《组态软件技术及应用》课程教学大纲、理论考试题、机考题 殷群

《组态软件技术及应用》课程教学大纲一、教学的目的与要求教学目的：组态软件技术及应用是电子信息工程专业十分重要的学科选修课之一，主要采用实验教学方式讲授组态控制的相关知识，并通过工程实例进行详细讲解,使学生掌握组态控制技术和组态软件的使用方法，学习利用工业监控组态软件建立过程测控系统，将所学的原理知识及设计方法充分应用到具体实践中，提高学生的知识应用能力及实际动手能力。基本要求：通过本课程的学习，学生能够用组态软件为用户设计出解决实际工程问题的完整方案，可以完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。二、教学时间安排章

序标

题学

时分配总学时讲授习题实验其它第一章组态王软件概述22

第二章组态王软件的基本使用3

2

第三章命令语言程序设计3

2

第四章趋势曲线和其他曲线4

3

第五章报警和事件系统2

3

第六章报表系统及日历控件3

第七章组态数据库访问4

3

第八章基于单片机的控制应用3

第九章基于PLC的控制应用4

3

第十章组态软件工程应用综合实例4

合

计32

16

三、教学方法和手段课程总学时：48学时，总学分：3学分；讲授和实验相结合，其中讲课32学时，完成重点内容和难点内容的讲授；实验16学时（含综合性实验3学时），加深教学内容的理解，加强动手能力培养。在教师的指导下，利用创新实验室和开放实验室的条件，让学生根据学习的内容自选题目进行设计、制作实验。本课程安排在《计算机基础》、《微机原理》、《单片机原理与接口技术》等课程之后教学，效果最好。教学内容与目标第1章组态王软件概述1.1认识组态软件1.2组态王软件的安装1.3组态王软件的组成1.4本章小结第2章组态王软件的基本使用2.1建立工程2.2设计画面2.3定义变量2.4组态画面的动画设计2.5本章小结第3章命令语言程序设计3.1命令语言介绍3.2后台命令语言3.3画面命令语言3.4动画连接命令语言3.5命令语言语法3.6整数变量与数值显示工程实例3.7数制转换工程实例3.8流水灯延时工程实例3.9倒计时工程实例3.10本章小结第4章趋势曲线和其他曲线4.1历史趋势曲线控件4.2配方管理4.3内置温控曲线4.4超级XY曲线控件4.5本章小结第5章报警和事件系统5.1报警和事件概述5.2报警定义5.3事件类型5.4声光报警工程实例5.5蜂鸣器报警工程实例5.6语音报警工程实例5.7本章小结第6章报表系统及日历控件6.1创建报表6.2报表函数6.3日历控件使用说明6.4利用报表历史数据查询函数实现历史数据查询实例6.5利用微软日历控件实现日报表实例6.6报表函数综合应用6.7本章小结第7章组态王数据库访问7.1组态王SQL访问管理器7.2如何配置与数据连接7.3数据库查询工程实例7.4数据库与XY曲线结合工程实例7.5关系数据库多表联合工程实例7.6报警存储与查询工程实例7.7本章小结第8章基于单片机的控制应用8.1单片机概述8.2系统设计说明8.3单片机数据采集与控制程序设计8.4本章小结第9章基于PLC的控制应用9.1PLC概述9.2串口总线概述9.3系统设计说明9.4数据采集与控制程序设计9.5本章小结第10章组态软件工程应用综合实例10.1小区供水系统实例10.2混合配料监控系统10.3小区照明系统实例10.4本章小结五、教材及参考教材教材：殷群.《组态软件基础及应用（组态王KingView）》机械工业出版社，2017.7参考资料：[1]李江全．《案例解说组态软件典型控制应用》，电子工业出版社，2011.3[2]姚福来．《组态软件及触摸屏综合应用技术速成》，电子工业出版社，2011.6[3]《从基础到实践——PLC与组态王》，机械工业出版社，2011.8组态王软件理论复习题一、填空题（单选题）：1、组态王软件是一种通用的工业（A）软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。