第11章-组态软件设计

第11章组态软件设计周鸣争安徽工程大学计算机与信息学院1安徽工程大学研究生课程主要内容1概述2组态软件的结构与设计3组态王组态软件2安徽工程大学研究生课程1

概述

第11章组态软件设计3安徽工程大学研究生课程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工程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，倘假设原来的编程人员因工作变动而离去时，那么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。概述4安徽工程大学研究生课程概述1组态软件的定义组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是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。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI〔人机接口软件，HumanMachineInterface〕的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。5安徽工程大学研究生课程组态英文是“Configuration〞,组态就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。与硬件生产相对照，组态与组装类似。如要组装一台电脑，事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、CPU、显示器、硬盘、光驱等，我们的工作就是用这些部件拼凑成自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要比硬件中的“部件〞更多，而且每个“部件〞都很灵活，因为软部件都有内部属性，通过改变属性可以改变其规格〔如大小、性状、颜色等〕。概述6安徽工程大学研究生课程概述2组态软件主要解决的问题：如何与现场设备之间进行数据采集和数据交换。将采集到的数据与上位机图形界面的相关局部连接。实时数据的在线监测。数据报警界限和系统报警。实时数据的存储、历史数据的查询。各类报表的生成和打印输出。应用系统运行稳定可靠。拥有良好的与第三方程序的接口，方便数据共享。7安徽工程大学研究生课程

概述3主要特点〔1〕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；〔2〕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；8安徽工程大学研究生课程概述〔3〕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。4流行的工控组态软件9安徽工程大学研究生课程概述目前世界上的组态软件有近百种之多。国际上知名的工控组态软件有美国商业组态软件公司Wonderware公司的Intouch、Intellution公司的FIX、NemaSoft公司的Paragon、TAEngineering公司的AIMAX、通用电气公司的Cimplicity、Rock-Well公司的RSView32、信肯通公司的Think&Do、NationalInstruments公司的LabView、Iconics公司的Genesis，德国西门子公司的WinCC，以色列PCSoft公司的WizCo，澳大利亚Citech公司的Citech等。国内的组态软件起步也比较早，目前实际工业过程中运行可靠的有北京昆仑通态自动化软件科技的MCGS、北京三维力控科技的力控、北京亚控科技开展的组态王以及台湾研华的GENIE等。10安徽工程大学研究生课程概述现场总线技术的成熟更加促进了组态软件的应用。因为现场总线的网络系统具备OSI协议，因此可以认为它与普通网络系统具有相同的属性，这为组态软件的开展提供了更多机遇。组态软件的开展方向之一是能够兼容多操作系统平台.随着UNIX、LINIX操作系统越来越多的被公司采用作为主机操作系统，可移植性成为组态软件的主要开展方向。11安徽工程大学研究生课程2组态软件的结构与设计第11章组态软件设计12安徽工程大学研究生课程1组态软件的系统构成〔1〕按使用软件的工作阶段划分。也可以说是按照系统环境划分，从总体上讲，组态软件是由两大局部构成的：系统开发环境：是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统,供系统运行环境运行时使用。系统开发环境由假设干个组态程序组成，如图形界面组态程序、实时数据库组态程序等。组态软件的结构与设计13安徽工程大学研究生课程组态软件的结构与设计系统运行环境：在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实时运行。系统运行环境由假设干个运行程序组成，如图形界面运行程序、实时数据库运行程序等。组态软件支持在线组态技术，即在不退出系统运行环境的情况下可以直接进入组态环境并修改组态，使修改后的组态直接生效。自动化工程设计工程师最先接触的一定是系统开发环境，通过一定工作量的系统组态和调试，最终将目标应用程序在系统运行环境投入实时运行，完成一个工程工程。14安徽工程大学研究生课程组态软件的结构与设计〔2〕按照成员构成划分组态软件因为其功能强大，而每个功能相对来说又具有一定的独立性，因此其组成形式是一个集成软件平台，由假设干程序组件构成。应用程序管理器应用程序管理器是提供给用程序的搜索、备份、解压缩、建立新应用等功能的专用管理工具。在自动化工程设计工程师应用组态软件进行工程设计时，经常会遇到下面一些烦恼：经常要进行组态数据的备份；经常需要引用以往成功应用工程中的局部组态成果〔如画面〕；经常需要迅速了解计算机中保存了哪些应用工程。虽然这些要求可以用手工方式实现，但效率低下，极易出错。有了应用程序管理器的支持，这些操作将变得非常简单。15安徽工程大学研究生课程组态软件的结构与设计图形界面开发程序是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成工作所依赖的开发环境。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统,供图形运行环境运行时使用。图形界面运行程序

