 使用灵活的组态方式 为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的 通用层次的软件工具 组态软件的应用领域很广 可以应用于电力系统 给水系统 石油 化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域 在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统 RTUSystem RemoteTerminalUnit 第二节组态软件综述 组态软件在国内是一个约定俗成的概念 并没有明确的定义 它可以理解为 组态式监控软件 组态 Configure 的含义是 配置 设定 设置 等意思 是指用户通过类似 搭积木 的简单方式来完成自己所需要的软件功能 而不需要编写计算机程序 也就是所谓的 组态 它有时候也称为 二次开发 组态软件就称为 二次开发平台 监控 SupervisoryControl 即 监视和控制 是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视 控制和管理 第二节组态软件综述 组态软件产生的背景 组态 的概念是伴随着集散型控制系统 DistributedControlSystem简称DCS 的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的 在工业控制技术不断发展和应用的过程中 PC 包括工控机 相比以前的专用系统具有的优势日趋明显 这些优势主要体现在 PC技术保持了较快的发展速度 各种相关技术已经成熟 由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本 PC的软件资源和硬件资丰富 软件之间的互操作性强 基于PC的控制系统易于学习和使用 可以容易地得到技术方面的支持 在PC技术向工业控制领域的渗透中 组态软件占据着非常特殊而且重要的地位 第二节组态软件综述 组态软件特点随着工业自动化水平的迅速提高 计算机在工业领域的广泛应用 人们对工业自动化的要求越来越高 种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用 使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求 在开发传统的工业控制软件时 当工业被控对象一旦有变动 就必须修改其控制系统的源程序 导致其开发周期长 已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低 导致它的价格非常昂贵 在修改工控软件的源程序时 倘若原来的编程人员因工作变动而离去时 则必须同其他人员或新手进行源程序的修改 因而更是相当困难 通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法 因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题 使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态 完成最终的自动化控制工程 第二节组态软件综述 组态 Configuration 为模块化任意组合 通用组态软件主要特点 延续性和可扩充性 用通用组态软件开发的应用程序 当现场 包括硬件设备或系统结构 或用户需求发生改变时 不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级 封装性 易学易用 通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来 对于用户 不需掌握太多的编程语言技术 甚至不需要编程技术 就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能 通用性 每个用户根据工程实际情况 利用通用组态软件提供的底层设备 PLC 智能仪表 智能模块 板卡 变频器等 的I ODriver 开放式的数据库和画面制作工具 就能完成一个具有动画效果 实时数据处理 历史数据和曲线并存 具有多媒体功能和网络功能的工程 不受行业限制 第二节组态软件综述 组态软件通常有以下几方面的功能 1 强大的界面显示组态功能 目前 工控组态软件大都运行于Windows环境下 充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点 可视化的m风格界面 丰富的工具栏 操作人员可以直接进人开发状态 节省时间 丰富的图形控仵和工况图库 既提供所需的组件 又是界面制作向导 提供给用户丰富的作图工具 可随心所欲地绘制出各种工业界面 并可任意编辑 从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来 丰富的动画连接方式 如隐含 闪烁 