（A）监控（B）过程（C）管理（D）应用2、当（B）打开时，工具箱自动显示。工具箱中的每个工具按钮都有“浮动提示”，帮助您了解工具的用途。（A）监控（B）画面（C）软件（D）应用3、（C）连接是使被连接对象根据条件表达式的值而显示或隐含。（A）动画（B）画面（C）软件隐含（D）变量4、缩放连接是使被连接对象的大小随连接（C）的值而变化。（A）软件隐含（B）动画（C）表达式（D）过程5、旋转连接是使对象在画面中的（C）随连接表达式的值而旋转。（A）表达式（B）画面（C）位置（D）旋转6、选中按钮按鼠标右键选择（B）切换，在按钮属性的提示文本中添加（D）即可[需要设置按钮的风格。（A）动画（B）字符串（C）表达式（D）注释7、命令语言的格式类似(C)的格式，工程人员可以利用其来增强应用程序的灵活性。（A）汇编语言（B）VB（C）C语言（D）basco8、一般的ActiveX（C）都具有属性、方法、事件，用户通过设置控件的这些属性、事件、方法来完成工作。（A）表达式（B）VB（C）控件（D）basco9、数据报表是反应生产过程中的（C）、运行状态等，并对数据进行记录、统计的一种重要工具，是生产过程必不可少的一个重要环节。（A）动画连接（B）软件隐含（C）过程数据（D）basco表达式10、ReportSetHistData2函数可从组态王记录的（B）中按指定的起始时间和时间间隔查询指定变量数据。（A）实时库（B）历史库（C）过程数据（D）basco表达式11、在实际工程中将此命令写入：工程浏览器〉（C）〉应用程序命令语言〉退出时中，即系统退出后断开与数据库的连接。（A）工程开发（B）历史库（C）命令语言（D）工程运行12、为了保证运行系统的安全运行，对画面上的（B）设置了访问权限，同时给操作者分配了访问优先级和安全区，只有操作者的优先级大于对象的优先级且操作者的安全区在对象的安全区内时才可访问，否则不能访问画面中的图形对象。（A）数据库的连接（B）图形对象（C）命令语言（D）工程浏览13、在配置网络时要绑定TCP/IP协议，即PC机必须首先是某个（C）上的站点并启动该网。（A）数据库的连接（B）图形对象（C）局域网（D）工程浏览14、IO服务器：负责进行（B）的站点。如果某个站点虽然连接了设备，但没有定义其为IO服务器，那么这个站点采集的数据不向网络上发布。（A）数据库的连接（B）数据采集（C）TCP/IP（D）客户端15、登录服务器：登录服务器负责（C）用户登录的校验。在网络中只可以配置一个登录服务器。（A）局域网（B）数据采集（C）网络中（D）客户端16、客户端：某个站点被指定为客户后可以访问其指定的（B）。一个站点被定义为服务器的同时，也可以被指定为其它服务器的客户。（A）局域网（B）服务器（C）网络中（D）客户端17、组态王6.53提供了ForInternet应用版本——组态王（D）版，支持Internet/Intranet访问。（A）嵌入版（B）电力版（C）通用版（D）WEBP9918、组态王WEB功能采用（A）结构，客户可以随时随地通过Internet/Intranet实现远程监控。（A）B/S（B）C/S（C）TCP/IP（D）PCZ19、IE端需要安装MicrosoftInternetExplore5.0以上或者Netscape3.5以上的浏览器以及（B）插件（第一次浏览组态王画面时会自动下载并安装并保留在系统上）。（A）WEB（B）JRE（C）Explore（D）Netscape20、在组态王6.53web的画面发布中，发布功能采用（B）方式。可以将画面按照不同的需要分成多个组进行发布，每个组都有独立的安全访问设置，可以供不同的客户群浏览。（A）多组（B）分组（C）组合（D）独立21、组态软件：一般英文简称有三种分别为:（B）/（C）/（A）。（A）SCADA（B）HMI（C）MMI（D）MIM(HumanandMachineInterface/ManandMachineInterface/ScanControlAlarmDatabase，中文翻译为：人机界面软件/扫描报警控制数据库软件。)