在系统运行环境下，图形目标应用系统被图形界面运行程序装入计算机内存并投入实时运行。实时数据库系统组态程序16安徽工程大学研究生课程组态软件的结构与设计有的组态软件只在图形开发环境中增加了简单的数据管理功能，因而不具备完整的实时数据库系统。目前比较先进的组态软件都有独立的实时数据库组件，以提高系统的实时性，增强处理能力。实时数据库系统组态程序是建立实时数据库的组态工具，可以定义实时数据库的结构、数据来源、数据连接、数据类型及相关的各种参数。实时数据库系统运行程序在系统运行环境下，目标实时数据库及其应用系统被实时数据库系统运行程序装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务。历史数据的查询、检索、报警的管理都是在实时数据库系统运行程序中完成的。17安徽工程大学研究生课程I/O驱动程序是组态软件中必不可少的组成局部，用于和I/O设备通讯，互相交换数据，DDE和OPCClient是两个通用的标准I/O驱动程序，用来和支持DDE标准和OPC标准的I/O设备通讯。多数组态软件的DDE驱动程序被整合在实时数据库系统或图形系统中，而OPCClient那么多数单独存在。组态软件的结构与设计18安徽工程大学研究生课程2设计根本要求〔1〕界面友好，易于操作。〔2〕接口开放。在实际应用中，用户可以很方便地用VB或VC++等编程工具自行编制或定制所需的设备构件，装入设备工具箱，不断充实设备工具箱。很多工控组态软件提供了一个高级开发向导，自动生成设备驱动程序的框架，给用户开发I/O设备驱动程序工作提供帮助。用户还可以使用自行编写动态链接库(DLL)的方法在策略编辑器中挂接自己的应用程序模块。组态软件的结构与设计19安徽工程大学研究生课程〔3〕实时多任务：实时多任务性是工控组态软件的重要特点。在实际工业控制中，同一台计算机往往需要同时进行实时数据的采集、处理、存储、检索、管理、输出，算法的调用，实现图形、图表的显示，报警输出，实时通信等多个任务。〔4〕系统平安：工控组态软件提供了一套完善的平安机制。用户能够自由组态控制菜单、按钮和退出系统的操作权限，只允许有操作权限的操作员对某些功能进行操作，防止意外地或非法地关闭系统、进入开发系统修改参数或者对未授权数据进行更改等操作。一些工控组态软件(如MCGS5.1)还提供了工程密码、锁定软件狗、工程运行期限等功能。组态软件的结构与设计20安徽工程大学研究生课程3设计内容目前，大多数组态软件采用面向对象程序设计方法，以VB、VC++或Delphi等作为开发工具。一个完整的企业版工控组态软件的开发设计通常可以围绕人机界面系统、实时数据库系统、通信系统、控制系统等四大局部进行。〔1〕人机界面系统人机界面系统实际上就是我们所谓的工况模拟动画。在工控组态软件中进行工程组态的第一步即是制作工况模拟动画，动画制作分为静态图形设计和动态属性设置两个过程。组态软件的结构与设计21安徽工程大学研究生课程静态图形设计类似于“画画〞，用户利用组态软件中提供的根本图形元素线、填充形状、文本)及设备图库，在组态环境中“组合〞成工程的模拟静态画面。静态图形设计在系统运行后保持不变，与组态时一致。动态属性设置那么完成图形的动画属性，与实时数据库中定义的变量建立相关性的连接关系，作为动画图形的驱动源。动态属性与表达式的值有关。表达式可以是来自I/O设备的变量，也可以是由变量和运算符组成的数学表达式，它反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征参数，随着表达式的值的变化而变化。组态软件的结构与设计22安徽工程大学研究生课程组态软件的结构与设计人机界面系统的设计还包括报警组态及输出、报表组态及打印、历史数据检索与显示等功能。各种报警、报表、趋势的数据源都可以通过组态作为动画链接的对象。〔2〕实时数据库系统实时数据库是一个数据处理中心，是工控组态软件的核心部件，是构建分布式应用系统的根底，它负责实时数据运算与处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据效劳请求处理等。在系统运行过程中，各个部件独立地向实时数据库输入和输出数据，并完成自己的过失控制以减少通信信道的传输错误，通过实时数据库交换数据，形成互相关联的整体。因此，实时数据库是系统各个部件及其各种功能性构件的公用数据区。23安徽工程大学研究生课程数据连接是确定点参数值数据来源的过程。它分为以下几种类型：I/O设备连接(确定数据来源于I/O设备的过程)、网络数据库连接(确定数据来源于网络数据库的过程)、内部连接(本地数据库内部同一点或不同点的各参数之间的数据传递过程)。工控组态软件实时数据库系统的含义已远远超过了一个简单的数据库或一个简单的数据处理软件，它是一个实际可运行的，按照数据存储方式存储、维护和向应用程序提供数据或信息支持的复杂系统。