【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，與其它工業(yè)自動化軟件相比，在許多方面更加適合中國用戶的特點和需求。它使采用PC機開發(fā)的系統(tǒng)工程比以往使用專用機開發(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，并可運用PC機豐富的軟件資源進行二次開發(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，可以將不同站點設(shè)計成I/O服務(wù)器、報警服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、登錄服務(wù)器、校時服務(wù)器、客戶機等，在系統(tǒng)擴展和變化時，有著極大的靈活性。，在五個層面上提供了冗余:舊通道冗余、雙設(shè)備冗余、雙網(wǎng)冗余、雙機冗余、雙系統(tǒng)冗余。，允許用戶進行功能擴展和發(fā)揮，它是一個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)嵌式報表，功能強大，使用方便；所有圖庫全部更新，具有動態(tài)改變圖形外觀的動畫精靈；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、遠程撥號以及許多實用的輔助工具。，而且在許多方面更加適合中國用戶的特點和需求組態(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)和運行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)(TOUCHMAK)和工程運行系統(tǒng)(TOUCHVIEW)來完成的。TOUCHMAK是應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境。在這個環(huán)境中完成畫面設(shè)計、動畫連接等工作。(TOUCHMAK)具有先進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象的特性；對變量報警、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具有很強的管理功能，可用于新工程的創(chuàng)建及刪除，并能對己有工程進行搜索、備份及有效恢復(fù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出。TOUCHVIEW是“軟件的實時運行環(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 中才能運行。TOUCHVIEW從控制設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存在于實時數(shù)據(jù)庫中。它還負責把數(shù)據(jù)的變化己動畫的方式形象地表示出來，同時可以完成變量報警、操作記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并按實際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)庫中[3638] (1)基本人機界面功能組態(tài)王作為一種應(yīng)用軟件，有很好的人機界面，為用戶提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計的工具，便利的集成開發(fā)環(huán)境。(2)強大通訊功能“組態(tài)王”把每一臺與之通訊的設(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)動作為組態(tài)王與外部設(shè)備的通訊接口。見圖38所示，在運行期間，組態(tài)王就可通過驅(qū)動接口和外部設(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計算機與外部設(shè)備通訊組態(tài)王的大部分驅(qū)動程序采用組件(COM)技術(shù)，這種方式使驅(qū)動和組態(tài)王構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，即保證了運行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)有很強的擴展性。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)點方式、人機接口卡方式。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)王計算機”的串口，I/O設(shè)備通過RS232串行通訊電纜連接到“組態(tài)王計算機”的串口。如果您的計算機擁有多個串口,您可以同時與多個I/O設(shè)備。組態(tài)王最多可與32個串口設(shè)備相連。2 DDE方式DDE(動態(tài)數(shù)據(jù)交換)是Windows的一個標準的傳輸協(xié)議。通過DDE方式任何I/O設(shè)備都可以與“組態(tài)王計算機”進行數(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)備進行數(shù)據(jù)交換，DDE服務(wù)程序與“組態(tài)王”采用標準DDE協(xié)議進行通訊。3 板卡方式板卡類設(shè)備直接插在“組態(tài)王計算機”的擴展槽內(nèi)，“組態(tài)王計算機”通過訪問板卡的I/O地址直接與其進行數(shù)據(jù)交換。4 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方式I/O設(shè)備作為一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與“組態(tài)王計算機”進行數(shù)據(jù)交換。I/O設(shè)備與“組態(tài)王計算機”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)為其它計算機。5 人機接口方式某些廠家的可編程控制器(PLC)在與計算機進行數(shù)據(jù)交換時，要求在計算機中安裝一個特殊的人機接口的板卡，板卡與可編程控制器(PLC)之間采用專門的通訊協(xié)議進行通訊?！敖M態(tài)王計算機”通過人機接口卡實現(xiàn)與I/O設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。人機接口卡和連接電纜由PLC生產(chǎn)廠家提供。使用人機接口卡可以與一個PLC連接，也可以與一個PLC的網(wǎng)絡(luò)連接。此外組態(tài)王還提供驅(qū)動程序開發(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)動程序。(3)高效的數(shù)據(jù)采集組態(tài)王對通訊程序做了多種優(yōu)化處理，盡量使通訊瓶頸對系統(tǒng)的影響最小，同時保證數(shù)據(jù)傳遞的及時和準確。優(yōu)化措施包括:1 需求驅(qū)動的通訊方式組態(tài)王對全部通訊過程采取動態(tài)管理的方法，只有在數(shù)據(jù)被上位機需要時進行采集。對于那些暫時不需要更新的數(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)王把對一個設(shè)備的多種請求(動畫顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄、報表生成等)盡可能的合并，一次采集將滿足多個功能模塊的需求。3 盡量打包大多數(shù)的下位機都支持多個數(shù)據(jù)一次采集完成。組態(tài)王充分利用了這個特性，對于提供這種通訊功能的下位機，組態(tài)王將盡可能地把需要采集的變量進行優(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制，可以在極短的時間(12個采集周期)內(nèi)報告故障的發(fā)生，并診斷出出現(xiàn)故障的下位機，非常有助于現(xiàn)場工程師及時排除險情。