基于组态王的监控管理系统的开发毕业论文

1、本科生毕业论文（设计）题 目： 基于组态王的监控管理系统的开发 学 院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 i基于组态王的监控管理系统的开发摘 要随着工业自动化水平的迅速提高，计算机广泛的应用于工业领域中。人们对工业自动化 越来越高的 要求 及其 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。界面和通讯是火电厂监控系统的两个重要组成部分，良好的组态软件可将界面和通讯有机结合，以达到监控真实机组运行的目的。木文论述了界面组态软件的整体框架和设计方法。本系统通过动态直观的现场状态显示界面，方便快捷的对现场情况进行监控，使系统动态的跟随现

2、场条件而变化，降低了对操作人员的技术要求，完善了控制过程，使得控制更加的自动化，并且避开了一些危险的动作。为了实现更好的监控，本文基于国产组态软件组态王，利用visualbasic 编程和 dde 链接，使显示与控制在计算机上实现，从而得到一个成本低、性能好的监控系统。关键词关键词：图形界面系统；组态王；监控系统iidevelopment of performance&management system based on kingviewabstractwith the industrial automation speedily developed, computers are widely

3、 used in industry. people are requiring more and more to industrial automation and many kinds of control equipment and procedure monitor device are used in industry, which made the conventional industrial control soft cant satisfy all kinds of requirement of the users. the two capital parts of perfo

4、rmance system of thermal power station are interface and communication. the good configuration software can combinate the two parts well to performance the fact system of thermal power station. this paper describes the whole frame and design of configuration software. the system can change state its

5、elf along with following condition and show supervisory control interfaces so it can easily control and supervise the fact system. it also reduces the request of operators, perfects the control procedure, makes control procedure more automatic, and then avoid some dangerous actions. for the sake of

6、better realization to control and supervision, this paper based on domestic configuration software kingview and by using vb programming and dde linkage, display and control are implemented in one computer. thus a low cost and good performance system is obtained.keywords：graphic interface system；king

7、view；performance system1目目 录录摘 要.iabstract.ii第一章 绪论.11.1 过程控制.11.2 组态软件.21.2.1 概述.21.2.2 组态软件的特点.31.3 国产组态软件-组态王.31.4 火电厂监控系统.41.4.1 燃烧系统.51.4.2 汽水系统.51.4.3 电气系统.61.4.4 火电厂计算机监控.6第二章 国产优秀组态软件组态王.82.1 图形及动画功能.92.2 报警功能.102.3 实时曲线和历史曲线.112.4 控件功能.112.5 通讯及其他功能.12第三章 监控系统的设计与开发.143.1 新建组态王工程.143.1.1 创建

8、工程路径.143.1.2 组态王的开发系统.153.2 变量设置.163.2.1 变量的类型.163.2.2 新建变量.163.3 动画制作及动画链接.1923.3.1 汽水系统流程示意图的制作.203.3.2 滑动杆、闪烁、隐含的属性的制作.263.3.3 其他应用.293.4 实时曲线和历史曲线.313.4.1 实时趋势曲线.313.4.2 历史趋势曲线.333.5 点位图.343.6 运行系统.353.6.1 配置运行系统.353.6.2 组态王信息窗口.363.7 小结.37第四章 总结.384.1 本文的主要工作.384.2 设计总结.384.2.1 设计的不足.384.2.2 研究

9、改进.384.3 组态监控系统的发展前景.39致 谢.41参考文献.42附录.431第一章第一章 绪论绪论 本章主要介绍本论文的选题背景、组态软件的现状和发展趋势，及国产组态软件组态王的功能特点，并且简要介绍基于组态王的火电厂监控系统。1.11.1 过程控制过程控制过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、制药、建材等工业生产过程中的自动控制，它是自动化技术的一个极其重要的方面，它的发展与生产过程自身的发展紧密相关，经历了一个由简单到复杂、从低级到高级，并正向纵深发展的过程。生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重

10、要手段，是 20 世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志。从过程控制采用的理论与技术手段来看，可以粗略地把它划为三个阶段:开始到上世纪 70 年代为第一阶段，上世纪 70 年代至 90 年代为第二阶段，上世纪 90 年代为第三阶段的开始。其中 70 年代既是古典控制应用发展的鼎盛时期，又是现代控制应用发展的初期，90 年代初既是现代控制应用发展的繁荣时期，又是高级控制发展的初期。4第一阶段是初级阶段，包括人工控制，以古典控制理论为主要基础，采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、压力和液位进行控制，在诸多控制系统中，以单回路结构、pid 策略为主，同时针对不同的对象与要求

11、，创造了一些专门的控制系统，如:使物料按比例配制的比值控制，克服大滞后的 smith 预估器，克服干扰的前馈控制和串级控制等等，这阶段的主要任务是稳定系统，实现定值控制。这与当时生产水平是相适应的。第二阶段是发展阶段，以现代控制理论为主要基础，以微型计算机和高档仪表为工具，对较复杂的工业过程进行控制。这阶段的建模理论、在线辨识和实时控制已突破前期的形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略，如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制，消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化，满足复杂的工艺要求，提高控制质量。1975 年，世界上第一台分散控