22、组态软件产品于（C）年代初出现，并在80年代末期进入我国。但在90年代中期之前，组态软件在我国的应用并不普及。（A）70（B）60（C）80（D）90二、填空题（多选题）：1、组态王软件结构由（D）、（B）及（C）三部分构成。（A）开发系统（B）工程浏览器（C）运行系统（D）工程管理器2、组态王支持通过（B）、（D）等标准传输机制和其他监控软件（如：Intouch、Ifix、Wincc等）或其他应用程序（如：VB、VC等）进行本机或者网络上的数据交互。（A）ODBC（B）OPC（C）OLE（D）DDE3、组态王把那些需要与之交换数据的（C）或（A）都作为外部设备使用。（A）软件程序（B）通讯连接（C）硬件设备（D）外部软件4、所谓“动画连接”就是建立（B）与（D）的对应关系。（A）监控中心（B）画面的图素（C）监控中心（D）数据库变量5、（B）连接是使被连接对象在条件表达式的值为真时闪烁。闪烁效果易于引起注意，故常用于出现非正常状态时的（C）。（A）画面的图素（B）闪烁（C）报警（D）数据库变量6、在显示的文本的动画连接中选择文本色，输入显示的变量名称，在文本色属性栏中（B）、（A）或（C）不同阈值时要显示的不同颜色（A）删除（B）添加（C）修改（D）阈值7、命令语言有六种形式，其区别在于命令语言执行的时机或条件不同,分别为：（A）、（B）（C）、（D）（H）、（F）（A）应用程序命令语言（B）热键命令语言（C）事件命令语言（D）数据改变命令语言（E）数学函数命令语言（F）画面、按钮命令语言（G）控件函数命令语言（H）自定义函数命令语言8、利用系统提供的“（B）”工具和(D)函数能够实现在主画面中切换到其他任一画面的功能。（A）Exit()（B）菜单（C）数据库（D）ShowPicture()9、为保证工业现场安全生产，报警和事件的产生和记录是必不可少的，“组态王”提供了强有力的（B）和（D）系统。（A）菜单（B）报警（C）数据库（D）事件10、报警窗口是用来显示“组态王”系统中发生的报警和事件信息，报警窗口分：（B）和（D）。（A）函数命令报警窗口（B）实时报警窗口（C）数据库报警窗口（D）历史报警窗口11、趋势曲线用来反应变量随时间的变化情况。趋势曲线有两种：（A）曲线和（D）曲线。（A）实时趋势（B）实时报警窗口（C）数据库报警窗口（D）历史趋势12、组态王除了支持本身提供的各种控件外，还支持（D）标准的（B）的控件，包括Microsoft提供的标准ActiveX控件和用户自制的ActiveX控件。（A）ADate（B）ActiveX（C）CloseUp（D）Windows13、组态软件的网络结构可分为：（C）和（A）。（A）多机体系（B）分组体系（C）单机体系（D）独立体系14、组态软件是指一些（A）与（C）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。（A）数据采集（B）监控功能（C）过程控制（D）数据库15、典型的计算机控制系统可分为:（A）、（C）、（B）、（E）四个层次结构。它们构成了一个分布式的工业网络控制系统。（A）控制层（B）监控层（C）设备层（D）数据库层（E）管理层（F）采集层三、判断题（对打√错的打×）：1、组态王工程管理器是用来建立新工程，对添加到工程管理器的工程做统一的管理。（√）2、“搜索工程”是用来把计算机的某个路径下的所有的工程一起添加到组态王的开发系统。（×）3、“备份”工程备份是在需要保留工程文件的时候，把组态王工程压缩成组态王自己的“.PCZ”文件。（×）4、恢复：单击此快捷键可将备份的工程文件恢复到工程列表区中。（√）5、DB“导出”利用此快捷键可将组态王工程数据词典中的变量导出到WORD表格中，用户可在WORD表格中查看或修改变量的属性。（×）6、DB“导入”利用此快捷键可将EXCEL表格中编辑好的数据或利用“DB导出”命令导出的变量导入到组态王数据词典中。（√）7、“运行”在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的开发环境。