【文章內(nèi)容簡介】 一個完整的系統(tǒng)。 本章小結(jié)本章主要簡述系統(tǒng)開發(fā)工具——、并給出利用組態(tài)王軟件進(jìn)行工程項目開發(fā)設(shè)計的一般步驟。對系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了需求分析，簡述了嵌入式數(shù)據(jù)庫的設(shè)計思想，這為后面的實際案例工程的建立以及數(shù)據(jù)庫功能的開發(fā)做了良好的鋪墊。第三章 案例工程的設(shè)計 井供水監(jiān)測系統(tǒng)簡介井供水監(jiān)測系統(tǒng)在實際的工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的意義，它可以同時監(jiān)測系統(tǒng)的實時變量，并且可以以自動或者手動的方式來進(jìn)行對系統(tǒng)的控制，使得用戶能夠根據(jù)實際要求更方便的操作。首先。 井供水監(jiān)測系統(tǒng)示意圖蓄水池通過一臺水泵從水源抽水，通過相應(yīng)進(jìn)水管道為蓄水池供水。蓄水池的出水管道連接到多個用戶，為用戶提供水源。為了保持系統(tǒng)的相對穩(wěn)定，要求同時監(jiān)測系統(tǒng)的4個實時數(shù)據(jù)變量，即蓄水池水位、池水溫度、池中壓力、池底壓力。其中蓄水池水位要設(shè)定兩個報警限，分別是上限和下限。井供水監(jiān)測系統(tǒng)的控制要求在自動控制時如果蓄水池水位低于下限，則水泵工作，為蓄水池供水。當(dāng)蓄水池水位上升到上限，則水泵關(guān)閉，蓄水池水位得到下降。蓄水池水位從上限到下限之前，水泵不會工作（除非改用手動方式）。在手動控制時通過人為的控制電動調(diào)節(jié)閥，可以使水泵在瞬間工作或者關(guān)閉，但是在出現(xiàn)蓄水池水位報警時，它仍然按照自動方式進(jìn)行控制。本工程的主要硬件組成水泵蓄水池中的水是靠水泵從水源抽水而來的。水泵采用單相泵，正常使用電壓為220V，電源電壓不得低于10%，以免燒毀電機(jī)。蓄水池蓄水池是儲存水的容器。這里假定水池高102cm，上限100cm,下限20cm。液位變送器為了監(jiān)測蓄水池中的水位，必須依靠一定的檢測設(shè)備對蓄水池水位進(jìn)行檢測，液位變送器就完成了此項功能。電動調(diào)節(jié)閥通過電動調(diào)節(jié)閥的開關(guān)狀態(tài)，可以將水泵供水改為自動或者手動方式，實現(xiàn)了可以人為的改變系統(tǒng)的工作方式。潛水泵供水潛水泵可以將蓄水池中的水向用戶輸出。當(dāng)然，系統(tǒng)還需要其它的設(shè)備進(jìn)行配合使用，如：管道、套筒、壓力變送器等。在它們之間互相配合的工作，使得系統(tǒng)可以正確的運(yùn)行。 變量的定義在組態(tài)王運(yùn)行時，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，同時工程人員在計算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場，數(shù)據(jù)詞典（數(shù)據(jù)庫）是聯(lián)系計算機(jī)和現(xiàn)場、上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。組態(tài)王的變量包括用戶定義變量和系統(tǒng)變量兩大類。變量定義在工程瀏覽器的數(shù)據(jù)詞典中運(yùn)行，定義時要指定變量名和變量類型[10]。用戶定義的變量有內(nèi)存離散、內(nèi)存實型、內(nèi)存長整數(shù)、內(nèi)存字符串、I/O離散、I/O實型、I/O長整數(shù)、I/O字符串八種類型，這8種基本類型的變量是通過“變量屬性”對話框定義的，同時在“變量屬性”對話框的屬性頁中設(shè)置它們的部分屬性。