【文章內(nèi)容簡介】 換 (Dynamic Data Exchange)技術(shù)，可以把一種應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)動態(tài)地鏈接到另一種應(yīng)用程序中去，使兩種完全不同的應(yīng)用程序可以交換數(shù)據(jù)進(jìn)行通信，在 Windows環(huán)境下為多個應(yīng)用程序之間以 Client/Server方式建立了一條動態(tài)數(shù)據(jù)交換通道。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 9 Access 數(shù)據(jù)庫簡介 Access 數(shù)據(jù)庫是 Microsoft 公司在 Office 中推出 的數(shù)據(jù)庫編輯程序。采用 Access 作為系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)存儲有以下幾方面原因 [7]： Access 的廣泛應(yīng)用性 Access 數(shù)據(jù)庫由 Microsoft 公司推出， Microsoft 公司的產(chǎn)品，比如：Windows 操作系統(tǒng)、 Office 辦公軟件集成等等，在全球范圍內(nèi)被廣泛的運(yùn)用；在國內(nèi)大部分 PC 機(jī)中都是以 Windows 作為操作平臺，且都安裝著 Office 應(yīng)用軟件。 Access 的實用性 本設(shè)計主要是利用數(shù)據(jù)庫存儲工業(yè)組態(tài)軟件的海量數(shù)據(jù)，故數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)比較簡單，采用 Access 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲簡單、方便。 Access 的通用性 Access 數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源驅(qū)動程序就在 Windows 操作系統(tǒng)中自帶，不用去尋找數(shù)據(jù)源驅(qū)動程序，就可在 Windows 操作系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào)用。 組態(tài)王軟件的介紹 我國的組態(tài)軟件的開發(fā)雖起步較晚，但經(jīng)過科技工作者的努力，在許多方面現(xiàn)己趕上或接近國外的先進(jìn)工控組態(tài)軟件的水平。其中，由北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)的“組態(tài)王”是優(yōu)秀國產(chǎn)組態(tài)軟件的代表 [8]。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 10 組態(tài)王軟件的組成 組態(tài)王軟件可以在 Windows 9 Windows NT 和 Windows 20xx 操作系統(tǒng)下運(yùn)行。目前常用的 版本是組態(tài)王 版。 組態(tài)王軟件包由工程管理器、工程瀏覽器、畫面運(yùn)行系統(tǒng)三大部分組成。其中，工程管理器用于新建工程以及工程管理等。工程瀏覽器內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，即組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。工程瀏覽器和畫面運(yùn)行系統(tǒng)是各自獨立的 Windows應(yīng)用程序，均可單獨使用；兩者又相互依存，在工程瀏覽器的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在畫面運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。 工程管理器主要用于組態(tài)王工程的管理，可以新建工程、搜索工程、工程的備份、工程恢復(fù)、變量的導(dǎo)入導(dǎo)出、定義工程的屬性等。 工程瀏覽器是組態(tài)王軟件包的核 心部分，它具有管理開發(fā)系統(tǒng)的功能，它將畫面制作系統(tǒng)中已設(shè)計的圖形畫面、命令語言、設(shè)備管理、變量管理、配方管理、數(shù)據(jù)庫訪問配置等工程資源進(jìn)行集中管理，并在一個窗口中以樹形結(jié)構(gòu)排列，窗口界面與 Windows 操作系統(tǒng)中的資源管理器的非常相似。組態(tài)王工程瀏覽器的結(jié)構(gòu)如圖 所示。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 11 圖 組態(tài)王工程瀏覽器的結(jié)構(gòu)圖 工程瀏覽器內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，在工程瀏覽器界面進(jìn)入畫面開發(fā)系統(tǒng)的操作方法有以下三種： 方法一：在工程瀏覽器的右上方圖標(biāo)快捷菜單中單擊“ MAKE”圖標(biāo)。 方法二：在工程瀏覽器窗口中選擇 “文件”下的“畫面”，則在工程瀏覽器顯示出“新建”圖標(biāo)，雙擊“新建”圖標(biāo)就可以進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。 