【正文】 產(chǎn)組態(tài)軟件之一，至今已有10多年的歷史。該軟件以其良好的穩(wěn)定性、合理的性價(jià)比在市場上有良好的口碑。為此我們選擇北京亞控公司的組態(tài)王(Kingview)?！啊笔窃赑C機(jī)上建立的一種智能軟件包，它以Windows 2000/ Windows ，充分利用了Windows圖形功能完備，界面一致性好，易學(xué)易用的特點(diǎn)，與其它工業(yè)自動(dòng)化軟件相比，在許多方面更加適合中國用戶的特點(diǎn)和需求。它使采用PC機(jī)開發(fā)的系統(tǒng)工程比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，大大減少了工控軟件開發(fā)者的重復(fù)性工作，并可運(yùn)用PC機(jī)豐富的軟件資源進(jìn)行二次開發(fā)。，支持真正客戶服務(wù)器模式和Internet瀏覽器技術(shù)，并且是一種可伸縮的柔性結(jié)構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小，可以將不同站點(diǎn)設(shè)計(jì)成I/O服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、登錄服務(wù)器、校時(shí)服務(wù)器、客戶機(jī)等，在系統(tǒng)擴(kuò)展和變化時(shí)，有著極大的靈活性。，在五個(gè)層面上提供了冗余:舊通道冗余、雙設(shè)備冗余、雙網(wǎng)冗余、雙機(jī)冗余、雙系統(tǒng)冗余。，允許用戶進(jìn)行功能擴(kuò)展和發(fā)揮，它是一個(gè)ActiveX容器，無須編程即可將第三方控件直接連入組態(tài)王中；，還是OPC服務(wù)器，可向任意支持OPC客戶的軟件提供數(shù)據(jù)；，如Access、SQL Server等。 ?？膳cExcel相媲美的內(nèi)嵌式報(bào)表，功能強(qiáng)大，使用方便；所有圖庫全部更新，具有動(dòng)態(tài)改變圖形外觀的動(dòng)畫精靈；圖形系統(tǒng)增加了無限色和過渡色；通訊系統(tǒng)中增加在線連接、故障診斷、遠(yuǎn)程撥號(hào)以及許多實(shí)用的輔助工具。，而且在許多方面更加適合中國用戶的特點(diǎn)和需求組態(tài)王軟件包由工程瀏覽器(TouchExplorer)、工程管理器(ProjManager)和畫面運(yùn)行系統(tǒng)(TouchView )三部分組成。在工程瀏覽器中可以查看工程的各個(gè)組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、定義外部設(shè)備等工作。工程管理器內(nèi)嵌畫面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫面的開發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)(TOUCHMAK)和工程運(yùn)行系統(tǒng)(TOUCHVIEW)來完成的。TOUCHMAK是應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中完成畫面設(shè)計(jì)、動(dòng)畫連接等工作。(TOUCHMAK)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫提供多種數(shù)據(jù)類型，能合理地提取控制對(duì)象的特性；對(duì)變量報(bào)警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能都有簡潔的操作方法。PROJMANAGER是應(yīng)用程序的管理系統(tǒng)。PROJMANAGER具有很強(qiáng)的管理功能，可用于新工程的創(chuàng)建及刪除，并能對(duì)己有工程進(jìn)行搜索、備份及有效恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出。TOUCHVIEW是“軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境，在應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境中建立的圖形畫面只有在TOUCHVIEW 中才能運(yùn)行。TOUCHVIEW從控制設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存在于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中。它還負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)的變化己動(dòng)畫的方式形象地表示出來，同時(shí)可以完成變量報(bào)警、操作記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并按實(shí)際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)庫中[3638] (1)基本人機(jī)界面功能組態(tài)王作為一種應(yīng)用軟件，有很好的人機(jī)界面，為用戶提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計(jì)的工具，便利的集成開發(fā)環(huán)境。