系統(tǒng)變量包括報警窗口變量、歷史趨勢曲線變量、系統(tǒng)預(yù)設(shè)變量三種，其中報警窗口變量和歷史趨勢曲線變量分別是在畫面上繪制報警窗口和歷史趨勢曲線時自動定義的，設(shè)置它們的屬性是在畫面上的報警窗口或歷史趨勢曲線完成，報警組變量是在“報警組定義”對話框中定義的。時間變量是系統(tǒng)已定義過的，工程人員可以直接引用。為了滿足工控軟件的需求，還必須設(shè)置變量的屬性?！白兞繉傩浴睂υ捒虻摹盎緦傩浴表撝械母黜椨脕矶x變量的基本特征，包括：變量名、變量的類型、描述、變量靈敏度、變量的取值范圍，以及I/O變量的連接設(shè)備信息等。在井供水監(jiān)測系統(tǒng)工程中，需要采用變量來存放外部設(shè)備傳送進(jìn)來的檢測信號，這些變量需要與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，首先建立工程，然后進(jìn)行設(shè)備配置，再建立相應(yīng)的變量。建立工程在“組態(tài)王工程管理器”窗口中單擊“新建”按鈕，出現(xiàn)“新建工程向?qū)е弧贝翱?。單擊下一步“按鈕”，在出現(xiàn)的“新建工程向?qū)е贝翱谥休斎牍こ痰哪夸?，單擊“下一步”按鈕，在出現(xiàn)的“新建工程向?qū)е贝翱谥休斎牍こ堂Q為“井供水監(jiān)測系統(tǒng)”，最后單擊“完成”按鈕并且在出現(xiàn)的“是否將新建的工程設(shè)置為組態(tài)王當(dāng)前工程”對話框中單擊“是”按鈕，完成了工程的建立，組態(tài)王在硬盤上建立了“井供水監(jiān)測系統(tǒng)”，以后所進(jìn)行的組態(tài)工作的所有數(shù)據(jù)都將存儲在這個文件夾中。配置設(shè)備在組態(tài)王工程管理器中，根據(jù)已建立的“井供水監(jiān)測系統(tǒng)”工程，啟動組態(tài)王的“工程瀏覽器”，設(shè)置工程目錄顯示區(qū)中“設(shè)備”大綱項下面的“COM2”成員名，然后在出現(xiàn)的窗口中輸入串行通信口COM2的通信參數(shù)：波特率為9600b/s，偶校驗，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，RS232通信方式，然后單擊“確定”按鈕，完成了對COM2的通信參數(shù)配置，保證COM2同PLC的通信能夠正常的運(yùn)行。由于工程是在模擬狀態(tài)下完成的，所以要用到仿真PLC，組態(tài)王提供的仿真PLC設(shè)備，可以模擬實際設(shè)備向程序提供數(shù)據(jù)，以供用戶調(diào)試。仿真PLC提供五種類型的內(nèi)部寄存器變量INCREA、DECREA、RADOM、STATIC、CommErr，INCREA、DECREA、RADOM、STATIC寄存器變量的編號從11000，變量的數(shù)據(jù)類型均為整型(即INT)。然后在目錄顯示區(qū)中，雙擊“新建”圖標(biāo)，在出現(xiàn)的“設(shè)備配置向?qū)А敝袉螕簟癙LC”“亞控”“仿真PLC”“串行”。然后，在下一個窗口中給這個設(shè)備取一個名字“PLC”，為設(shè)備指定所連接的串口“COM2”，同時還要為設(shè)備指定一個地址“1”，最后出現(xiàn)“信息總結(jié)”窗口。檢查無誤后單擊“完成”按鈕，完成設(shè)備的配置。 仿真設(shè)備配置圖定義變量要在組態(tài)王軟件中知道外部設(shè)備的狀態(tài)，以及能夠輸出控制信號，這就要建立相應(yīng)的變量，以便組態(tài)王能夠與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。