因此，实时数据库系统的开发设计应该视为一个融入了实时数据库的计算机系统的开发设计。组态软件的结构与设计24安徽工程大学研究生课程组态软件的结构与设计数据库是工控组态软件的核心，数据来源途径的多少将直接决定开发设计出来的工控组态软件的应用领域与范围。工控组态软件的开发设计应该注重考虑与广泛的数据源进行的数据交换，如提供更多厂家的硬件设备的I/O驱动程序；能与MicrosoftAccess、SQLSever、Oracle等众多的ODBC数据库连接；全面支持OPC标准，从OPC效劳器直接获取动态数据；全面支持动态数据交换(DDE)标准和其他支持DDE标准的应用程序(如：EXCEL)进行数据交换；全面支持Windows可视控件及用户自己用VB或VC++开发的OLE控件。25安徽工程大学研究生课程组态软件的结构与设计〔3〕通信及第三方程序接口广义的通信系统是指传递信息所需的一切技术设备的总和。这里我们所谓的通信系统是实现工控组态软件与外界进行数据交换的软件系统，包括与I/O设备的通信及与第三方程序接口组件的通信。其主要应用范围为主机与从机间的通信、构建分布式HMI/SCADA应用时多机间的通信、基于Internet或Intranet应用中的通信等。在设计工控组态软件时，应该特别考虑解决异构环境下不同系统之间的通信。用户需要自己的工控组态软件与主流I/O设备及其他第三方厂商提供的应用程序之间进行数据交换，应使开发设计的软件支持目前主流的数据通信、数据交换标准。26安徽工程大学研究生课程组态软件通过设备驱动程序与I/O设备进行数据交换，包括从下位机采集数据和发送来自上位机的设备指令。设备驱动程序是由高级语言编写的DLL(动态连接库)文件，其中包含符合各种I/O设备通讯协议的处理程序。组态软件负责在运行环境中调用相应的I/O设备驱动程序，将数据传送到工程中各个局部，完成整个系统的通信过程。工控组态软件与I/O设备之间通常通过以下几种方式进行数据交换：串行通信方式(支持Modem远程通信)、板卡方式、网络节点方式、适配器方式、DDE方式、OPC方式、ODBC方式等。组态软件的结构与设计27安徽工程大学研究生课程组态软件的结构与设计可支持Client-Server模式，实现多点数据传输；能运行于基于TCP/IP网络协议的网上，利用Internet浏览器技术实现远程监控；提供基于网络的报警系统、基于网络的数据库系统、基于网络的冗余系统；实现以太网与不同的现场总线之间的通信。简单地说，组态软件的通信即上位机与下位机的数据交换。开放性是指组态软件能够支持多种通信协议，能够与不同厂家生产的设备互连，从而实现负责监控的上位机与负责数据采集的下位机的双向通信，它是衡量工控组态软件通信能力的标准。能够实现与不同厂家生产的各种工控设备的通信是工控组态软件的永远追求。28安徽工程大学研究生课程〔4〕控制功能组件控制系统以基于PC的策略编辑、生成组件为代表，是工控组态软件的重要组成局部。工控组态软件控制系统的控制功能主要表现在弥补传统设备(如PLC、DCS、智能仪表或PC-based设备)控制能力的缺乏、扩大PC-based设备在控制系统中所占比例方面。目前实际运行中的工控组态软件都是引入“策略〞的概念来描述组态软件的控制功能。策略相当于高级计算机语言中的函数，是经过编译后可执行的功能实体。控制策略构件(简称控件)由一些根本功能模块组成，一个功能模块实质上是一个微型程序(但不是一个独立的应用程序)，代表一种操作、一种算法或一个变量。组态软件的结构与设计29安徽工程大学研究生课程在很多组态软件中，控制策略是通过动态创立功能模块类的对象实现的。功能模块是策略的根本执行元素，控制策略以功能模块的形式来完成对实时数据库的操作、现场设备的控制等功能。在设计控件的时候我们可以利用面向对象的技术，把对数据的操作和处理封装在控件的内部，而提供给用户的只是控件的属性和操作方法。用户只需在控件的属性页中正确设置属性值和选定控件的操作方法，就可满足大多数工程工程的需要。而对于特殊的复杂的控制工程，开发设计组态软件时应该为用户提供创立运行策略的良好构架，使用户比较容易地将自己编制或定制的功能模块以构件的形式装入系统设立的控件箱内，以便在组态控制系统中方便地调用。组态软件的结构与设计30安徽工程大学研究生课程组态软件的结构与设计工控组态软件常用于工业过程控制、工业自动化。因此，它应该既包含PID(位置型、增量型、归一参数型、近似微分型等)、滞后补偿、Smith、自适应、模糊、神经元、专家系统、最优控制等丰富、经典的控制算法控件，又包含用户定制的专用的控制算法控件，还要能够让用户随时根据需要嵌入自己开发的控制算法控件。31安徽工程大学研究生课程3组态王组态软件第10章组态软件设计32安徽工程大学研究生课程组态王组态软件从使用的角度，组态软件可分为专用和通用两类。