移动等等 使界面生动 直观 2 良好的开放性 社会化的大生产 使得系统构成的全部软硬仵不可能出自一家公司的产品 异构 是当今控制系统的主要特点之一 开放性是指组态软件能与多种通信协议互联 支持多种硬仵设各 开放性是衡量一个组态软件好坏的重要指标 组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信 向上能与管理层通信 实现上位机与下位机的双向通信 第二节组态软件综述 3 丰富的功能模块 提供丰富的控潲功能库 满足用户的测控要求和现场荽求 利用各种功能模块 完成实时监控产生功能报表业示历史曲线 实时曲线 提侠报警等功能 使系统具有良好的人机界面 易于操作 系统既叫适用于单机集中式控制 DCS分布式控制 也可以是带远程遇信能力的远程测控系统 4 强大的数据库 配有实时数据库 可存储各种数据 如模拟量 离散童 字符型等 实现与外部设备的数据交换 5 可编程的命令语言 有可编程的命令语言 使用户可根据自己的需要编鸾程序 蹭强图形界面 6 周密的系统安全防范 对不同的操作者 赋予不同的操作权眼 保证整个系统的安全可靠运行 7 仿真功能 捉供强大的仿真功能使系统并行设计 从而缩短开发周期 第二节组态软件综述 典型的计算机控制系统通常可以分为设备层 控制层 监控层 管理层四个层次结构 其中设备层负责将物理信号转换成数字或标准的模拟信号 控制层完成对现场工艺过程的实时监测与控制 监控层通过对多个控制设备的集中管理 来完成监控生产运行过程的目的 管理层实现对生产数据进行管理 统计和查询 监控组态软件一般是位于监控层的专用软件 负责对下集中管理控制层 向上连接管理层 是企业生产信息化的重要组成部分 第二节组态软件综述 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 便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能 比如在分布式网络应用中 所有应用 例如趋势曲线 报警等 对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同 通过 组态 的方式可以大大缩短了自动化工程师的系统集成的时间 提高了集成效率 力控监控组态软件基本的程序及组件包括 工程管理器 人机界面VIEW 实时数据库DB I O驱动程序 控制策略生成器以及各种数据服务及扩展组件 其中实时数据库是系统的核心 图为组态软件结构图 第二节选型及安装 2 1选型说明力控通用监控组态软件的正式发行企业版分为开发版和运行版 软件是根据点数进行计价的 点数是指实际监控的外部I O设备参数的个数 即软件内部的实时数据库DB中I O连接项的个数 软件内部的中间变量 间接变量等不计点 力控演示版的开发版和运行版分别有64点的限制 完全免费的不限点数的开发版可以直接咨询三维力控销售部和各地办事处 索要注册号即可以使用 力控正式发行的开发版没有点数和时间的限制 购买软件时 开发版随运行版免费赠送 运行版分为通用监控版 WWW网络版等 1 力控的运行版本1 通用监控版运行在单台PC上完成监控 该版本不包括扩展组件 2 标准网络版由2套通用监控版软件通过以太网可以构成标准的服务器 客户端应用模式 标准服务器端只授权5客户使用 客户端在5个客户端的基础上可增加10 20 50 无限客户端 3 WWW网络版用标准的IE浏览器作为 瘦 客户端 在Internet Intranet上来监控WWW服务器的上的数据 瘦客户端在5个客户端的基础上可增加10 20 50 无限客户端 2 扩展组件包括PC控制策略程序 GPRS组件 数据库ODBC通讯组件 CommServer通讯组件 DataServer数据转发组件 远程数据库历史备份程序等组件 3 3系统要求3 3 1硬件配置目前市面上流行的机型完全满足力控的运行要求 推荐配置如下 CPU Pentium R 4CPU2 0GHz以上 内存 512M以上 显示器 VGA SVGA以及支持桌面操作系统的图形适配器 显示256色以上 并行口或USB口 安装产品授权的加密锁 3 3 2软件要求软件没有经过授权 也可以开发和运行 但有如下限制 数据库连接项支持64点 运行系统在线运行时间是1小时 软件支持的操作系统 WINNT4 0 补丁6 WIN2000 WINXP WIN2003 3 3 3硬件加密锁软件是通过硬件加密锁进行授权 软件经过授权后可以长时间运行 产品提供的加密锁包括 并口硬件加密锁和USB口硬件加密锁 硬件加密锁使用前必须安装驱动程序 安装并口硬件加密锁步骤 在安装加密锁前应关闭计算机电源和外围设备 第二章创建一个简单工程 2 1力控组态软件组成2 2创建简单工程2 3创建图形对象2 4动画连接2 5运行2 6创建实时趋势2 7创建历史报表 第2章创建一个简单工程 2 1创建简单工程 一 工程总体概况 工业控制中一个项目总的要求可分为5个部分 即控制现场及工艺 执行部件及控制点数 控制设备 