定義蓄水池水位變量單擊“數(shù)據(jù)庫”大綱項下面的“數(shù)據(jù)詞典”成員名，然后在目錄內(nèi)容顯示區(qū)中雙擊“新建”圖標(biāo)，出現(xiàn)“變量定義”窗口。在“基本屬性”頁中輸入變量名“蓄水池水位”，變量類型設(shè)置為“I/O實數(shù)”，連接設(shè)備設(shè)置為“PLC”，寄存器設(shè)置為“INCREA102”，數(shù)據(jù)類型設(shè)置為“SHORT”，讀寫屬性設(shè)置為“讀寫”，采集頻率設(shè)置為1000ms，最大值和原始最大值設(shè)定為102，其余值為默認(rèn)值就可以，并且設(shè)置為“允許DDE訪問”。然后，單擊“報警定義”選項卡，設(shè)定高報警限為90，低報警限為10。在單擊“記錄和安全區(qū)”選項卡，單擊選中“數(shù)據(jù)變化記錄”單選按鈕。最后單擊“確定”按鈕，完成了“蓄水池水位”的建立。定義水池溫度變量同樣在目錄內(nèi)容顯示區(qū)中雙擊“新建”圖標(biāo)，出現(xiàn)“變量定義”窗口。在“基本屬性”頁中輸入變量名“水池溫度”，變量類型設(shè)置為“I/O實數(shù)”，連接設(shè)備設(shè)置為“PLC”，寄存器設(shè)置為“INCREA33”，數(shù)據(jù)類型設(shè)置為“SHORT”，讀寫屬性設(shè)置為“只讀”，采集頻率設(shè)置為1000ms，最大值和原始最大值設(shè)定為33，初始值為15，其余值為默認(rèn)值就可以，并且設(shè)置為“允許DDE訪問”。其余的設(shè)置均可設(shè)置為默認(rèn)情況，另外兩個變量“池中壓力”和“池底壓力”的設(shè)置與“池水溫度”相似，這里就不詳細(xì)的說明了。(3) “開關(guān)”與“開關(guān)1”變量的設(shè)置為了使用戶可以方便靈活的控制運(yùn)行系統(tǒng)，在這里設(shè)定這兩個變量來進(jìn)行控制，在目錄內(nèi)容顯示區(qū)中雙擊“新建”圖標(biāo)，出現(xiàn)“變量定義”窗口。在“基本屬性”頁中輸入變量名“開關(guān)”，變量類型設(shè)置為“內(nèi)存離散”，初始值狀態(tài)為“關(guān)”；同樣的“開關(guān)1”也是如此設(shè)置。(4) “水流”變量的建立為了在運(yùn)行畫面中給用戶一個逼真的流水動畫，需要建立變量，在動畫連接時引用，來產(chǎn)生動態(tài)的效果，可設(shè)置為“內(nèi)存整形”，最大值設(shè)定為10，其余的設(shè)置為默認(rèn)值。 畫面的設(shè)計與動畫連接 畫面制作后在目錄顯示區(qū)中雙擊“新建”圖標(biāo)，出現(xiàn)“新畫面”對話框。在“畫面名稱”旁邊的編輯框中輸入“供水系統(tǒng)流程圖”。其余部分畫面的設(shè)計比較簡單，這里不作為本文的重點(diǎn)內(nèi)容講述。 動畫連接動畫連接就是建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系。在建立動畫連接后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中變量的變化圖形對象可以按照動畫連接的要求進(jìn)行變化。組態(tài)王的動畫連接具有以下幾個特點(diǎn)：特點(diǎn)一：一個圖形對象可以同時定義多個動畫連接，從而可以實現(xiàn)復(fù)雜的動畫功能。特點(diǎn)二：建立動畫連接的過程非常簡單，不需要編寫任何程序即可完成。特點(diǎn)三：動畫過程的引發(fā)不限于變量，也可以是由變量組成的連接方式。特點(diǎn)四：為每一個有動畫連接的圖形對象設(shè)置了訪問權(quán)限，以增強(qiáng)系統(tǒng)安全性。創(chuàng)建動畫制作連接的基本步驟如下：步驟一：創(chuàng)建或者選擇連接對象（線、填充圖形、文本、按鈕或者符號）。