专用的主要是一些厂家专门为自己的系统而开发的，如simens的WinCC等；通用的并不是针对某一类特定系统，开发者可以根据需要选择适合的软件和硬件来构成计算机监控系统。如果发现通用组态软件不能驱动自己选择的硬件，可以提供硬件通信协议，请开发商来开发相应的程序。本节将结合组态王软件主要介绍组态软件的一般使用方法。33安徽工程大学研究生课程组态王组态软件1使用组态软件的一般步骤(1)建模。根据实际需要，为控制系统建立数学模型。(2)设计图形界面。利用组态软件的图库，使用相应的图形对象模拟实际的控制系统和控制设备。(3)构造数据库变量。创立实时数据库，用数据库中的变量反映控制对象的各种属性，变量描述控制对象的各种属性。(4)建立动画连接。建立变量和图形画面中的图形对象的连接关系，画面上的图形对象通过动画的形式模拟实际控制系统的运行。(5)运行、调试。这五个步骤并不是完全独立的,事实上,这些步骤是交错进行的。34安徽工程大学研究生课程组态王组态软件2组态王软件的图形开发环境自动化工程的所有操作画面，包括流程画面都是在图形开发环境下制作、生成的，工程设计人员使用最频繁的组态软件组件就是图形开发环境。组态王的图形开发环境是TOUCHMAK，图形开发环境是目标应用系统的主要生成工具之一，它依照操作系统的图形标准，采用面向对象〔OOP〕的图形技术，为使用者提供丰富强大的绘图编辑、动画连接和脚本工具，帮助使用者简化操作。35安徽工程大学研究生课程组态王组态软件〔1〕根本概念命令语言:一段类似于C语言的程序，工程人员可以利用这段程序增强应用工程的灵活性。组态王的命令语言包括应用程序命令语言、热键命令语言、事件命令语言、变量改变命令语言、自定义函数命令语言、动画连接命令语言、画面属性命令语言。各类命令语言通过“命令语言〞对话框编辑输入，在运行系统中被编译执行。窗口:组态软件的目的操作界面，绝大局部的操作都在窗口上设计完成。36安徽工程大学研究生课程组态王组态软件图素也称图形对象，是组态软件中的根本元素之一。窗口中的绝大局部内容都是由一些简单的或复杂的图形对象构成的：简单的如线、文本、按钮等，通常是组态软件系统自身提供的，称为“标准图素〞；复杂的如各种报警、事件、报表及第三方开发的图素。外部对象:由其它Windows应用程序生成的图形或数据对象，如Active控件、Excel表格、Word文档等OLE对象。37安徽工程大学研究生课程Active控件是典型的外部控件，一般以OCX做扩展名。它是一种能够完成特定功能的独立的标准组件，可以是组态软件本身开发的或者是用其他软件如VB、VC等第三方应用程序开发的，也可以直接从第三方开发商那里购置。但它必须被置入控件容器〔Container〕中。KingView就是标准的控件容器。组态王组态软件38安徽工程大学研究生课程组态王组态软件工程管理器的主要作用是集中管理本机上的组态王工程。功能主要包括：新建、删除工程，搜索组态王工程，修改工程属性，工程备份、恢复，数据词典的导入导出，切换到组态王开发或运行环境等。工程管理器由菜单条、工具栏、工程信息显示区及状态栏组成，见图〔2〕图形开发环境的工作界面39安徽工程大学研究生课程工程浏览器工程浏览器是组态王6.01的集成开发环境，是一个类似于Windows资源管理器的窗口。在这里可以看到所建工程的所有组成局部，包括画面，数据库，外部设备，配方等。工程浏览器如图5-2所示，由菜单栏、工具栏、工程目录显示区、目录内容显示区、状态条组成。组态王组态软件40安徽工程大学研究生课程图形工具箱绘制图素的主要工具放在图形编辑工具箱中，当画面翻开时，工具箱自动加载。如果没有显示，选择菜单“工具/显示工具箱〞或按F10快捷键。工具箱中各根本工具的使用方法和Windows中的“画笔〞的使用类似，如图5-3所示。组态王组态软件41安徽工程大学研究生课程图库管理器图库管理器如图13-4所示，内中存放的是组态软件的各种图素，用户可以选择需要的对象,就可以设计自己需要的界面。它的使用大大降低了设计界面的难度，缩短开发周期。同时工程人员可以生成自己的图库对象。图5-4图库管理器组态王组态软件42安徽工程大学研究生课程3工艺控制流程图的组态工艺控制流程图是实现控制系统实时监控的最重要的局部之一。本节以水位控制系统为例，介绍如何使用组态软件实现工艺控制流程图的步骤。〔1〕建模建模就是在对系统要求进行分析后，建立数学模型。以水位控制系统为例〔参见图5-9〕，水泵将水源中的水通过进水管道抽到水箱中，水箱出水管道连接用户，为用户提供水源。为了保护水压的相对稳定，对水箱中水位要有两个报警限，分别为上限和下限，当水位上升到上限，关闭水泵；水位低于下限，水泵工作，给水箱供水；在上下限之间，水泵不工作。组态王组态软件43安徽工程大学研究生课程