(2)強(qiáng)大通訊功能“組態(tài)王”把每一臺(tái)與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，目前能連接PLC、智能儀表、板卡、模塊、變頻器等幾百種外部設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動(dòng)作為組態(tài)王與外部設(shè)備的通訊接口。見圖38所示，在運(yùn)行期間，組態(tài)王就可通過驅(qū)動(dòng)接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)指令。圖51計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備通訊組態(tài)王的大部分驅(qū)動(dòng)程序采用組件(COM)技術(shù)，這種方式使驅(qū)動(dòng)和組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，即保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。組態(tài)王與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用以下五種方式:串行通訊方式、DDE方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式、人機(jī)接口卡方式。1串行通訊方式這是組態(tài)王與I/O設(shè)備之間最常用的一種數(shù)據(jù)交換方式。串行通訊方式使用“組態(tài)王計(jì)算機(jī)”的串口，I/O設(shè)備通過RS232串行通訊電纜連接到“組態(tài)王計(jì)算機(jī)”的串口。如果您的計(jì)算機(jī)擁有多個(gè)串口,您可以同時(shí)與多個(gè)I/O設(shè)備。組態(tài)王最多可與32個(gè)串口設(shè)備相連。2 DDE方式DDE(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)是Windows的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議。通過DDE方式任何I/O設(shè)備都可以與“組態(tài)王計(jì)算機(jī)”進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在此方式下，DDE服務(wù)程序可以采用自己方式與I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，DDE服務(wù)程序與“組態(tài)王”采用標(biāo)準(zhǔn)DDE協(xié)議進(jìn)行通訊。3 板卡方式板卡類設(shè)備直接插在“組態(tài)王計(jì)算機(jī)”的擴(kuò)展槽內(nèi)，“組態(tài)王計(jì)算機(jī)”通過訪問板卡的I/O地址直接與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。4 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式I/O設(shè)備作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與“組態(tài)王計(jì)算機(jī)”進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。I/O設(shè)備與“組態(tài)王計(jì)算機(jī)”之間通過TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)連接。采用此方式的I/O設(shè)備多數(shù)為其它計(jì)算機(jī)。5 人機(jī)接口方式某些廠家的可編程控制器(PLC)在與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，要求在計(jì)算機(jī)中安裝一個(gè)特殊的人機(jī)接口的板卡，板卡與可編程控制器(PLC)之間采用專門的通訊協(xié)議進(jìn)行通訊?！敖M態(tài)王計(jì)算機(jī)”通過人機(jī)接口卡實(shí)現(xiàn)與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。人機(jī)接口卡和連接電纜由PLC生產(chǎn)廠家提供。使用人機(jī)接口卡可以與一個(gè)PLC連接，也可以與一個(gè)PLC的網(wǎng)絡(luò)連接。此外組態(tài)王還提供驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)軟件包，用戶可使用此軟件包編制自己系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)程序。(3)高效的數(shù)據(jù)采集組態(tài)王對(duì)通訊程序做了多種優(yōu)化處理，盡量使通訊瓶頸對(duì)系統(tǒng)的影響最小，同時(shí)保證數(shù)據(jù)傳遞的及時(shí)和準(zhǔn)確。