步驟二：雙擊圖形對象，彈出“動畫連接”對話框。步驟三：選擇對象想要進(jìn)行的連接。步驟四：為連接定義輸入詳細(xì)資料。當(dāng)用戶創(chuàng)建動畫制作連接時，在連接生效之前，使用的標(biāo)記名必須在數(shù)據(jù)庫中定義。如果未被定義，當(dāng)“確定”按鈕按下時，將要求用戶立刻定義它。在已繪制出的畫面還不能真實的反映出系統(tǒng)運(yùn)行時的情況，必須把各個圖素與數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)變量建立聯(lián)系，才能真正的使畫面生動，給用戶一個直觀的視覺。各種按鈕的功能實現(xiàn)雙擊按鈕，在“按下時”或者“彈起時”輸入命令語言：“開始”按鈕的命令語言為“\\本站點(diǎn)\開關(guān)=1。”，“停止”按鈕的命令語言為“\\本站點(diǎn)\開關(guān)=0?！?，“實時曲線”按鈕的命令語言為“ShowPicture(實時趨勢曲線)；”，“報警”按鈕的命令語言為“ShowPicture(報警和事件窗口)?！?，“畫面說明”按鈕的命令語言為“ShowPicture(供水系統(tǒng)流程圖1)?！保巴顺觥卑粹o的命令語言為“ClosePicture(供水系統(tǒng)流程圖)。”。通過這些命令語言的設(shè)計，在系統(tǒng)運(yùn)行時，按鈕的功能就可以體現(xiàn)出來。電動調(diào)節(jié)閥的動畫連接設(shè)計雙擊“電動調(diào)節(jié)閥”，選擇變量名為“\\本站點(diǎn)\開關(guān)1”，“關(guān)閉時顏色”選擇為紅色，“打開時顏色”選擇為綠色，完成了電動調(diào)節(jié)閥的畫面設(shè)計，在運(yùn)行狀態(tài)下，通過電動調(diào)節(jié)閥就可以完成“手動”控制水泵的工作狀態(tài)。蓄水池的動畫顯示蓄水池在運(yùn)行時應(yīng)該體現(xiàn)出“蓄水池水位”的變化情況，在其“動畫連接”屬性頁中選擇“縮放”功能，在“縮放連接”中設(shè)定表達(dá)式為“\\本站點(diǎn)\蓄水池水位”。文本顯示的動畫設(shè)計上面設(shè)計的“文本顯示”是為了展示給用戶一個數(shù)據(jù)實時變化的現(xiàn)場，在“文本顯示”的動畫連接對話框中利用“模擬值輸出”進(jìn)行選擇變量。其余的文本動畫連接與此例相似，完成的“文本顯示”在運(yùn)行時就可以將實時數(shù)據(jù)顯示在畫面中。主畫面的設(shè)計雖然已經(jīng)設(shè)計完成，但是它還不能實現(xiàn)系統(tǒng)的功能，這就需要命令語言來驅(qū)動應(yīng)用程序。 模擬值輸出連接圖 命令語言的編寫組態(tài)王軟件能夠讓用戶定義命令語言來驅(qū)動應(yīng)用程序。命令語言語法類似于C語言。命令語言包括應(yīng)用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言、數(shù)據(jù)改變命令語言、自定義函數(shù)命令語言和畫面命令語言等。命令語言具備完備的詞法、語法查錯功能和豐富的運(yùn)算符、數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、控件函數(shù)、SQL函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)。應(yīng)用程序的初始化應(yīng)用程序命令語言是在程序啟動時、程序關(guān)閉時或者在程序運(yùn)行期間執(zhí)行的命令語言。如果選擇在程序運(yùn)行期間執(zhí)行命令語言，還可以指定程序運(yùn)行的周期。它通常用于系統(tǒng)的初始化、系統(tǒng)退出時的處理以及常規(guī)程序的處理。