方法三：在工程瀏覽器的空白區(qū)，點擊右鍵并選擇“切換到 Make”也可以進(jìn)入到組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。 畫面運(yùn)行系統(tǒng)是組態(tài)王軟件的實時運(yùn)行環(huán)境，它用于顯示畫面開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面，并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與 I/O 服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換，將各種數(shù)據(jù)采集到組態(tài)王系統(tǒng)中，并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地展示給用戶，同時組態(tài)王自身可以完成報警窗口、歷史數(shù)據(jù)記錄、實時和歷史趨勢曲線等監(jiān)視功能，并可生成歷史數(shù)據(jù)庫文件。 組態(tài)王 開發(fā)工程項目的一般過程 下面簡單的介紹一下組態(tài)王 進(jìn)行實際項目開發(fā)過程時必要的幾個步驟 [9]： 步驟一：啟動組態(tài)王工程管理器，單擊“新建”按鈕，在隨后出現(xiàn)的“新建工程向?qū)А敝袉螕簟跋乱徊健卑粹o，輸入工程項目所在的目錄，再單擊“下一步”按鈕，輸入工程名稱和工程描述（可以省略），再單擊“完成”按鈕，此時在工程管理器中顯示出所建的工程項目名。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 步驟二：雙擊新建立的工程項目或者單擊菜單“ MAKE”，都可以進(jìn)入工程瀏覽器。 步驟三：進(jìn)行設(shè)備配置。在組態(tài)王工程瀏覽器的工程目錄顯示區(qū)，單擊“設(shè)備”大綱 項下相應(yīng)設(shè)備成員名，然后在工程瀏覽器目錄顯示區(qū)雙擊“新建”圖標(biāo)，出現(xiàn)“設(shè)備配置向?qū)А贝翱?，在此窗口中完成與組態(tài)王軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的設(shè)備的配置工作。 步驟四：構(gòu)造數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件的核心部分。建立在數(shù)據(jù)庫中的各種變量負(fù)責(zé)與各種外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以及完成相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲。在工程瀏覽器中單擊“數(shù)據(jù)庫”大綱項下的“數(shù)據(jù)詞典”成員名，然后在右邊的目錄內(nèi)容顯示區(qū)中雙擊“新建”圖標(biāo)，則彈出“定義變量”對話框，在此對話框中輸入變量名，選擇變量類型、數(shù)據(jù)范圍、連接設(shè)備等，完成配置后，單擊“確定”按鈕就完成了一個變量的 配置。 步驟五：啟動畫面開發(fā)系統(tǒng)。在組態(tài)王工程瀏覽器的目錄顯示區(qū)中，單擊“文件”大綱下的“畫面”成員名，再在工程瀏覽器目錄內(nèi)容顯示區(qū)中單擊右鍵，在彈出菜單中單擊“新建畫面”菜單，此時程序會切換到組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)，并且彈出“新畫面”對話框，在此對話框中輸入要建立的畫面的名稱以及畫面的大小，也可以選擇背景顏色等，然后單擊“確定”按鈕，則出現(xiàn)了一個空白的新畫面。用戶可以在這個畫面上利用各種繪圖工具進(jìn)行顯示畫面的設(shè)計開發(fā)。 步驟六：定義動畫連接。動畫連接建立了數(shù)據(jù)庫中變量與圖形畫面中的圖素之間的關(guān)系。只有建立了動畫連 接，才能將數(shù)據(jù)庫中的變量信息反映到圖形畫面中來。在建立好的畫面上雙擊圖形對象，則會彈出“動畫連接”對話框，用戶可以對一個圖形對象同時定義若干個動畫連接，構(gòu)成比較復(fù)雜的顯示效果。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 13 步驟七：運(yùn)行與調(diào)試。啟動組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)，通過對畫面的觀察和操作驗證設(shè)計是否正確與完善，根據(jù)出現(xiàn)的問題可以重新進(jìn)行上述的步驟，直到系統(tǒng)的功能正常。 需求分析 案例工程的設(shè)計需求分析 井供水監(jiān)測系統(tǒng)可應(yīng)用于實際的工程生產(chǎn)中，在本系統(tǒng)中，需要實現(xiàn)井供水的實際輸入與輸出。并且監(jiān)測實時數(shù)據(jù) —— 蓄水池水位、池水溫度、池中 壓力和池底壓力。根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，可實現(xiàn)蓄水池水位的自動和手動控制。 