優(yōu)化措施包括:1 需求驅(qū)動(dòng)的通訊方式組態(tài)王對(duì)全部通訊過程采取動(dòng)態(tài)管理的方法，只有在數(shù)據(jù)被上位機(jī)需要時(shí)進(jìn)行采集。對(duì)于那些暫時(shí)不需要更新的數(shù)據(jù)則盡可能減少通訊。大大緩解串口通訊速率慢的矛盾。2 需求合并組態(tài)王把對(duì)一個(gè)設(shè)備的多種請(qǐng)求(動(dòng)畫顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄、報(bào)表生成等)盡可能的合并，一次采集將滿足多個(gè)功能模塊的需求。3 盡量打包大多數(shù)的下位機(jī)都支持多個(gè)數(shù)據(jù)一次采集完成。組態(tài)王充分利用了這個(gè)特性，對(duì)于提供這種通訊功能的下位機(jī)，組態(tài)王將盡可能地把需要采集的變量進(jìn)行優(yōu)化組合，在一次采集過程中得到大量有效數(shù)據(jù)，有效減少了通訊的次數(shù)。(4)故障診斷與恢復(fù)在工業(yè)現(xiàn)場中，由于通訊故障而引起的損失可能是非常巨大的，為了將這種損失降為最小，組態(tài)王精心優(yōu)化了通訊故障的診斷機(jī)制，可以在極短的時(shí)間(12個(gè)采集周期)內(nèi)報(bào)告故障的發(fā)生，并診斷出出現(xiàn)故障的下位機(jī)，非常有助于現(xiàn)場工程師及時(shí)排除險(xiǎn)情。(5)先進(jìn)的報(bào)警和事件管理完善的“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”應(yīng)當(dāng)能檢測到非正常狀態(tài)的發(fā)生，并將報(bào)警信息按照正確的順序登錄到數(shù)據(jù)庫，并且不能丟失任何數(shù)據(jù)，以便事后對(duì)它進(jìn)行分析。組態(tài)王是通過報(bào)警和事件這兩種情形通知操作人員過程的活動(dòng)情況。組態(tài)王的事件驅(qū)動(dòng)的報(bào)警方式和緊湊高效的結(jié)構(gòu)使得報(bào)警信息可以被完整地記錄，即使突然發(fā)生大量的報(bào)警也不會(huì)遺漏。組態(tài)王報(bào)警系統(tǒng)具有方便、靈活、可靠、易于擴(kuò)展的特點(diǎn)，提供多種報(bào)警管理功能，包括：基于事件的報(bào)警、報(bào)警分組管理、報(bào)警優(yōu)先級(jí)、報(bào)警過濾、新增死區(qū)和延時(shí)概念等功能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的過程報(bào)警管理。(6)廣泛的數(shù)據(jù)獲取和處理一般工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備構(gòu)成的控制網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)完成自動(dòng)控制的功能，保證工廠的運(yùn)行，但它難于讓工廠操作和管理人員看到生產(chǎn)過程的實(shí)際運(yùn)行狀況。組態(tài)王能夠?qū)?shù)據(jù)從不同的數(shù)據(jù)源取過來，并直觀、形象地顯示出來，供操作和管理人員操作和分析。在組態(tài)王的開放結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)可以與廣泛的數(shù)據(jù)源交換數(shù)據(jù)，如I/O驅(qū)動(dòng)程序，ODBC數(shù)據(jù)庫，OPC服務(wù)器，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)，ActiveX控件等，同時(shí)可以將數(shù)據(jù)以趨勢、報(bào)表等形式顯示出來。1建立圖形畫面，使用戶可以為每個(gè)應(yīng)用程序建立數(shù)目不限的畫面，在每個(gè)畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖形對(duì)象。組態(tài)王提供的圖形對(duì)象有很多種?；緦?duì)象庫里有OLE控件、按鈕、滾動(dòng)條、單選鈕、應(yīng)用窗口（可以將記錄變量值的表格、曲線及報(bào)警信息放入其中顯示）等，圖形庫里有各種特殊的圖形對(duì)象，如水箱、電機(jī)、閥門等等。除此之外，還可以針對(duì)特殊情況自己生成圖形對(duì)象存入圖形庫中，待使用時(shí)從中選取即可。用戶還能以BMP、WMF、EMF等形式導(dǎo)入外部圖形和文本數(shù)據(jù)。這樣就可以建立非常逼真的監(jiān)控畫面。2建構(gòu)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁，是“組態(tài)王”最核心的部分。組態(tài)王軟件中數(shù)據(jù)庫分為：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫的形式反映在屏幕上，用戶在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場。