(×）8、在连接现场设备时，设备地址处填写的地址要和实际设备地址完全一致。（√）9、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。（√）10、组态王处理系统会根据自己读入命令的顺序依次发出相应的控制信号，从而实现对外部设备的分时控制，所以每个动作的实现不会产生冲突。（√）11、组态王命令语言的长度为20k，无法加长，但可以将一个命令语言分为几个事件命令语言。（√）12、控件的接口是标准的，凡是满足这些接口条件的控件，包括第三方软件供应商开发的控件，都可以被组态王直接调用。（√）13、利用系统提供的命令语言可将实时数据报表以当前时间作为文件名保存在指定的ActiveX控件中。（×）14、组态王SQL访问功能实现组态王和其他外部数据库（通过ODBC访问接口）之间的数据传输。它包括组态王的SQL访问管理器和相关的SQL函数。（√）15、建立表格模板的目的是定义数据库格式，在后面用到SQLCreatTable（）函数时以此格式在Access数据库中自动建立表格。（√）16、利用组态王提供的KVADODBGridClass控件可方便地实现数据库查询工作。（√）17、用户的安全区与权限可分为：优先级分1~999级，1级最低999级最高。每个操作者的优先级别只有一个。（√）18、要实现组态王的网络功能，除了具备硬件设施外还必须对组态王各个站点进行网络配置，设置网络参数并定义在网络上进行数据交换的变量、报警数据和历史数据的存储和引用等。（√）19、端口号是指IE与运行系统进行网络连接的应用程序端口号，默认为8001。如果所定义的端口号与本机的其它程序的端口号出现冲突，用户可以按照实际情况进行修改。（√）20在开发系统发布画面后，Web画面发布的主要工作已经完成。在进行IE浏览之前，您需要先添加信任站点。（√）四、问答题：1、建立应用工程的一般过程？通常情况下，建立一个应用工程大致可分为以下几个步骤：第一步：创建新工程为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。第二步：定义硬件设备并添加工程变量添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量，包括内存变量和I/O变量。第三步：制作图形画面并定义动画连接按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。第四步：编写命令语言通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。第五步：进行运行系统的配置对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。第六步：保存工程并运行完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。2、述说实时趋势曲线，历史趋势曲线，实时报警和历史报警的制作？趋势曲线的作用：趋势曲线用来反应变量随时间的变化情况。趋势曲线有两种：实时趋势曲线和历史趋势曲线。历史趋势曲线说明：组态王的历史趋势曲线以ActiveX控件形式提供的取组态王数据库中的数据绘制历史曲线和取ODBC数据库中的数据绘制曲线的工具。通过该控件，不但可以实现历史曲线的绘制，还可以实现ODBC数据库中数据记录的曲线绘制，而且在运行状态下，可以实现在线动态增加/删除/隐藏曲线、曲线图表的无级缩放、曲线的动态比较、曲线的打印等。该曲线控件最多可以绘制16条曲线。报警和事件窗口的作用：为保证工业现场安全生产，报警和事件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。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和各个工作站的运行情况。当报警和事件发生时，在报警窗中会按照设置的过滤条件实时地显示出来。