(5)先進的報警和事件管理完善的“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”應(yīng)當能檢測到非正常狀態(tài)的發(fā)生，并將報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)，以便事后對它進行分析。組態(tài)王是通過報警和事件這兩種情形通知操作人員過程的活動情況。組態(tài)王的事件驅(qū)動的報警方式和緊湊高效的結(jié)構(gòu)使得報警信息可以被完整地記錄，即使突然發(fā)生大量的報警也不會遺漏。組態(tài)王報警系統(tǒng)具有方便、靈活、可靠、易于擴展的特點，提供多種報警管理功能，包括：基于事件的報警、報警分組管理、報警優(yōu)先級、報警過濾、新增死區(qū)和延時概念等功能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的過程報警管理。(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)負責完成自動控制的功能，保證工廠的運行，但它難于讓工廠操作和管理人員看到生產(chǎn)過程的實際運行狀況。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)動程序，ODBC數(shù)據(jù)庫，OPC服務(wù)器，動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)，ActiveX控件等，同時可以將數(shù)據(jù)以趨勢、報表等形式顯示出來。1建立圖形畫面，使用戶可以為每個應(yīng)用程序建立數(shù)目不限的畫面，在每個畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形對象。組態(tài)王提供的圖形對象有很多種?；緦ο髱炖镉蠴LE控件、按鈕、滾動條、單選鈕、應(yīng)用窗口（可以將記錄變量值的表格、曲線及報警信息放入其中顯示）等，圖形庫里有各種特殊的圖形對象，如水箱、電機、閥門等等。除此之外，還可以針對特殊情況自己生成圖形對象存入圖形庫中，待使用時從中選取即可。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)系上位機和下位機的橋梁，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：實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。通過實時數(shù)據(jù)庫，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，用戶在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場。通過歷史數(shù)據(jù)庫，可以進行數(shù)據(jù)保存，以便在出現(xiàn)異常時查詢。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?；绢愋偷淖兞坑址譃椤皟?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、動態(tài)的，在組態(tài)王系統(tǒng)運行過程中，當I/O變量的值改變時，該值就會自動寫入遠程應(yīng)用程序；每當遠程應(yīng)用程序中的值改變時，“組態(tài)王”系統(tǒng)中的變量值也會自動更新。所以，那些從下位機采集來的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機的指令，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，如計算過程的中間變量，應(yīng)設(shè)置成“內(nèi)存變量”。基本類型的變量也可以按照數(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。實型變量用于表示浮點數(shù)據(jù)，整數(shù)變量用于表示帶符號的整型數(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，該類型變量可以進行比較運算和賦值運算。特殊變量類型有報警窗口變量、報警組變量、歷史趨勢曲線變量、時間變量四種。3動畫連接動畫連接是指在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來?；蛘哂绍浖褂谜咄ㄟ^圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值。一個圖形對象可以同時定義多個連接，組合成復(fù)雜的效果，以便滿足實際中任意的動畫顯示需要。4運行和調(diào)試在組態(tài)王軟件的實時運行環(huán)境TOUCHVIEW中，運行和調(diào)試在畫面制作系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面。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算機上離線或在線編程在線調(diào)試，還可以在計算機上進行程序的存取加密以及形成EXE文件。整個程序的設(shè)計采用模塊化結(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算法等具體會在后面作詳細作介紹。本系統(tǒng)采用定時中斷的方式將模擬量AIW0，AIW2，AIW4等經(jīng)過校準后的值寫入PLC,中斷時間可以先通過PLC編程事先確定再由上位機根據(jù)現(xiàn)場情況修改。電機的常規(guī)啟停由PLC的開關(guān)量控制。當現(xiàn)場參數(shù)超過設(shè)定極限時就會產(chǎn)生報警，以提醒現(xiàn)場工作人員，并將報警事件通過監(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)庫是人們對信息進行加工、整理、組織和抽象，然后用物理符號記錄下來的一些內(nèi)容，當人們獲取的數(shù)據(jù)量很大時，要對某些信息進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)庫作為本地數(shù)據(jù)庫。Access數(shù)據(jù)庫具有以下一些特點[40]：1實用性：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)進行數(shù)據(jù)庫的各項操作，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)報表, 模板數(shù)據(jù)記錄)；/*創(chuàng)建一個名為分布式監(jiān)控系統(tǒng)報表的新表，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)展以及計算機網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，計算機通信技術(shù)己經(jīng)日臻成熟。作為傳統(tǒng)的計算機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)點長期以來獲得了廣泛應(yīng)用。計算機串口通信在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通訊、故障檢測、計算機遠程監(jiān)控等方面有廣泛的實用價值，特別是實現(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，實現(xiàn)多任務(wù)條件下對外部的數(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