通過歷史數(shù)據(jù)庫，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，以便在出現(xiàn)異常時(shí)查詢。數(shù)據(jù)庫中變量的集合稱為“數(shù)據(jù)詞典”， 數(shù)據(jù)詞典存放所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。數(shù)據(jù)詞典中變量的類型可以分為基本類型和特殊類型兩大類。基本類型的變量又分為“內(nèi)存變量”和“I/O變量”兩類。所謂“I/O變量”指的是需要組態(tài)王和其它應(yīng)用程序(包括I/O服務(wù)程序)交換數(shù)據(jù)的變量。這種數(shù)據(jù)交換是雙向的、動(dòng)態(tài)的，在組態(tài)王系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)I/O變量的值改變時(shí)，該值就會(huì)自動(dòng)寫入遠(yuǎn)程應(yīng)用程序；每當(dāng)遠(yuǎn)程應(yīng)用程序中的值改變時(shí)，“組態(tài)王”系統(tǒng)中的變量值也會(huì)自動(dòng)更新。所以，那些從下位機(jī)采集來的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機(jī)的指令，例如“水泵開關(guān)”、“水位”、“水溫”、“水壓”， “電流”，“電壓”，“功率”等變量，都需要設(shè)置成“I/O變量”。不需和其它應(yīng)用程序交換、只在組態(tài)王內(nèi)需要的變量，如計(jì)算過程的中間變量，應(yīng)設(shè)置成“內(nèi)存變量”?；绢愋偷淖兞恳部梢园凑諗?shù)據(jù)類型分為離散型、模擬型、長整數(shù)型和字符串型。離散變量只有0、1兩種取值，用于表示一些開關(guān)量，如水泵開停。實(shí)型變量用于表示浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，整數(shù)變量用于表示帶符號(hào)的整型數(shù)據(jù)。字符串型變量可用于記錄一些有特定含義的字符串，如名稱，密碼等，該類型變量可以進(jìn)行比較運(yùn)算和賦值運(yùn)算。特殊變量類型有報(bào)警窗口變量、報(bào)警組變量、歷史趨勢曲線變量、時(shí)間變量四種。3動(dòng)畫連接動(dòng)畫連接是指在畫面的圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時(shí)，在畫面上以圖形對(duì)象的動(dòng)畫效果表示出來。或者由軟件使用者通過圖形對(duì)象改變數(shù)據(jù)變量的值。一個(gè)圖形對(duì)象可以同時(shí)定義多個(gè)連接，組合成復(fù)雜的效果，以便滿足實(shí)際中任意的動(dòng)畫顯示需要。4運(yùn)行和調(diào)試在組態(tài)王軟件的實(shí)時(shí)運(yùn)行環(huán)境TOUCHVIEW中，運(yùn)行和調(diào)試在畫面制作系統(tǒng)中建立的動(dòng)畫圖形畫面。S7200系列PLC采用STEP7Micro/WIN32編程軟件。這種編程軟件是基于Windows平臺(tái)的應(yīng)用軟件，它支持Windows95以上各種操作系統(tǒng)，提供三種編輯器：梯形圖(LAD)，語句表(STL)，功能塊(FDB) [39]。使用這種編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上離線或在線編程在線調(diào)試，還可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的存取加密以及形成EXE文件。整個(gè)程序的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，將各種功能作為子程序，通過主程序調(diào)用子程序來實(shí)現(xiàn)控制。其程序結(jié)構(gòu)框圖如圖所示：圖52 PLC程序結(jié)構(gòu)框圖其中PLC與組態(tài)王采用RS232通訊，PLC與變頻器采用RS485通訊，PID算法等具體會(huì)在后面作詳細(xì)作介紹。本系統(tǒng)采用定時(shí)中斷的方式將模擬量AIW0，AIW2，AIW4等經(jīng)過校準(zhǔn)后的值寫入PLC,中斷時(shí)間可以先通過PLC編程事先確定再由上位機(jī)根據(jù)現(xiàn)場情況修改。電機(jī)的常規(guī)啟停由PLC的開關(guān)量控制。當(dāng)現(xiàn)場參數(shù)超過設(shè)定極限時(shí)就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，以提醒現(xiàn)場工作人員，并將報(bào)警事件通過監(jiān)控軟件記錄下來，以便日后查詢。在本系統(tǒng)中，由于涉及到對(duì)大量所測數(shù)據(jù)的保存問題，因此選擇一種適合的數(shù)據(jù)庫也是很關(guān)鍵的。