图5-5水位控制系统主画面

组态王组态软件44安徽工程大学研究生课程〔2〕变量的定义在控制系统中，需要采用变量来存放外部设备传送来的检测信号〔如水位信号〕，这些变量需要同外部设备进行数据交换。所以需要首先建立工程，然后进行设备配置，再建立相应的变量。建立工程启动组态王工程管理器，选择菜单“文件〞中的“新建工程〞，或者单击工具栏的“新建〞按钮。出现“新建工程向导之一〞对话框，单击“下一步〞按钮，弹出“新建工程向导之二〞对话框，选择工程所在目录，单击“下一步〞，弹出“新建工程向导之三〞对话框，输入新建组态王工程名称：水位控制系统；工程描述：水位控制系统。单击“完成〞按钮，在是否将所建的工程设为组态王当前工程的对话框中选择“是〞。组态王组态软件45安徽工程大学研究生课程在菜单项中选择“工具/切换到开发系统〞，或者退出工程管理器，直接翻开组态王工程浏览器，进入工程浏览器画面，此时组态王自动生成初始的数据文件。至此，新的工程建立。可参阅上述相关的内容。建立画面进入工程浏览器，翻开图形工具箱和图库管理器。在工具箱中的立体管道工具中选择“〞，在画面上，鼠标图形为“+〞模式，在适当位置单击鼠标左键，然后移动鼠标到结束位置，双击。那么立体管道在画面上显示出来。如果立体管道需要弯曲，只需在折点处单击鼠标，然后继续移动鼠标，就可实现折线形式的立体管道。选中所画的立体管道，在调色板上的对象选择按钮中按下线条色按钮，在选色区选择颜色，那么立体管道变为相应的颜色。组态王组态软件46安徽工程大学研究生课程翻开图库管理器，在反响器图库中选择“水泵〞图素，双击后在水位控制画面上单击鼠标，该图素出现在相应的位置，移动到相应的立体管道上，并拖动边框改变其大小，如图5-5所示。

图5-5文本、图素的使用方法组态王组态软件47安徽工程大学研究生课程定义外部设备和数据变量作为上位机，需要与外部设备交换数据。这些外部设备包括：下位机如PLC、仪表、模块、板卡等，一般通过串行口和上位机交换数据；其他Windows应用程序，一般通过DDE交换数据。假设组态软件在网络上运行，那么外部设备还可以包括网络上的其它计算机。只有在定义了外部设备之后，组态软件才能通过I/O变量进行数据交换。为方便定义外部设备，组态王设计了“设备配置向导〞指导完成设备的连接。如使用研华PCL-722和组态王通讯，那么在设备管理中选择相应的设备，系统便可完成与之进行数据交换。如以下图所示组态王组态软件48安徽工程大学研究生课程组态王组态软件49安徽工程大学研究生课程在定义了相关的外部设备之后,可以使用数据词典定义需要的变量,对于水位控制系统至少需要一个模拟量和一个数字量。模拟量“水位〞变量的定义:如图5-6所示。单击“数据库〞大纲的“数据词典〞成员名，然后在目录内容显示区双击“新建〞图标，出现“定义变量〞窗口。在“根本属性〞页输入变量名“水位〞，变量类型为“I/O实数〞，连接设备设置为“新IO设备〞，存放器设置为DICREA100，数据类型为“FLOAT〞,读写数据为“只读〞，采集频率为1000ms(采样周期的概念)，最小值0，最大值3.5，最小原始值0，最大原始值3。这样就可以把从外部设备传过来的4～20mA的电流信号通过标准电阻转换为0.5～3.5V电压，再转换成0～3.5m的水位。组态王组态软件50安徽工程大学研究生课程图5-6水位变量的定义

组态王组态软件51安徽工程大学研究生课程数字量“水泵运行〞变量的定义:如图5-7。在目录内容显示区中双击“新建〞图标，再次出现“定义变量〞窗口，将变量名设置为“水泵运行〞，变量类型设置为“I/O离散〞，初始值设置为“关〞，连接设备设置为“新IO设备〞，存放器设置为“CommErr〞，数据类型为“Bit〞，采集频率为1000ms,然后单击“记录和平安区〞选项卡，单击选中“数据变化记录〞单项选择按钮，再单击“确定〞按钮，完成变量的设置。〔3〕实数变量的定义:实数变量是用来存储历史数据的。可以根据控制要求，例如存储24个小时整点的水位数值，需要24个内存实数变量如：水位1……，水位24。双击“新建〞图标,出现“定义变量〞对话框,将变量名设置为“水位1〞,变量类型设置为“内存实数〞,最大值设置为3.5。选中“保存数值〞复选框,再单击“确定〞按钮,定义完成。组态王组态软件52安徽工程大学研究生课程