12、制系统在美国 honeywell 公司问世，从而揭开了过程控制崭新的一页。分散控制系统也叫集散控制系统，它综合了计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术，采用多层分级的结构形式，按总体分散、管理集中的原则，完成对工业过程的操作、监视、控制。由于采用了分散的结构和冗余等技术，使系统的可靠2性极高，再加上硬件方面的开放式框架和软件方面的模块化形式，使得它组态、扩展极为方便，还有众多的控制算法(几十至上百种)、较好的人机界面和故障检测报告功能。经过 30 多年的发展，它已日臻完善，在众多的控制系统中，显示出出类拔萃的风范，因此，可以毫不夸张地说，分散控制系统是过程控制发展史上的一个里程碑。第三阶段是

13、高级阶段，随着现场总线控制系统及大批工控自动化组态软件的出现和发展，过程控制正在朝着更加智能化和便捷化的方向发展。1.2 组态软件“组态”的概念是伴随着分布式控制系统 （distributed conctrol system,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。1.2.1 概述在控制系统中使用的各种仪表中，早期的控制仪表是气动 pid（proportion integral and differential coefficient，pid）调节器，后来发展为气动单元组合仪表，20 世纪 50 年代后出现电动单元组合仪表和直接数字控制系统 ddc（direct digi

14、tal control，ddc）。70 年代中期随着微处理器的出现，诞生了第一代 dcs。到目前，dcs 和其他控制设备在全球范围内得到了广泛的应用。由于每一套 dcs 都是比较通用的控制系统，可以应用到很多的领域中，为了使用户在不需要编代码程序的情况下，便可生成适合自己需求的应用系统，每个 dcs 厂商在 dcs 中都预装了系统软件和应用软件，而其中的应用软件，实际上就是组态软件，但一直没有人给出明确的定义，只是将使用这种应用软件设计生成目标应用系统的过程称为“组态（configure）”或“做组态”。因此组态的概念最早来自英文 configuration，含义是使用软件工具对计算机及软件的

15、各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的。监控组态软件是面向监控与数据采集 scada（supervisory control and data acquisition,scada）的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。监控组态软件最早出现时，hmi（human machine interface，hmi）或 mmi(man machine interface，mmi)是其主要内涵，即主要解决人机图形界面问题。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、scada、通信及联网、开放数据接口、对 i/o 设备的广泛支持已经成为它的

16、主要内容。随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。5 在 20 世纪 80 年代末期，由于个人计算机的普及，pc 机开始走上工业监控的历史舞3台，与此同时开始出现基于 pc 总线的各种数据 i/o 板卡，加上软件工业的迅速发展，开始有人研究和开发通用的 pc 监控软件组态软件。世界上第一个把组态软件作为商品进行开发、销售的专业软件公司是美国的 wonderware 公司，它于 80 年代末率先推出第一个商品化监控组态软件 intouch。此后组态软件得到了迅猛发展。组态软件的发展与成长和网络技术的发展普及密不可分。组态软件具有远程监控、数据采集、数据分析、过程控制等强大功能，在自动

17、控制系统中占据主力军的位置，逐步成为工业自动化系统中的灵魂。目前世界上的组态软件有几十种之多，国际上较知名的监控组态软件有：fix.,intouch,wincc,labview,citech 等。国内主要用的是组态王等。1.2.2 组态软件的特点6(1)强大的图形组态功能:组态软件大都以 microsoft windlows 平台作为操作平台，充分利用了 windows 图形功能完备，界面一致性好，易学易用的特点。设计人员可高效快捷地绘制出各种工艺画面，并可方便地进行编辑，使采用 pc 机比以往使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，减少了工控软件开发者的重复工作。丰富的动画连接如“闪烁” 、

18、 “旋转” 、 “填充” 、 “移动”等，使画面生动直观。 (2)脚本语言:从使用脚本语言方面，组态软件均使用脚本语言提供二次开发。脚本语言也称命令语言、控制语言。用户可根据自己需要编写程序。组态软件在脚本语言功能及提供的脚本函数数量上不断提高。 (3)开放式结构:组态软件能与多种通讯协议互联，支持多种硬件设备。既能与低层数据采集设备通讯，也能与管理层通讯。在 scada 应用与通用数据库及用户程序间传送实时、历史数据。 (4)提供多种数据驱动程序:组态软件用于和 i/o 设备通讯，互相交换数据。dde 和opc client 是两个通用的标准 i/o 驱动程序，用来支持 dde 标准和 op

19、c 标准的 i/o 设备通讯。 (5)强大的数据库:组态软件均有一个实时数据库作为整个系统数据处理、数据组织和管理的核心。负责整个应用系统的实时数据处理、历史数据存储、报警处理，完成与过程的双向数据通讯。 (6)丰富的功能模块:组态软件以模块形式挂接在基本模块上，互相独立提高了系统可靠性和可扩展性。利用各种功能模块，完成实时监控、报表生成、实时曲线、历史曲线、提供报警等功能。41.31.3 国产组态软件国产组态软件-组态王组态王近几年国内组态软件市场大部分份额仍被国外几家组态软件占据，如：fix、intouch 等。而这些软件除了在功能完备性，产品包装，市场推广等方面具有一定的优势外，并非所有