现场模拟和监控 数据库 应用实例 存储罐液面的实时高度 入口阀门 出口阀门 启动和停止两个按钮 有1个工艺 为罐中液体的配方 化学液体存储罐控制组态仿真 1 控制现场及工艺 控制现场及工艺是在开发工业控制项目和学习组态软件使用时首要掌握的内容 需要控制的现场是多种多样的 控制内容 控制方式各不相同 工艺要求各异 控制对象不一样 精度要求也不同 在本例中 有5个控制点 为存储罐液面的实时高度 入口阀门 出口阀门 启动和停止两个按钮 有1个工艺 为罐中液体的配方 5个点中入口阀门和出口阀门用电磁阀控制 液面的实时高度用高精度液位传感器检测 两个按钮用常用的机械按钮 5个点用4个变量 即反映存储罐的液位模拟量 入口阀门的状态为数字量 反映出口阀门开关状态的数字量 控制整个系统的启动与停止的开关量 2 执行部件及控制点数 主要考虑设备的稳定性 可靠性和性价比 入口阀门和出口阀门用电磁阀控制 液面的实时高度用高精度液位传感器检测 具体驱动控制电磁阀和检测两个按钮的开关状态用一台PLC 可编程控制器 来实现 即PLC的输出端用两个点接电磁阀 用两个输入点接两个按钮 PLC的串行线与一台工业PC机相连 用A D转换模块 或用PLC自带的A D转换单元 将传感器数据输入到工业PC机 由此可见 工业PC机与执行部件之间还要各种板卡 模块 PLC等作为桥梁才能组成一个完整的控制工程 3 控制设备 4 现场模拟和监控 可以用软件将现场情况在工业PC机中模拟出来 例如 在存储罐的液体控制项目中 可以设计两个按键代替实际的启动和停止开关 再设计出一个存储罐和两个阀门 当用鼠标单击开始按键时入口阀门不断地向一个空的存储罐内注入某种液体 当存储罐的液位快满时 入口阀门自动关闭 同时出口阀门自动打开 将存储罐内的液体排放到下游 当存储罐的液位快空时 出口阀门自动关闭 入口阀门打开 又开始向快空的存储罐内注入液体 过程如此反复进行 同时将液位的变化用数字显示出来 在实际控制过程中用一台PLC来实现控制 在仿真时 整个逻辑的控制过程都是用一台仿真PLC 可编程控制器 来实现的 仿真PLC是一个力控的仿真软件 它除了采集储液罐的液位数据 还能判断什么时候应该打开或关闭哪一个阀门 要在计算机屏幕上看到整个系统的运行 实现控制整个系统的启动与停止 二 使用组态软件的一般步骤 组态软件创建新的工程项目的一般过程是 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 组态一般步骤 将开发的工业控制项目中所有I O点的参数收集齐全 并填写表格 搞清楚所使用的I O设备的生产商 种类 型号 使用的通讯接口类型 采用的通讯协议 以便在定义I O设备时做出准确选择设备包括PLC 板卡 模块 智能仪表等等 将所有I O点的I O标识收集齐全 并填写表格 I O标识是唯一地确定一个I O点的关键字 组态软件通过向I O设备发出I O标识来请求其对应的数据 在大多数情况下I O标识是I O点的地址或位号名称 根据工艺过程绘制 设计画面结构和画面草图 按照第1步统计出的表格 建立实时数据库 正确组态各种变量参数 根据第1步和第3步的统计结果 在实时数据库中建立实时数据库变量与I O点的一一对应关系 即定义数据连接 根据第4步的画面结构和画面草图 组态每一幅静态的操作画面 主要是绘图 将操作画面中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系 规定动画属性和幅度 对组态内容进行分段和总体调试 系统投入运行 1 启动力控工程管理器 出现工程管理器窗口 三 创建第一个简单工程实例 2 单击 新增应用 按钮 创建一个新的工程 出现如图2 2所示的应用定义对话框 在 应用名 输入框内输入要创建的应用程序的名称 不妨命名为 液位平衡 在 路径 输入框内输入应用程序的路径 或者单击 按钮创建路径 最后单击 确认 按钮返回 应用程序列表增加了 液位平衡 即创建了液位平衡项目 同时也是液位平衡项目的开发窗口 3 单击 开发系统 按钮进入开发系统 即进入图2 3所示的液位平衡项目的开发窗口 2 2开发环境 开发系统 Draw 界面运行系统 View 和数据库系统 DB 都是组态软件的基本组成部分 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 2 3创建窗口 选择菜单命令 文件 F 新建 出现如图2 13所示的 窗口属性 对话框 2 4创建图形对象 在开发系统 Draw 导航器中 见图2 3 双击 子图 出现图2 14子图列表对话框 单击子图前面的 号展开子目录 图2 15 在子目录中选 罐 所有的罐显示在窗口中 选457号 双击457号罐就出现在作图窗口中 同理可选 管道 所有的 管道 显示在窗口中 分别选481号和482号 双击就出现在作图窗口中 同理可选 阀门 所有的 阀门 显示在窗口中 分别选521号作入口阀门选530号作出口阀门 双击就出现在作图窗口中 同理可选 传感器 所有的 传感器 