數(shù)據(jù)庫是人們對(duì)信息進(jìn)行加工、整理、組織和抽象，然后用物理符號(hào)記錄下來的一些內(nèi)容，當(dāng)人們獲取的數(shù)據(jù)量很大時(shí)，要對(duì)某些信息進(jìn)行檢索將是很困難的一件事情。于是人們將具有一定共同特性的數(shù)據(jù)組織起來，數(shù)據(jù)庫的雛形由此形成。因此我們可以簡單的說，數(shù)據(jù)庫就是一些記錄某種信息的數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫一般有桌面型數(shù)據(jù)表和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫等，我們通常使用的Access,Foxpro等都屬于桌面型；而SQL Server, Oracle等則屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫一般用在比較大型的系統(tǒng)中，處理的數(shù)據(jù)量應(yīng)該比較大，桌面型數(shù)據(jù)庫一般用在小型系統(tǒng)中，對(duì)數(shù)據(jù)庫的要求不是很高的場合。我們選擇Microsoft公司的Access數(shù)據(jù)庫作為本地?cái)?shù)據(jù)庫。Access數(shù)據(jù)庫具有以下一些特點(diǎn)[40]：1實(shí)用性：Access數(shù)據(jù)庫作為一種桌面型數(shù)據(jù)庫，能夠滿足絕大部分用戶的需求，在本系統(tǒng)中，由于數(shù)據(jù)量并不大，使用Access已經(jīng)足夠。2易用性：Access作為微軟公司office系列軟件中的一員，具有良好的人機(jī)界面，和微軟公司其它產(chǎn)品一樣，即使是初學(xué)者也能很快掌握。3兼容性：Access數(shù)據(jù)庫具有很強(qiáng)的兼容性，可以從其它數(shù)據(jù)源導(dǎo)入數(shù)據(jù)，也可以將內(nèi)部數(shù)據(jù)導(dǎo)出到其它數(shù)據(jù)庫。由于組態(tài)王支持ODBC技術(shù)，所以本系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫采用外部Access數(shù)據(jù)庫，利用組態(tài)王內(nèi)部函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的各項(xiàng)操作，具體如下：建立與數(shù)據(jù)庫連接SQLConnect(DeviceID,dsn=guyi數(shù)據(jù)源；uid=；pwd=)；/*數(shù)據(jù)庫連接,數(shù)據(jù)源名字“guyi數(shù)據(jù)源”*/SQLCreateTable(DeviceID, 分布式監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)表, 模板數(shù)據(jù)記錄)；/*創(chuàng)建一個(gè)名為分布式監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)表的新表，模板名為模板數(shù)據(jù)記錄*/SQLInsert(DeviceID, 分布式監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)表, 記錄體數(shù)據(jù)記錄)；/*數(shù)據(jù)庫插入一條新記錄*/SQLSelect(DeviceID, “分布式監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)表”，“模板數(shù)據(jù)記錄”,“”，“”)；/*訪問數(shù)據(jù)庫*/SQLDisconnect(DeviceID)/*斷開數(shù)據(jù)庫連接*/為了驗(yàn)證是否與數(shù)據(jù)庫連接上，組態(tài)王提供了專門的信息窗口，以便用戶進(jìn)行分析。信息窗口如圖所示：圖53組態(tài)王信息窗口[41]隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)己經(jīng)日臻成熟。作為傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通信方式的串口通信，由于具有線路簡單、應(yīng)用靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)長期以來獲得了廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)串口通信在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、故障檢測、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面有廣泛的實(shí)用價(jià)值，特別是實(shí)現(xiàn)在Windows下的串口通信可以充分利用Windows下的軟件資源優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)條件下對(duì)外部的數(shù)據(jù)傳輸、信息收集和處理。串行傳輸是位串行字節(jié)串行的傳輸方