图5-7水泵运行变量的定义组态王组态软件53安徽工程大学研究生课程内存离散变量的定义:如图5-8所示。内存离散变量是用来控制系统的启、停。双击“新建〞图标，出现“定义变量〞对话框，将变量名设置为“启动〞，变量类型设置为“内存离散〞，再单击“确定〞按钮，定义完成。图5-8启动变量的定义

组态王组态软件54安徽工程大学研究生课程〔3〕画面的编辑与动画连接画面的编辑前节已经对“水位控制系统〞的建立有所陈述。现在利用组态王提供的各种绘图工具来制作完善的主画面，使得画面能够逼真地反映控制系统的工作运行状况，并且可以通过画面控制实际的运行状态，从而实现对系统的实时监控，如图5-9所示。图5-9水位控制系统主画面

组态王组态软件55安徽工程大学研究生课程文本输入用鼠标单击“工具箱〞中的“文本〞工具按钮，然后将鼠标移动到画面上适当位置单击，用户便可以输入文字。输入完毕后，单击鼠标，文字输入完成。假设需要对输入的文字进行修改，那么可以首先选中该文本，然后用鼠标单击，在弹出的菜单中单击“字符串替换〞菜单项，弹出“字符串替换〞对话框，输入要修改的文字，单击“确定〞按钮，如图5-10所示。图5-10字符串替换

组态王组态软件56安徽工程大学研究生课程 假设要对字体进行修改，单击“工具箱〞中的“字体〞按钮，弹出“字体〞对话框，用户可以在此对话框中选择需要的字体、字形和大小。单击“确定〞按钮，字体的修改完成。 修改文字的颜色，那么可以选中文本，单击“工具箱〞中的“显示调色板〞按钮，在弹出的“调色板〞中单击“字符色〞按钮，选择需要的颜色即可。组态王组态软件57安徽工程大学研究生课程图素输入 利用组态王的图库绘制需要的图素。单击“图库〞中的“翻开图库〞菜单项〔或使用快捷键F2〕，出现“图库管理器〞窗口。下面以水泵为例，介绍图库的使用方法。 翻开图库管理器后，在左侧的树状显示区中选中“泵〞，右侧将出现所有与泵相关的图素。选中需要的水泵，这里选中左起的第二种，双击后将鼠标移动到画面适当位置并单击，那么“泵〞就出现在画面上，用鼠标将其大小调试到需要的尺寸后，即完成了“泵〞的绘制，如图5-11。组态王组态软件58安徽工程大学研究生课程图5-11图库中选取水泵图素

同样的方法可以在画面上绘制出水箱、管道、水位传感器及相应的文本。至此，主画面绘制完成。组态王组态软件59安徽工程大学研究生课程动画连接以上绘制的画面是静态的，要逼真的显示系统的运行状况，必须将图素和数据库中已经设定的相应变量联系起来，即让画面“动〞起来。将图素和数据库中对应变量建立联系的过程称为“动画连接〞。建立动画连接后，当数据库中的变量发生变化后，图形对象就可以按照设定的动画连接随之做同步的变化。下面是水位控制系统主画面的动画连接过程。

启动按钮的动画连接设置：双击“启动〞按钮，出现“动画连接〞对话框，单击命令语言连接中的“弹起时〞按钮，出现“命令语言〞窗口。输入如下命令语言：“\\本站点\启动=1；〞单击“确定〞按钮，返回到“动画连接〞对话框，再单击“确定〞按钮，那么“启动〞按钮的动画连接完成，如图5-12所示。当用鼠标单击“启动〞按钮时，系统运行。组态王组态软件60安徽工程大学研究生课程图5-12启动按钮的动画连接设置

同样的方法可以设置“停止〞按钮。只要将输入命令改为：“\\本站点\启动=0；〞即可。组态王组态软件61安徽工程大学研究生课程指示灯的动画连接设置：双击“指示灯〞，出现“指示灯向导〞对话框。将变量名设定为：“\\本站点\启动〞，将“正常色〞设置为绿色，“报警色〞设置为红色。再单击“确定〞按钮，那么“指示灯〞动画连接完成，如图5-13所示。在运行状态下，此指示灯的颜色将说明系统的运行状态：绿色表示系统处于运行状态，红色表示系统处于停止状态。图5-13指示灯的动画连接设置

组态王组态软件62安徽工程大学研究生课程水泵的动画连接设置：双击“水泵〞，出现“泵〞对话框，将其中的变量名设置为“\\本站点\水泵运行〞，单击“确定〞按钮，那么“水泵〞动画连接完成，如图5-14所示。在运行时，水泵中央显示绿色表示正在工作，红色表示停止状态。图5-14水泵的动画连接设置