20、方面尽善尽美。国产化的组态软件产品也在成为市场上的一支生力军，近年来有一定影响力的产品有组态王，力控，synll，mcgs 等。国内有不少单位，如一些高校，研究所，公司及一些个人正积极的搞组态软件产品的开发。国产化的组态软件具有较强的价格竞争优势，但总的来讲，由于资金来源缺乏，软件工程的组织薄弱，因此软件商品化的程度还比较差。目前国产化组态软件主要使用于一些小型的非重要性的项目应用中。“组态王”组态软件是在流行的微机上建立工业控制对象的人机接口的一种智能软件包，它以 windows98/windowsnt4.0 中文操作系统为其操作平台，充分利用了 windows 的图形功能完备,界面一致性好

21、,易学易用的特点,它使采用微机开发的系统工程比以往的使用专用机开发的工业控制系统更有通用性,大大地减少了工控软件开发者的重复性工作,并可运用微机丰富的软件资源进行开发。组态王可以与一些常用 i/o 设备直接进行通讯.i/o 设备包括:可编程控制器(plc)、智能模块、板卡、智能仪表等等。组态王的驱动程序采用 activex 技术，使通讯程序和组态王构成一个完整的系统，保证运行系统的高效率。为了方便用户使用，组态王中增加了设备配置向导，用户只需要按照安装向导的提示就可以完成 i/o 设备的配置工作。在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序负责与 i/o 设备的实时数据交换。已配置的 i/

22、o 设备在工程浏览器的设备节点中分类列出，用户可以随时查询和修改。组态王与i/o 设备之间的数据交换采用以下五种方式:串行通讯方式，dde 方式，板卡方式，网络节点方式，人机接口卡方式。1.41.4 火电厂监控系统火电厂监控系统2、7 我国的火电厂所使用的能源主要是煤，且主力电厂是凝汽式发电厂。下面就以采用煤粉炉的凝汽式火电厂为例，介绍火力发电厂的生产过程。本文所做的基于组态王的监控系统的开发也是基于此类火电厂而作的。火电厂的生产过程概括地说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。整个过程可以分为三个系统：燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；锅炉产生的蒸

23、汽进入汽轮机，冲动汽轮机的转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械5能变为电能，称为电气系统。1.4.1 燃烧系统燃烧系统由运煤、磨煤、燃烧、风烟、灰渣等系统组成。（1）运煤系统。火电厂的用煤量是很大的，装机容量是 4*30 万 kw 的发电厂，煤耗量按 360g/(kwh)计，每天选用标准煤为 10368(t)。据统计，我国用于发电的煤约占总产量的 1/2，主要靠铁路运输，约占铁路全部运输量的 40。为保证火电厂安全生产，一般要求火电厂储备 10 天以上的用煤量。(2)磨煤系统。将煤运至电厂的储煤场后，经初步筛选处理，用输煤皮带送到锅炉间的原

24、煤仓；煤从原煤仓落入煤斗，由给煤机送入磨煤机磨成煤粉，再经空气预热器来的一次风烘干并带至粗粉分离器；在粗粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制，合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器，使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。(3)燃烧系统。煤粉由可调节的给粉机按锅炉需要送入一次风管，同时由旋风分离器送来的气体（含有约 10左右未能分离出的细煤粉） ，由排粉风机提高压头后作为一次风将进入一次风管的煤粉经喷燃器喷入锅炉炉壁内燃烧。(4)风烟系统。送风机将冷风送到空气预热器加热，加热后的气体一部分经磨煤机、排粉风机进入炉壁，另一部分经喷燃器外侧套筒直接进入炉膛。炉膛内燃烧形成的高温烟气，沿烟道经过热器、省

25、煤机、空气预热器逐渐降温，再经除尘器除去9099（电除尘器可除去 99）的灰尘，经引风机送入烟囱，排向大气。(5)灰渣系统。炉膛内煤粉燃烧后生成的小灰粒，经除尘器收集成细灰排入冲灰沟，燃烧中因结焦形成的大块炉渣，下落到锅炉底部的渣斗内，经碎渣机破碎后也排入冲灰沟，再经灰渣泵将细灰和碎炉渣经冲灰管道排往灰场。1.4.2 汽水系统火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，包括给水系统、循环水系统和补充给水系统。(1)给水系统。由锅炉产生的过热蒸汽沿主蒸汽管道进入汽轮机，高速流动的蒸汽冲动汽轮机叶片转动，带动发电机旋转产生电能。在汽轮机内做功后的蒸汽，其温度和压力大大降