为了分类显示产生的报警和事件，可以把报警和事件划分到不同的报警组中，在指定的报警窗口中显示报警和事件信息。3述说组态王与数据库的连接？1）创建数据源及数据库；2）创建表格模板；3）创建记录体4）连接数据库5）创建数据库表格6）插入记录7）查询记录“变量的域”，是一个重要概念。组态王中把一个变量的属性特别是联系工业控制的有关内容定义为域。域的引用就是把变量名和域名用“.”号连接起来，比如变量“反应罐温度”的Group（报警组名）域，写成“反应罐温度.Group”。在应用程序设计时可以像使用变量一样使用域，规范了这些属性的使用，方便了应用程序的设计。X轴(Y轴)分度数：用于指定X轴或Y轴的最大坐标值和最小坐标值之间等间距的刻度数。温控曲线控件的设定方式有两种：①自由设定方式②升温-保温设定方式pvGetValue函数用于从指定的温控曲线控件中获取指定时刻的温度设定值或指定时刻的温度实时值，若指定时刻无采样，则返回该时刻前最近的一次采样值。语法格式如下：pvGetValue("ControlName",timeOffset,TagName,"option");数说明：imeOffset：相对时间坐标原点的时间偏移量（也就是绝对时间坐标），第一个值取0。agName：I/O实数变量。ption：确定是温度设定值还是温度实时值,字符串常量，RealValue温度实时值SetValue温度设定值pvAddNewRealPt函数用于在指定的温控曲线控件中增加一个采样实时值。语法格式如下：pvAddNewRealPt("ControlName",timeOffset,Value,"commentTag");参数说明：timeOffset：相对前一采样点的时间偏移量(即距前一值的时间间隔值)，第一个值取0。Value：温度的采样值，实型数据，此变量通常为组态王数据库中定义的I/O实数变量。commentTag：注释性字符串，也可以是字符串变量，当游标移动到此点时，给出提示性信息。若游标的注释方式设置为数值时，则给出该点的采样实时值。4、温控曲线控件的应用举例说明温控曲线控件的应用。设温控曲线控件的名称为”pp”;在画面命令语言显示时编写语句pvIniPreCuve("pp","d:\setsave50.csv");在画面命令语言存在时编写语句if(时间增量<=400){时间增量=时间增量+2;if(时间增量/50==Int(时间增量/50)){FZ2=FZ;}pvGetValue("pp",时间增量,设定,"setvalue");实际值=设定+FZ2-FZ1;FZ1=FZ2;pvAddNewRealPt("pp",2,实际值,"实际");}if(时间增量>=400){pvClear("pp",1);时间增量=0;}另外制作两个分别带有填充连接和模拟值输出连接的图形。将设定值和实际值输出。“FZ”是随机数I/O变量。权限管理在权限问题上，组态王采用分级和分区的双重保护策略。在工程开发时可以对工程中大多数可操作元素设定保护级别（1─999）和安全区（可达64个），对应地，还要设定操作者的操作权限（1─999）和工作安全区（最多64个）。在工控系统运行时，只有操作员的操作权限大于等于可操作元素的保护级别且在同一安全区时，才能对其操作；否则该可操作元素不可被访问或操作。“越限死区”是指当变量产生越限报警后，如果变量的值在报警限加减死区值的范围内，不会产生报警恢复事件，也不产生新的报警；如果变量的值不在报警限加减死区值的范围内，则产生报警恢复事件，可再产生新报警。2、组态王报警系统的工作过程是什么？是如何工作的？（10分）答：报警指软件运行期间，系统出现了非正常状态，而监控软件能够及时准确地检测到此信息，并把该信息在不丢失数据的情况下登记下来，保存起来，显示出来。这个信息称报警信息。操作人员得到报警信息，可及时对问题进行处理，保障系统的安全。作业的两种曲线。3、“X-Y轴曲线控件”的函数⑴xyAddNewPoint函数此函数用于在指定的X-Y轴曲线控件中给指定曲线添加一个数据点。整条曲线可以通过循环语句画出，也可以通过监控软件的周期运行，逐步画出。