组态王组态软件63安徽工程大学研究生课程水箱的动画连接设置：双击“水箱〞，出现“反响器〞对话框。变量名设置为“\\本站点\水位〞，填充颜色设置为蓝绿色，并把最大值设置为3.5。单击“确定〞按钮，那么“水箱〞动画连接完成。运行时，水箱中填充的高度表示了水箱水位的高度。显示文本的动画连接设置：双击“水位显示〞文本，出现“动画连接〞对话框，单击“模拟值输出〞按钮，那么弹出“模拟值输出连接〞对话框。将其中的表达式设置为“\\本站点\水位〞，整数位数为1，小数位数为1，单击“确定〞按钮返回到“动画连接〞对话框，再次单击“确定〞按钮，动画连接设置完成，如图5-15所示。在所有的动画连接完成之后，将画面保存好。没有保存的画面，在运行时均不会起作用。组态王组态软件64安徽工程大学研究生课程图5-15显示文本的动画连接设置

组态王组态软件65安徽工程大学研究生课程命令语言及控制程序编写在完成了上述的动画设置后，还必须通过命令输入，才能控制水泵的运行。工艺上要求水泵的工作状态是根据水位的上下而运行的。当水位低于下限时，水泵工作，为水箱送水；水位高于上限，水泵停止工作；在上下限之间，水泵不工作。这里假定下限设置为0.5m，上限为3.1m。在工程浏览器中的工程目录显示区中单击“文件〞大纲下面的“命令语言〞下的“应用程序命令语言〞成员名，然后在目录内容显示区中单击“请单击这儿进入<应用程序命令语言>对话框〞图标，那么进入“应用程序命令语言〞对话框。组态王组态软件66安徽工程大学研究生课程单击“运行时〞，将循环执行时间设定为3000ms，然后在命令语言输入框内输入如下命令语言：if〔启动＝＝1〕{if(水位<0.5)水泵运行=1；if(水位>3.1)水泵运行=0；}else水泵运行=0；然后单击“确定〞按钮，完成命令语言的输入，如图5-16所示。注意，命令输入要求在语句的尾部加分号(C语言)。组态王组态软件67安徽工程大学研究生课程图5-16应用程序命令语言

在完成上述步骤后，运行组态王，就可以按照指定的命令执行了。组态王组态软件68安徽工程大学研究生课程4复杂图形对象的组态及应用

〔1〕趋势曲线作为实时监控的组态软件，趋势分析是必不可缺的。包括用于实时显示数据的实时曲线和能够对数据库中的数据进行指定趋势分析的历史曲线两种。组态王图库中有设定好的各种功能按钮的趋势曲线。用户只要定义几个相关变量，适当调整曲线外观，即可完成曲线的指定的复杂功能。下面以“水位控制系统〞的实时曲线和历史曲线的设置为例，对趋势曲线做一介绍。组态王组态软件69安徽工程大学研究生课程实时曲线实时曲线的建立是以单独画面的方式显示的。所以需要单独建立一个窗口。单击“文件〞中的“新画面〞，在弹出的对话框中“画面名称〞中输入“水位控制系统实时曲线〞，窗口高度和宽度可以自己设定，单击“确定〞按钮，那么实时曲线画面完成。单击工具箱中的“实时趋势曲线〞按钮，将鼠标在画面上的适当位置单击，拖动鼠标，画出需要大小的矩形框，双击出现“实时趋势曲线〞对话框。在此对话框中，将“曲线1〞的表达式设置为“\\本站点\水位〞，颜色为红；将“曲线2〞的表达式设置为“\\本站点\启动〞，颜色为绿；将“曲线3“的表达式设置为〞\\本站点\水泵运行〞颜色为蓝，如图5-17所示。将画面保存后，即完成了3个参数的实时曲线设置。组态王组态软件70安徽工程大学研究生课程图5-17实时曲线的设置组态王组态软件71安徽工程大学研究生课程历史曲线历史趋势曲线的设置在建立了画面之后，选择菜单“图库〞中的“翻开图库〞或按快捷键F2，双击“历史曲线〞库的“历史趋势曲线〞图素，在画面上单击鼠标，并拖动调整到适当的大小。双击历史趋势曲线，弹出“历史趋势向导〞对话框。历史趋势曲线名设置为“水位控制系统历史曲线〞，曲线1设置为“\\本站点\水位〞，曲线2设置为“\\本站点\启动〞，曲线3设置为“\\本站点\水泵运行〞，其他局部设置为默认值即可。“坐标系〞选项卡设置起始值为0，最大值为100，时间长度为10分钟。组态王组态软件72安徽工程大学研究生课程在对“操作面板和平安属性〞选项卡设置之前，需要先建立两个内存整型量，变量使得历史数据曲线可以按照用户的要求显示。〔a〕“调整跨度〞变量的最小值为0，最大值为36000〔相当于10个小时，用户可根据需要设定〕。用户可以在运行系统中通过对此变量的修改改变时间轴平移或单边移动的实际长度。〔b〕“卷动百分比〞变量的最小值为0，最大值100。用户可以在运行系统中通过对此变量的修改来改变时间轴平移的百分比长度。设定完成后，在“操作面板和平安属性〞选项卡的“调整跨度〞项中设置“\\本站点\调整跨度〞,“卷动百分比〞设置为“\\本站点\卷动百分比〞。组态王组态软件73安徽工程大学研究生课程为使趋势曲线内能显示变量的变化，必须设置变量的记录属性，只有在“定义变量〞对话框中选择“数据变化记录〞或“定时记录〞选项时，才能在历史趋势曲线中显示此变量的变化情况。历史趋势曲线中的数据都取自历史数据记录文件，而历史数据记录文件只有记录的“记录〞属性有效才可用。单击“确定〞按钮，保存好画面，那么完成了“水位控制系统历史曲线〞画面的制作。运行画面，就可以查阅历史数据了。用户可以通过按钮任意改变时间轴范围，查看需要的数据。如图5-18所示。假设需要的不是曲线，可以通过函数来实现。这可以参阅相关的书籍。组态王组态软件74安徽工程大学研究生课程图5-18历史曲线的设置