26、低，最后排入凝汽器并被冷却水（循环水）冷却凝结成水（称为凝结水） ，汇集在凝汽器的热水井中。凝结水由凝结水泵低压加热器中加热，再经除氧器除氧并继续加热，最后送入锅炉汽包。6(2)补充给水系统。在汽水循环过程中总难免有汽、水泄露等损失，为维持汽水循环的正常进行，必须不断地向系统补充经过化学处理的软化水，这些补充给水一般补入除氧器或者凝汽器中，即是补充给水系统。(3)循环水系统。为了将汽轮机中做过功后排入凝汽器中的乏汽冷却成水，需由循环水泵从凉水塔抽取大量的冷却水送入凝汽器，冷却水吸收乏汽的热量后再回到凉水塔冷却，冷却水是循环使用的。这就是循环水系统。1.4.3 电气系统发电厂的电气系统，包括发电

27、机、励磁装置、厂用电系统和升压变电站等。发电机的机端电压和电流随着容量的不同而各不相同，额定电压一般在 1020kv 之间，而额定电流可达 20ka 及以上。发电机发出的电能，其中一小部分（约占发电机容量的 4%8%） ，由厂用变压器降低电压后，经厂用配电装置由电缆供给水泵、送风机、磨煤机等各种辅机和电厂照明等用电，称为厂用电（或自用电） ；其余大部分电能，由主变压器升压后，经高压配电装置、输电线路送入电力系统。1.4.4 火电厂计算机监控火力发电厂机组运行的安全性和经济性是电力生产的首要问题。提高火电机组的运行效益，挖掘机组的节能潜力，是节约能源、降低成本、增强竟争力的重要措施。要提高机组的

28、运行效益，必须改善运行监督与分析的方法，切实保证运行人员和管理人员能及时获得准确的信息，以便采取有效措施来消除或减少运行过程中的能量损失。计算机监控技术在电厂中的应用，为指导运行人员提高机组的经济性提供了强有力的工具。随着火电机组不断向大容量、高参数方向发展。 在现代化的电力系统中，借助当今计算机的快速综合处理能力，实施对大电网运行管理的计算机监控，实现对投入系统运行的发电厂进行遥测、遥控、遥信、遥调，并进行统一的调度管理，监视大电网运行，实现电力系统安全经济运行。从 1982 年以来，中国电网调度自动化系统发展迅速，整体功能和设备水平有很大提高，特别是自 90 年代开始，电力调度自动化系统己

29、从 80 年代的封闭式、集中式系统向开放式、分布式的集成系统发展，在保证电网安全、可靠、经济运行方面发挥了重要作用，己成为各级调度部门指挥电网运行不可缺少的重要手段。 目前国内外电厂计算机监控系统多采用国际上流行的分布式开放系统结构，系统软件为多任务实时操作系统，从而保证监控系统结构的合理性、易扩性和可靠性，使其充7分发挥集测量、控制、保护、通信综合自动化的作用。从 20 世纪 60 年代后期，随着国外开展电站计算机监控系统的研制与应用，中国开始在电厂自动化方面应用计算机技术。特别是在 1978 年以后，计算机技术和微处理单片机的应用深入和推广，中国不仅引进国外先进的电站监控系统，而且还自行研

30、制电站计算机监控系统，使中国电站自动化水平有了很大的提高，由电站的单机自动、集中控制己转到全厂计算机监控的综合自动化。近三十年来，中国在火电、水电、核电站实施计算机监控己做了大量工作，并取得很大的进步和成果，电站计算机监控系统在硬件、软件以及功能方而己达到世界先进水平。发电厂计算机监控系统在 20 世纪 80 年代以分布式控制系统结构为主，然而在 20世纪 90 年代则以先进的分布开放式控制系统结构为主。随着发电厂计算机监控系统应用的不断发展和深入研究，发电厂对系统功能提出了更高的要求，这些要求表现在以下方面：高级应用软件的进一步完善和实用化;充分考虑自动化近期的发展方向，包括电站综合自动化、

31、电站无人值守、发电控制与生产管理系统紧密结合。近年来，计算机软硬件技术的飞速发展，特别是 windows nt 操作系统的推出，高性能的系统微机(奔腾代微机)的出现，为新一代电厂计算机监控系统的开发提供了坚实的技术基础。这样基于 windows 平台，采用分布开放式系统结构，集成所有的监控功能，为厂站综合自动化提供完整的有效信急，从而更好地为电站生产和管理服务，全而提高自动化运行和管理水平，提高生产率和经济效益，并有助于提高电网的自动化运行水平和经济水平。因此，使用全分布开放式计算机监控系统将是中国厂站监控技术的发展方向。8第二章第二章 国产优秀组态软件国产优秀组态软件组态王组态王当前，一个学

32、习和应用工控组态软件的热潮正在兴起！基于 pc（pc-based）的自动化以及电子技术的现代化日益受到人们的注意和青睐，并深刻地改变着自动化及电子世界的面貌，而基于 pc 和 windows 的组态软件区别于 c+和 vb 等通用计算机语言，它是一种适合工业和实验室的实时语言，是工程师、科学工作者、教学工作者和工人们的日常工作语言，因此格外受到欢迎，这种语言也可称为工业及实验室实时语言ialtl（industry and laboratory time language），这种语言日益成为高等学校理工类学生必修的语言，正如办公自动化语言 office 是所有大学生必修的语言一样。这种语言本身由