语法格式如下：xyAddNewPoint("ControlName",X,Y,Index);参数说明：ControlName：X-Y轴曲线控件名称，可以为中文名或英文名。X：设置x轴坐标值，可以是整型或实型变量。Y：设置y轴坐标值，可以是整型或实型变量。Index：给出X-Y轴曲线控件中的曲线索引号，取值范围0-7。存储X-Y轴曲线的文件是后缀为.csv的文件，可由记事本或写字板编辑，格式见下例。ZoomXYDataTotalGroup=2Index=4,Numbers=317.53461,13.6409423,1440,18Index=5,Numbers=512,1540,3080,80100,50150,-10前三行和第七行是格式说明，第二行的数据是同时出现曲线的数目，Index是曲线索引号，Numbers是该号曲线采样点数，其他是数据点数值。pvAddNewSetPt函数用于在指定的温控曲线控件中增加一段温度设定曲线。语法格式如下：pvAddNewSetPt("ControlName",TimeOffset,Value);参数说明：timeOffset：相对前一采样点的时间偏移量(即距前一值的时间间隔值)，第一个值取0。Value：温度的设定值，实型数据。例：pvAddNewSetPt("qq",20,50);pvAddNewSetPt("qq",50,90);pvAddNewSetPt("qq",20,40);pvAddNewSetPt("qq",10,60);pvAddNewSetPt("qq",60,30);pvAddNewSetPt("qq",30,80);上述语句在qq温控曲线控件中增加六段温度设定曲线，pvIniPreCuve函数用于初始化设定曲线。用于温控曲线的升温-保温设定方式语法格式如下：pvIniPreCuve("ControlName","fileName");参数说明：ControlName：用户定义的温控曲线控件名称，可以为中文名或英文名。fileName：以.csv为后缀的文本文件。这个文件按曲线段数、各段升温速率、设定温度、保温时间依次存放设定曲线信息。这里使用的.csv文件的编排格式为SetData曲线点（段）数曲线第一点位置第一段升温速率，设定温度，保温时间第二段升温速率，设定温度，保温时间第三段升温速率，设定温度，保温时间…着《组态软件及应用》试题试卷说明：请考生将所作的工程命名为“学生姓名+学号”，在D盘建立一个新的文件夹，将工程文件放到此文件夹内。做完后将最终的工程文件打包成压缩文件，命名为“电气XX班期末考试”。切记将组态王软件退出前要保存，拷全工程文件。考试时间为120分钟，在考试结束前的10分钟将压缩文件放到桌面上，每位学生在确认完试卷收上之后方可离开。制作一个反应车间监控系统1、定义两个设备，一是三菱FX系列PLC采用编程口，取名PLC。注意采用COM1端口，完成相应设置；二是亚控仿真PLC，取名仿真PLC。注意采用COM3端口分值10分2、定义如下的变量（分值10分）变量名变量类型连接的设备量程的下限量程的上限备注原料油出料阀I/O离散PLC寄存器y0原料油出料阀催化剂出料阀I/O离散PLC寄存器y1催化剂出料阀成品油出料阀I/O离散PLC寄存器y2成品油出料阀水流A内存离散水流A水流B内存离散水流B水流C内存离散水流C原料油罐液位I/O实型量亚控仿真PLC寄存器INCREA1000100原料油罐液位原料油压力亚控仿真PLC寄存器DECREA1000100原料油压力催化剂罐液位I/O实型量亚控仿真PLC寄存器RADOM1000100催化剂罐液位成品油罐温度I/O实型量亚控仿真PLC寄存器DECREA500100成品油罐温度制作5个画面（窗口），其中一个为主控画面为画面一，一个为报警窗口，一个为实时曲线，一个为报表窗口,一个为原料油罐液位及原料油压力关系的控件（X—Y控件）画面要求:1)、主控画面制作如下，还要有能够切换到其他画面及登录、退出的按钮，无登录人员切换按钮不允许操作（即不允许查询工艺参数）；各分画面也能够切换到主控画