選擇應(yīng)用程序命令語言的執(zhí)行命令、關(guān)鍵字、函數(shù)、變量等，只需單擊相應(yīng)的按鈕即可。在本工程中，需要對蓄水池水位、池水溫度、池中壓力、池底壓力四個變量進(jìn)行控制和監(jiān)測。由于本工程是模擬計算機(jī)工業(yè)現(xiàn)場，所以必須設(shè)置變量的初始值和運(yùn)行變化值，具體要求如下：如果水位低于下限，則水泵工作，蓄水池水位增高。如果水位上升到上限，則水泵關(guān)閉。水泵從上限下降到下限之前，水泵不工作。壓力變量與水位成正比關(guān)系。池水溫度變量有一定的范圍限制，如池水溫度要大于15度而不大于33度。應(yīng)用程序運(yùn)行方法畫面命令語言是在畫面顯示時執(zhí)行、隱含時執(zhí)行或在畫面存在期間時執(zhí)行的命令語言。在本案例工程中，要實現(xiàn)手動的控制實現(xiàn)水位的升降，必須將手動的控制變量（開關(guān)1）與當(dāng)前的蓄水池水位有機(jī)的結(jié)合在一起，實現(xiàn)蓄水池水位的正確運(yùn)行：手動工作開始時，在蓄水池水位沒有達(dá)到上限時，蓄水池水位上升，即水泵工作；當(dāng)蓄水池水位達(dá)到上限時，系統(tǒng)設(shè)置手動控制變量（開關(guān)1）為關(guān)閉狀態(tài)。手動工作關(guān)閉時，在蓄水池水位沒有達(dá)到下限時，蓄水池水位下降，即水泵不工作；當(dāng)蓄水池水位達(dá)到下限時，系統(tǒng)設(shè)置手動控制變量（開關(guān)1）為開啟狀態(tài)。通過動畫連接和命令程序的編寫，已經(jīng)完成了主畫面的基本功能的實現(xiàn)，為了完善工程的功能，還要設(shè)計報警窗口和實時趨勢曲線。 報警窗口的設(shè)計運(yùn)行報警事件是控制軟件必不可少的功能，當(dāng)變量是數(shù)值或數(shù)值變化異常時將產(chǎn)生報警，以便操作者采取必要的措施。組態(tài)王軟件能夠自動對“變量定義”有效的數(shù)據(jù)變量進(jìn)行監(jiān)視，如果發(fā)生報警事件，就將這些事件存于內(nèi)存中的報警事件緩沖器中，其中，報警窗口的報警和報警事件都是取自報警緩沖區(qū)。組態(tài)王中的報警和事件主要包括變量報警事件、操作事件、用戶登陸事件和工作站事件。組態(tài)王系統(tǒng)“變量屬性”對話框中的“報警配置”選項卡進(jìn)行變量報警條件的定義。報警定義后，如果在運(yùn)行階段，變量的數(shù)值或變化情況滿足已定義的報警條件或從報警條件恢復(fù)正常應(yīng)答時均可以產(chǎn)生報警事件（報警發(fā)生、報警恢復(fù)、報警應(yīng)答）。同時對每一個變量的報警可以規(guī)定報警的優(yōu)先級和所在的報警組，分別用于描述報警的嚴(yán)重程度和報警分類信息。報警信息可以在報警窗口中顯示。在本工程中需要對“蓄水池水位”進(jìn)行報警配置，在“通用屬性”頁面中將“報警窗口名”設(shè)置為“alarm”，在“條件屬性”頁面中將“報警服務(wù)器”設(shè)置為“本站點(diǎn)”，選中“報警信息資源站點(diǎn)”中的“本站點(diǎn)”多選框，并且將“報警組”設(shè)置為“RootNode”，完成了工程的報警窗口設(shè)置。當(dāng)“蓄水池水位”的數(shù)值出現(xiàn)高于100cm或者低于20cm時，均會在報警窗口中出現(xiàn)相應(yīng)的信息。 實時趨勢曲線的繪制實時趨勢曲線用于實時顯示數(shù)據(jù)的變化。在畫面運(yùn)行時，實時趨勢曲線對象由系統(tǒng)自動更新完成。數(shù)據(jù)從趨勢的右邊進(jìn)入，從右向左移動，移動到畫面外的曲線將不會被看見。趨勢曲線的外形類似于坐標(biāo)紙，X軸代表時間，Y軸代表變量值。在趨勢曲線中可以規(guī)定時間間距、數(shù)據(jù)的變化范圍、網(wǎng)格