33、 c+和 vb 开发而成，因而层次更高，使用更方便。组态软件具备强大的图形处理、信息处理、通讯、数学运算、数据采集、数据处理和数据存储功能，特别适合于映射工业对象动作和各种特性以及电子信号的图形显示和动画处理，也具备较强的控制功能。相对而言，根据国际电气标准 iec61131-3 规定的 plc 的 5 种语言基于图形的功能块图 fbd（function block diagram）、梯形图 ld(ladder diagram)、顺序功能图sfc(sequential function chart)，基于文本的指令表 il(instruction list)和结构化文本 st(structur

34、ed text)是当今功能最强大的进行逻辑与过程控制的工业实时语言，相对于普通组态软件进行控制时常采用的类 c 和类 basic 语言，plc 语言的可视性和可读性要强得多。据此，某些组态软件将原本属于 plc 的 5 种语言嵌入进来，形成“软 plc”，并支持插在 pc 机 isa 和 pci 插槽中的各类 i/o 卡，这时候的 pc 机或基于 pc 的 ipc 也可称为广义 plc。事实上，当今一些著名的 plc 厂商已经开发出软硬件基于 pc 的完全开放式的 plc 产品。这样，可将组态软件有关控制的职能移交给内置的“软 plc”，而如何进一步完善、加强和应用作为主体的图形显示、动画处理

35、、信息处理和数据存储等功能显得格外迫切，尤其是图形显示和动画处理，即人机界面 hmi 最为重要。组态王工控组态软件是由北京亚控自动化软件科技有限公司开发的基于 windows 98&nt 的大型应用软件，它集控制、数据库、人机界而、网络和图形等技术于一身，包含动态显示、报警、控件、趋势、及网络通信等组件，提供一个友好的用户界面，使用户在不需要编什么程序代码的情况下便可生成自己需要的应用软件。采用了多线程,com 组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。画面的开发和运行是由工程浏览器调用画面制作系统 touchmak 和画面运行系统 touchvew 来完成的。touchvew 从工业

36、控9制对象中采集数据，并记录在实时数据库中。它还负责把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并生成历史数据文件。2.12.1 图形及动画功能图形及动画功能 组态王工具箱中的基本图素：直线、扇形、填充图形（封闭图形，内部可填充色彩，有：椭圆和圆角矩形）、折线、管道、多边形、文本、按钮和点位图，它们均具有图形及动画功能。它们中填充图形类动画连接框如图 1 所表示，其余图素的动画连接框结构相同，只是某些动画属性选项略有差异。 图 1 填充图形类（椭圆和圆角矩形）动画连接框 从图 1 中可知填充类图形（椭圆和圆角矩形）无属性文本色和输出值各选项，而基本图

37、素之一的文本无属性变化中的线属性和填充属性，也无位置与大小变化中的填充、缩放和旋转属性，却有属性文本色和输出值各选项，各对象各有特点。所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。动画连接的引入是设计人机接口的一次突破，它把工程人员从重复的图形编程中解放出来，为工程人员提供了标准的工业控制10图形界面，并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。图形对象与变量之间有丰富的连接类型，给工程人员设计图形界面提供了极大的方便。 “组态王”系统还为部分动画连接的图形对象设置了访问权限，这对于保障系统的安全具有重要的意义。建立动画连接后，根据数据库中变量的变化，图形对象可以按动画连接的要

38、求进行改变。数据库中的变量可以是内存变量，也可以是 i/o 变量。i/o 变量是工业控制过程和科学实验中的各种物理量。若按物理量的数学形态分类有：数字式开关量和连续式物理量；若按物理量的物理形态分类有：开关的通断、位移、速度、加速度、质量、大小、颜色、电压、电流、温度、压力、流量、液位、物质浓度、亮度、酸碱度、种类繁多的化学及生物物理量。这样，工业控制过程和科学实验五彩缤纷的客观世界就可呈现在计算机屏幕上，这是人们梦寐以求的，因为“一幅画可抵得上千言万语”。图形对象可以按动画连接的要求改变颜色、尺寸、位置、填充百分数等，一个图形对象又可以同时定义多个连接。把这些动画连接组合起来，应用程序将呈现

39、出令人难以想象的图形动画效果。2.22.2 报警功能报警功能为保证工业现场安全生产，报警的产生和记录是必不可少的。 “组态王”提供了强有力的报警和事件系统，并且操作方法简单。报警是指当系统中某些量的值超过了所规定的界限时，系统自动产生相应警告信息，表明该量的值已经超限，提醒操作人员。如炼油厂的油品储罐，如果往罐中输油时，如果没有规定油位的上限，系统就产生不了报警，无法有效提醒操作人员，则有可能会造成“冒罐” ，形成危险。有了报警，就可以提示操作人员注意。报警允许操作人员应答。报警的定义窗口如下图 2 所示：组态王中报警的处理方法是：当报警发生时，组态王把这些信息存于内存中的缓冲区中（缓冲区大小