显示在窗口中 分别选633号 双击就出现在作图窗口中 文本制作 创建一个显示存储罐液位高度的文本域和一些说明文字 选择工具箱 文本 工具 把鼠标移动到存储罐下面 单击一下 这个操作定位 文本 工具 输入 然后按回车键结束了第一个字符串 然后您可以输入另外几个字符串 入口阀门 出口阀门 和 存储罐液位 把 反应监控中心 和符号 移动到存储罐的上面 把字符串 入口阀门 和 出口阀门 分别移动到入口阀门和出口阀门图形上面 按钮制作 创建的按钮上有一个标志 Text 文本 选定这个按钮 单击鼠标右键 弹出右键菜单 选择 对象属性 A 弹出 按钮属性 对话框 在其中的 新文字 项中输入 开始 然后选择 确认 键确认 用同样的方法继续创建 停止 按钮 2 2 3定义I O设备 1 在导航器中选择 I O设备驱动 项使其展开 在展开项目中选择 PLC 项并双击使其展开 选择项目 仿真PLC 下的 Simulator 仿真PLC 2 双击项目 Simulator 仿真PLC 出现 设备定义向导 对话框 如图2 8 在 设备名称 输入框内键入自定义的名称 命名为 PLC1 不区分大小写 数据更新周期 可以1000毫秒 即I O驱动程序向数据库提供更新的数据的周期 2 2 1数据库概述 双击图2 3中 数据库组态 选项 出现如图 最小化 所示的窗口 根据以上工艺需求 定义4个点参数 1 反映存储罐的液位模拟I O点 点的名称定为 YW 2 入口阀门的状态为数字I O点 点名定为 IN1 3 反映出口阀门开关状态的数字I O点 命名为 OUT1 4 控制整个系统的启动与停止的开关量 命名为 RUN 2 2 4数据连接 1 启动数据库组态程序DBManager 双击点 YW 再单击 数据连接 出现如图2 9所示对话框 2 在 定义I O设备 下拉框中选择设备 PLC1 再单击 增加 按钮 出现如图2 10所示数据连接生成器对话框 3 双击 IN1 再单击打开 数据连接 页 建立数据连接 单击 增加 按钮 出现图2 11所示数据连接生成器对话框 在 选择区域 下拉列表中选择 DI 数字输入区 通道号 指定为 0 4 用同样的方法为点OUT1和RUN创建PLC1下的数据连接 它们的 选择区域 分别选择 DI 数字输入区 和 DO 数字输出区 通道号 分别指定为 1 和 0 最后的对话框形式如图2 12所示 2 5动画连接 1 阀门动画连接双击入口阀门对象 出现图2 17动画连接对话框 要让入口阀门按一个状态值来改变颜色 选用连接 颜色变化 条件 单击 条件 按钮 出现图2 18所示的对话框 在对话框 单击 变量选择 按钮 展开 本地数据库 项 然后选择点名 IN1 在右边的参数列表中选择 PV 参数 然后单击 选择 按钮 颜色变化 对话框 条件表达式 项中自动加入了变量名 IN1 PV 在该表达式后输入 1 使最后的表达式为 IN1 PV 1 力控R中的所有名称标识 表达式和脚本程序均不区分大小写 2 液位动画连接 首先来处理液位值的显示 选中存储罐下面的磅符号 后双击鼠标左键 出现图2 17所示动画连接对话框 要让 符号在运行时显示液位值的变化 选用 数值输出 模拟 连接 单击 模拟 按钮出现图2 21所示模拟值输出对话框 在对话框中单击 变量选择 按钮 出现图2 19 选择点名 yw 在右边的参数列表中选择 PV 参数 然后单击 选择 按钮 再单击图2 21中 确认 按钮 设置完成 选中存储罐后双击鼠标左键 出现图2 17所示动画连接对话框 选用连接 百分比填充 垂直 单击 垂直 按钮 弹出图2 22百分比填充对话框 在 表达式 项内键入 YW PV 如果值为0 存储罐将填充0 即全空 如果值为100 存储罐将是全满的 如果值为50 将是半满 2 按钮动画连接 选中按钮后双击鼠标左键 出现动画连接对话框 选用连接 触敏动作 左键动作 单击 左键动作 按钮 弹出脚本编辑器 在开始按钮的 按下鼠标 事件的脚本编辑器里输入 RUN PV 1 这个设置表示 当鼠标按下 开始 按钮后 变量RUN PV的值被设置为1 在停止按钮的 按下鼠标 事件的脚本编辑器里输入 RUN PV 0 这个设置表示 当鼠标按下 停止 按钮后 变量RUN PV的值被设置为0 加入脚本程序 IFRUN PV 1THENIN1 PV 1 OUT1 PV 0 IFYW PV 40THENOUT1 PV 1 ENDIFENDIFIFRUN PV 0THENIN1 PV 0 OUT1 PV 0 ENDIF 2 6运行 保存所有组态内容 重新启动力控R工程管理器 选择工程 液位平衡 然后单击 进入运行 按钮运行系统 在运行画面的菜单中选择 文件 F 打开 O 弹出图2 24选择窗口对话框 选择 液位平衡 窗口 再按 确定 出现图2 25所示运行过程 在画面上单击 开始 按钮 您会看到阀门打开 存储罐开始被注入 一旦存储罐即将被注满 它会自动排放 然后重复以上过程 您可以在任何时候单击 停止 按钮来中止这个过程 2 7创建实时趋势 1 制作按钮 在主画面