组态王组态软件75安徽工程大学研究生课程〔2〕报表生成组态王提供内嵌式报表系统，用户可以任意设置报表样式，对报表进行组态。组态王为工程人员提供了丰富的报表函数，实现各种运算、数据转换、统计分析、报表打印等。即可以制作实时报表，也可以制作历史报表。另外，用户还可以制作各种报表模块，实现屡次使用，以免重复工作。实时数据报表新建一个新画面，名称为“报表画面〞。在工具箱中选择“报表窗口〞，然后在画面上拖拉出一个矩形，出现报表窗口，如图5-19所示。组态王组态软件76安徽工程大学研究生课程

图5-19报表窗口1

双击报表窗口的灰色局部，弹出“报表设计〞对话框，如图5-20所示。图5-20报表窗口2

在“报表控件名〞对话框中输入报表名称，在“表格尺寸〞输入所要制作的报表的大致行数、列数，单击“确定〞按钮。组态王组态软件77安徽工程大学研究生课程设计表头，与EXCEL的表格使用方法相同，选中要使用的所有表格，从报表工具箱上单击“合并单元格〞按钮，在报表工具箱的编辑框输入文本，如：实时数据报表，单击“输入〞按钮；或双击合并的单元格，使输入光标位于该单元格中，然后输入上述文本。设计报表日期，双击要显示的位置，即单元格，然后输入“=Date($年，$月，$日)〞，假设要显示当前时间，输入“=Time〔$时,$分,$秒〕〞，如图5-21所示〔组态王中不分大小写,大小写不敏感〕。图5-21报表时间的设置

组态王组态软件78安徽工程大学研究生课程设计报表格式，假设要在第四个单元格显示“水位〞值，那么在A4中输入“水位显示值：〞如图5-22所示。图5-22报表中变量设置

然后选中B4单元格，在组态王的数据改变命令语言中输入：ReportSetCellValue(“实时数据报表〞，4，2，水位);组态王组态软件79安徽工程大学研究生课程实时数据报表——报表的名称；4，2——第四行第二列；水位——显示的变量值，如图13-23所示。同样的方法，可以设置其他的变量。单击“保存〞按钮，选择保存路径，输入要保存的文件名。单击“保存〞按钮。这样一个简单的实时数据报表就生成了。图5-23数据改变命令语言窗口

组态王组态软件80安徽工程大学研究生课程打印报表，在画面上画一个打印按钮，在弹起时命令语言对话框中输入：ReportPrint2(“实时数据报表〞);单击“确定〞即可。保存画面，运行后，单击“打印报表〞，数据报表即可打印。历史数据报表历史报表的制作和实时报表方法是一样的，并可以通过调用历史报表查询函数加以实现。建立一个“报表查询〞按钮，在弹起时输入命令语言输入历史查询函数：ReportSelHisData2()查询历史数据，运行组态王，翻开历史数据报表画面，单击“报表查询〞按钮，弹出对话框，在对话框中输入适当的查询参数值，然后单击“确定〞按钮，就可以查出指定变量在指定时间段的历史数据。组态王组态软件81安徽工程大学研究生课程〔3〕报警和事件组态王中的报警和事件主要包括变量报警事件、操作事件、用户登录事件和工作站事件。通过这些报警和事件，用户可以方便地记录和查看系统的报警、操作和各个工作站的运行情况。当报警和事件发生时，在报警窗口会按照设置的过滤条件实时的显示出来。为使报警窗口内能显示变量的报警和事件信息，必须先做如下设置：定义报警组翻开工程浏览器，在左侧选择“报警组〞，然后双击右侧的图标进入“报警定义