40、可以设置） ，报警在缓冲区中是以先进先出的队列形式存储，所以只有最近的报警在内存中。当缓冲区达到指定数目或记录定时时间到时，系统自动将报警信息进记录。报警的记录可以是文本文件、开放式数据库或打印机。另外，用户可以从人机界面提供的报警窗中查看报警信息。组态王的报警分类主要有：模拟量变量类型的越限报警、偏差报警、变化率报警、报警延时和死区等；离散型变量类型的 1 类型报警、0 类型报警和状态变化报警。报警组是按树状组织的结构，缺省时只有一个根节点，缺省名为 rootnode（可以改成其它名字） 。可以通过报警组定义对话框为这个结构加入多个节点和子节点。11这类似于树状的目录结构，每个子节点报警组下

41、所属的变量，属于该报警组的同时，属于其上一级父节点报警组。 图 2 变量报警定义窗口2.32.3 实时曲线和历史曲线实时曲线和历史曲线组态王的实时数据和历史数据除了在画面中以值输出的方式和以报表形式显示外，还可以曲线形式显示。组态王的曲线有趋势曲线、温控曲线和 x-y 曲线。趋势分析是控制软件必不可少的功能， “组态王”对该功能提供了强有力的支持和简单的控制方法。趋势曲线有实时趋势曲线和历史趋势曲线两种。曲线外形类似于坐标纸，x 轴代表时间，y 轴代表变量值。对于实时趋势曲线最多可显示四条曲线；而历史趋势曲线最多可显示十六条曲线，而一个画面中可定义数量不限的趋势曲线（实时趋势曲线或历史趋势曲线

42、） 。在趋势曲线中工程人员可以规定时间间距，数据的数值范围，网格分辨率，时间坐标数目，数值坐标数目，以及绘制曲线的“笔”的颜色属性。画面程序运行时，实时趋势曲线可以自动卷动，以快速反应变量随时间的变化；历史趋势曲线不能自动卷12动，它一般与功能按钮一起工作，共同完成历史数据的查看工作。这些按钮可以完成翻页、设定时间参数、启动/停止记录、打印曲线图等复杂功能。2.42.4 控件功能控件功能控件实际上是可重用对象，用来执行专门的任务。每个控件实质上都是一个微型程序，但不是一个独立的应用程序，通过控件的属性、方法等控制控件的外观和行为，接受输入并提供输出。组态王的控件 (如棒图、温控曲线、x-y 轴

43、曲线)就是一种微型程序，它们能提供各种属性和丰富的命令语言函数用来完成各种特定的功能。控件在外观上类似于组合图素，工程人员只需把它放在画面上，然后配置控件的属性,进行相应的函数连接，控件就能完成复杂的功能。当所实现的功能由主程序完成时需要制作很复杂的命令语言，或根本无法完成时，可以采用控件。主程序只需要向控件提供输入，而剩下的复杂工作由控件去完成，主程序无需理睬其过程，只要控件提供所需要的结果输出即可。图 3 所示为组态王所支持的棒图控件。图 3 棒图控件总之，使用控件极大地提高工程人员工程开发和工程运行的效率。132.52.5 通讯及其他功能通讯及其他功能组态王可以与一些常用 i/o 设备直

44、接进行通讯.i/o 设备包括:可编程控制器(plc)、智能模块、板卡、智能仪表等等。组态王的驱动程序采用 activex 技术，使通讯程序和组态王构成一个完整的系统，保证运行系统的高效率。为了方便用户使用，组态王中增加了设备配置向导，用户只需要按照安装向导的提示就可以完成 i/o 设备的配置工作。在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序负责与 i/o 设备的实时数据交换。已配置的 i/o 设备在工程浏览器的设备节点中分类列出，用户可以随时查询和修改。组态王与i/o 设备之间的数据交换采用以下五种方式:串行通讯方式，dde 方式，板卡方式，网络节点方式，人机接口卡方式。8 (1)串行通讯

45、方式。这是组态王与 i/o 设备之间最常用的一种数据交换方式。串行通讯方式使用“组态王计算机”的串口，i/o 设备通过 rs-232 串行通讯电缆连接到“组态王计算机”的串口。如果您的计算机拥有多个串口，可以同时与多个 i/o 设备连接。组态王最多可与 64 个串口设备相连。(2)dde 方式。dde(动态数据交换)是 windows 的一个标准的传输协议。通过 dde方式任何 i/o 设备都可以与“组态王计算机”进行数据交换。在此方式下，dde 服务程序可以采用自己方式与 i/o 设备进行数据交换，dde 服务程序与“组态王”采用标准dde 协议进行通讯。(3)板卡方式。板卡类设备直接插在“

46、组态王计算机”的扩展槽内， “组态王计算机”通过访问板卡的 i/o 地址直接与其进行数据交换。(4)网络节点方式。i/o 设备作为一个网络节点与“组态王计算机”进行数据交换。i/o 设备与“组态王计算机”之间通过 tcp/ip 的网络连接。采用此方式的 i/o 设备多数为其它计算机。(5)人机接口卡方式。某些厂家的可编程控制器(plc)在与计算机进行数据交换时，要求在计算机中安装一个特殊的人机接口的板卡，板卡与可编程控制器( plc)之间采用专门的通讯协议进行通讯。 “组态王计算机”通过人机接口卡实现与 i/o 设备之间的数据交换。人机接口卡和连接电缆由 plc 生产厂家提供。使用人机接口卡可