在水位數(shù)據(jù)監(jiān)測時，需要制作報警系統(tǒng)，在運(yùn)行時，如果蓄水池水位出現(xiàn)不符合實際要求的情況，組態(tài)王就可以將蓄水池水位數(shù)據(jù)變量以報警的方式顯示給用戶。 數(shù)據(jù)采集通過組態(tài)王 的設(shè)備來完成，通過亞控公司提供的仿真 PLC 設(shè)備連接到 COM2 串口，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測；然后利用組態(tài)王 對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時記錄和分析，并建立實時曲線，實時趨勢曲線用于實時顯示數(shù)據(jù)的變化情況。在畫面運(yùn)行時，實時趨勢曲線對象由系統(tǒng)自動更新，因此， 使用者就可以看到實時數(shù)據(jù)的變化情況。在建立了文本輸出的同時，它設(shè)定為模擬值輸出，這樣就將實時數(shù)據(jù)以數(shù)字的形式呈現(xiàn)給用戶。 Visual Basic 數(shù)據(jù)庫設(shè)計分析 在本文中， Visual Basic 主要完成數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與管理。首先，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的在線操作：組態(tài)王可以將數(shù)據(jù)存儲在特定格式的文件中，但是它不利于用戶的查看、管理，并且占用的磁盤空間很大，在設(shè)計中就要將組態(tài)哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 14 王的數(shù)據(jù)存儲在通用的數(shù)據(jù)庫中，例如： Access 數(shù)據(jù)庫，這部分就要通過組態(tài)王的 SQL 訪問管理器來完成，將海量的多種數(shù)據(jù)正確的傳到 Access 數(shù)據(jù)庫中。然后通過 Visual Basic 進(jìn)行 Access 數(shù)據(jù)庫文件的管理，以多種圖形和數(shù)據(jù)表格的形式傳遞給使用者。其次，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的 DDE 交換：通過 DDE機(jī)制，可以實現(xiàn)組態(tài)王與 Visual Basic 之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，來完善組態(tài)王的數(shù)據(jù)功能，從而建立完善的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，更能體現(xiàn)它的實用性。 嵌入式數(shù)據(jù)庫設(shè)計思想 本文結(jié)合組態(tài)王軟件以及 VB 的數(shù)據(jù)庫開發(fā)功能，對實際案例工程進(jìn)行設(shè)計，并且能夠?qū)崿F(xiàn)通用性，即通過簡單的配置，不同的用戶均可使用本軟件來完善不同工程的數(shù)據(jù)庫部分的功能，總的設(shè)計如圖 所示。 圖 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 15 通過用戶配置，組態(tài)王中的數(shù)據(jù)可以傳輸至 VB 和 Access 數(shù)據(jù)庫中，在利用 VB 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)功能對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，另外， VB 還可以增加用戶管理功能，最后由組態(tài)王軟件調(diào)用 VB 的可執(zhí)行文件。這樣就可以完善組態(tài)王軟件的數(shù)據(jù)庫部分功能，同時與案例工程形成了一個完整的系統(tǒng)。 本章小結(jié) 本章主要簡述系統(tǒng)開發(fā)工具 —— 、 Access 數(shù)據(jù)庫及組態(tài)王，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。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 16 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，圖 所示為本文所述的井供水監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計圖。 圖 井供水監(jiān)測系統(tǒng)示意圖 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 17 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 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 18 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哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 19 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)