47、以与一个 plc 连接，也可以与一个 plc 的网络连接。此外，组态王还提供驱动程序开发软件包，用户可使用此软件包编制自己系统所需的驱动程序。并且提供内容丰富的图库功能，在制作系统时可大大提供工作的效率。网络功能也是组态王的一大特殊之一， “组态王”可运行在基于 internet 网络结构和tcp/ip 网络协议上网，在此网络中，直接参与现场控制的 pc 机作为网络服务器，其它站14点作为网络客户机，它可共享服务器中的数据。在此就不对组态王的诸多功能进行一一赘述了。第三章第三章 监控系统的设计与开发监控系统的设计与开发建立一个新的组态王工程的一般过程是：1.设计图形界面（定义画面）2.定义设备

48、3.构造数据库（定义变量）4.建立动画连接5.运行和调试需要说明的是，这五个步骤并不是完全独立的，事实上，这四个部分常常是交错进行的。下面将分别加以介绍：3.13.1 新建组态王工程新建组态王工程3.1.1 创建工程路径启动“组态王”工程管理器（projmanager） ，选择菜单“文件新建工程”或单击“新建”按钮，弹出如图 4 所示。15图 4 组态王工程管理器按照新建工程向导一步步的建立一个新的工程路径，到向导三时，出现如下画面，如图 5 所示。图 5 新建工程向导在“工程名称”文本框中输入新建工程的名称，名称有效长度小于 32 个字符。在“工程描述”中输入对新建工程的描述文本，描述文本有

49、效长度小于 40 个字符。新建工程的路径是向导二中指定的路径，在该路径下会以工程名称为目录建立一个文件夹。完成后弹出“是否将新建的工程设为组态王当前工程”对话框，点击“是” ，把新建工程设定为组态王当前工程。163.1.2 组态王的开发系统组态王主要有工程浏览器、开发系统和运行系统组成。其中开发系统是工程技术人员进行动画制作链接等的界面。进入组态王开发界面并创建新的画面，如下图 6 所示。 在画面名称处键入新建画面的名字，对应文件是系统自动生成的，也可以不对其进行更改。在各方框中输入数值，以确定画面的大小和位置。为了实际需要在“画面风格”一区中只选中覆盖式即可。在此，背景色的选择是点击长条后拖

50、动鼠标进行选择。新画面定义好了之后，就在新画面中制作系统的静态画面，并且对静态画面一一进行变量定义和动画链接。根据实际的现场生产活动，制作人机界面的动画。图 6 组态王开发系统3.23.2 变量设置变量设置 数据库是“组态王”最核心的部分。在组态王运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，同时工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在数据库中存放的是变量的当前值，变量包括系统变量和用户定义的变量。变量的集合形象地称为“数据词典” ，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。本文是基于组态王的火

51、电厂的监控系统的开发，但限于客观条件的不足，只能用组态王的内部变量来演示本系统的监控效果，下面介绍如何新建或者定义一个新的变量。173.2.1 变量的类型组态王系统中定义的变量与一般程序设计语言，比如 basic、pascal、c 语言，定义的变量有很大的不同，既能满足程序设计的一般需要，又考虑到工控软件的特殊需要。变量的基本类型共有两类：内存变量、i/o 变量。i/o 变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，如下位机数据采集设备（如 plc、仪表等）或其它应用程序（如 dde、opc 服务器等） 。这种数据交换是双向的、动态的，就是说：在“组态王”系统运行过程中，每当 i/o 变

52、量的值改变时，该值就会自动写入下位机或其它应用程序；每当下位机或应用程序中的值改变时， “组态王”系统中的变量值也会自动更新。所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如“煤斗开度” 、 “风机转速”等变量，都需要设置成“i/o 变量” 。内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据、也不需要从下位机得到数据、只在“组态王”内需要的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量” 。3.2.2 新建变量在新建变量之前先来认识一下组态王的工程浏览器界面，如下图 7 所示图 7 组态王工程浏览器由上图可以看出组态王的工程浏览器主要由菜单栏、工具栏、tab 标签、工程目录显示区、目

53、录内容显示区和状态栏几部分组成。其中工具栏中的内容主要是为了快捷使用，一般在菜单栏或者其下拉菜单有与之相对应的对象。在工程浏览器也可启动别的工程项目。在菜单栏中点击“工程”项，将弹出工程管理器，在其中选择将要打开的工程。在18此要注意一次只能打开一个工程项目，并且该项目就为组态王的当前工程。新建变量的具体步骤是：单击工程浏览器 tab 标签中的系统选项，然后单击目录内容显示区中数据库下拉菜单中的数据词典，然后再在目录内容显示区双击新建，弹出下面的对话框。如下图 8 所示：图 8 定义变量窗口 在对话框中填入相应的内容，可以定义一个新的变量的名称、类型、报警和记录等等信息。应当注意对话框中只有白

54、色区域是可以输入信息的，如果那个条框反灰显示则表明册对话框条的属性不符合该变量类型。下面罗列按此方法定义的本论文的各个变量。 变量名变量类型最小值最大值初始值报警组名优先级煤斗高度内存实型0100燃烧10火焰内存离散-0rootnode600煤量阀门内存整型036060rootnode50019热气温度内存整型80200120燃烧400火焰温度内存整型4001000600燃烧600泵转内存实型162rootnode1汽轮机转速内存实型11000200汽水660发电机电压内存实型1100001600电气800低压内存实型1500200汽水100高压内存实型150002000汽水100低压报警内存

55、离散-0rootnode1高压报警内存离散-0rootnode1凝汽器水压内存实型01000500汽水150凝汽器水压 1内存离散-0rootnode1主变压器变比内存实型1001000500rootnode100厂用变压器变比内存实型110010rootnode100发电机端电流内存实型12500020000电气800发电机端电流 1内存离散-1rootnode1功率角内存实型09050rootnode1p内存实型1100050电气600q内存实型1100050电气600调整跨度内存实型11000000600rootnode1卷动百分比内存实型150050rootnode1表 1 本设计所使

56、用变量一览表变量定义完成后，为了系统的安全可以对工程进行加密，在工程浏览器的“工具”条下点击“工程加密”项后，在出现的对话框中输入密码既可。工程加密后将更好的实现系统的安全性和可靠性。3.33.3 动画制作及动画链接动画制作及动画链接组态王支持极其丰富的动画制作功能，其动画链接功能更是使工程技术人员运用组态王制作画面如虎添翼。工程人员在组态王开发系统中制作的画面都是静态的，那么它们如何才能反映工业现场的状况呢？这就需要通过实时数据库，因为只有数据库中的变量才是与现场状况同步变化的。数据库变量的变化又如何导致画面的动画效果呢？通过“动画连接”所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关

57、系。这20样，工业现场的数据，比如温度、液面高度等，当它们发生变化时，通过 i/o 接口，将引起实时数据库中变量的变化。动画连接的引入是设计人机接口的一次突破，它把工程人员从重复的图形编程中解放出来，为工程人员提供了标准的工业控制图形界面，并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。图形对象与变量之间有丰富的连接类型，给工程人员设计图形界面提供了极大的方便。 “组态王”系统还为部分动画连接的图形对象设置了访问权限，这对于保障系统的安全具有重要的意义。图形对象可以按动画连接的要求改变颜色、尺寸、位置、填充百分数等，一个图形对象又可以同时定义多个连接。把这些动画连接组合起来，应用程序将呈现出令

58、人难以想象的图形动画效果。3.3.1 汽水系统流程示意图的制作火电厂的汽水系统由锅炉、汽轮机、凝汽器、除氧器、加热器等设备及管道构成，包括给水系统、循环水系统和补充给水系统，如图 9 所示。图 9 火电厂汽水系统流程示意图3.3.1.13.3.1.1 反应容器的制作反应容器的制作211. 进入组态王开发系统，新建名为“汽水系统”的画面，在“工具”菜单中选中“显示工具箱” 、 “显示画刷类型” 、 “显示线形”等，出现如下界面：（图 10）图 102. 点击“工具箱”中的“图库”按钮，弹出如下画面（图 11） 。22图 113. 选择需要的图库对象双击左键，则图库管理器自动关闭，并且在开发系统画

59、面中鼠标所处位置变为一个方折角，单击左键则图素复制于指定位置。此时可以随意改变图素的大小和位置，但不能改变其他属性，如果要改变其他属性则可选择“图库”菜单下的“转换为普通图素”项。4. 为了加强视觉效果还可以在组态王提供的八种过渡方式中选择。用户可以在这八种过渡方式中任选一种。5. 双击图库元素，可以弹出诸如如下图 12 的对话框（一部分可用） 。图 12点击右端的“？”后选择变量名，根据需要变更对话框中的颜色设置，在选择颜色时要按住鼠标左键进行拖动选择。同时也可变更变量的值在变化过程中对应反应容器中的填充色的变化比例，在完成了上述操作后即可完成本汽水系统中的诸如此类反应容器的制作和动链接。3

60、.3.1.23.3.1.2 立体管道的制作立体管道的制作立体管道也是在图库中有多种选择的图库元素，根据不同的需要，可在图库中选择不同的管道，其操作过程大致和上述步骤相同，在画好了管道后双击管道可弹出“管道向导”对话框，如图 13 所示。23图 133.3.1.33.3.1.3 文字的输入文字的输入单击工具箱中的“t” ，鼠标所在处即变成了闪烁的图标，在需要输入文字的地方单击后即可输入文字，输入文字后如果想要改变文字的属性，如大小、字体、字形等，可选择“工具”菜单中的“文字”项，弹性如下对话框。图 14如果想要改变文字的内容，就点击“编辑”菜单下的“字符串替换”选项，在完成了文字的输入后，双击弹