組態(tài)軟件技術(shù)及應(yīng)用

前言

　　組態(tài)控制技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其先進(jìn)性和實(shí)用性為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的廣大工程技術(shù)人員認(rèn)可，并得到了廣泛的應(yīng)用。目前，組態(tài)軟件市場(chǎng)上產(chǎn)品多樣，其中MCGS是優(yōu)秀的中文監(jiān)控組態(tài)軟件之一，它功能強(qiáng)大、使用方便，可以容易地實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、控制、管理等各項(xiàng)功能?！　”緯鵀楸本┦懈叩冉逃方滩牧㈨?xiàng)項(xiàng)目。　　本書介紹基于MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，使讀者能夠較快地學(xué)會(huì)MCGS組態(tài)軟件的使用方法以及基于MCGS的自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)方法，從而掌握這一現(xiàn)代化技術(shù)手段?！　”緯诮Y(jié)構(gòu)上分為上、下兩篇?！　∩掀榻B基礎(chǔ)知識(shí)，共包括6章內(nèi)容，對(duì)MCGS組態(tài)軟件各部分的特點(diǎn)和使用進(jìn)行詳細(xì)介紹?！　〉?章闡述什么是組態(tài)技術(shù)、MCGS組態(tài)軟件的特點(diǎn)及應(yīng)用；第2章講述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建方法和過程；第3章講解用戶窗口的組態(tài)，包括用戶窗口的畫面制作和控件與數(shù)據(jù)對(duì)象的動(dòng)畫連接；第4章為運(yùn)行策略的組態(tài)，包括策略構(gòu)件的設(shè)置方法和腳本語(yǔ)言的使用等；第5章介紹設(shè)備窗口的組態(tài)方法，以及建立系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備的連接，使得MCGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)；第6章是主控窗口的設(shè)計(jì)，負(fù)責(zé)用戶窗口的管理和調(diào)度，并調(diào)度用戶策略的運(yùn)行。其間以一個(gè)功能比較完整的工程實(shí)例作為引線貫穿全篇，在講解原理和方法的同時(shí)，融合該工程的設(shè)計(jì)過程，使初學(xué)者能夠快速入門，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的系統(tǒng)設(shè)計(jì)?！　∠缕獮閼?yīng)用實(shí)例，包括3章內(nèi)容，針對(duì)實(shí)際項(xiàng)目，詳細(xì)闡述兩種典型的自動(dòng)控制系統(tǒng)（順序控制和過程控制）和一個(gè)大型巡回檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。　　第7章介紹機(jī)械手自動(dòng)分揀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，體現(xiàn)順序控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路；第8章講解單容水箱液位自動(dòng)控制系統(tǒng)組態(tài)軟件的制作過程，體現(xiàn)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式；第9章是一個(gè)IPC在水監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例，闡述了巡回檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。其間引入一些必要的理論知識(shí)來(lái)配合實(shí)例，反映了理論與實(shí)踐的統(tǒng)一?！　”緯木幾酝怀鰧?shí)用性為原則，以培養(yǎng)實(shí)際技能為目的，強(qiáng)調(diào)基本知識(shí)與操作技能的緊密結(jié)合，既注意到MCGS組態(tài)軟件功能的介紹，又注重到其實(shí)用性和易掌握性。內(nèi)容上由淺入深，采用案例教學(xué)模式，結(jié)合真實(shí)的工程實(shí)例介紹了組態(tài)軟件應(yīng)用程序的開發(fā)過程，案例及現(xiàn)象對(duì)比鮮明，一目了然。書中實(shí)例示范性強(qiáng)，難易適中，突出實(shí)用性、指導(dǎo)性，重視實(shí)踐環(huán)節(jié)，側(cè)重培養(yǎng)讀者進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)和系統(tǒng)調(diào)試的能力，體現(xiàn)了應(yīng)用型教育的特點(diǎn)?！　”緯勺鳛楦叩仍盒Ｗ詣?dòng)化、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù)等相關(guān)專業(yè)教學(xué)的教材，也還可作為有關(guān)專業(yè)人員繼續(xù)教育的培訓(xùn)教材，同時(shí)可作為自學(xué)監(jiān)控組態(tài)軟件的工程人員的入門讀物?！　”緯刹茌x、馬棟萍、王暄、耿瑞芳主編。曹輝編寫了第1章和第9章，馬棟萍編寫了第2、7、8章，王暄編寫了第3、4章，耿瑞芳編寫了第5、6章。全書由曹輝統(tǒng)稿。感謝梁嵐珍認(rèn)真審閱了本書，并提出了許多建設(shè)性的建議?！　∮捎谧髡叩膶W(xué)識(shí)水平有限，書中難免有錯(cuò)誤或不妥之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正?！　”緯鵀槿握n教師提供配套的教學(xué)資源（包含電子教案），需要者可登錄華信教育資源網(wǎng)站注冊(cè)之后進(jìn)行免費(fèi)下載。

內(nèi)容概要

　　 本書為北京市高等教育精品教材立項(xiàng)項(xiàng)目?！　”緯诮Y(jié)構(gòu)上分為上、下兩篇。上篇介紹基礎(chǔ)知識(shí)，包括6章內(nèi)容，對(duì)MCGS組態(tài)軟件的各部分的特點(diǎn)和使用進(jìn)行詳細(xì)介紹；下篇為應(yīng)用實(shí)例，包括3章內(nèi)容，針對(duì)實(shí)際項(xiàng)目，詳細(xì)闡述了兩種典型的自動(dòng)控制系統(tǒng)（順序控制和過程控制）和一個(gè)大型巡回檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。本書可作為高等院校自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù)等相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為有關(guān)在職人員繼續(xù)教育的培訓(xùn)教材，同時(shí)可作為自學(xué)監(jiān)控組態(tài)軟件的工程人員的入門讀物。

書籍目錄

第1章  組態(tài)軟件概述　1.1  工控組態(tài)軟件　　1.1.1  工控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介　　1.1.2  數(shù)據(jù)采集的方式　　1.1.3  腳本的功能　　1.1.4  組態(tài)軟件的開放性　　1.1.5  組態(tài)環(huán)境的可擴(kuò)展性　　1.1.6  對(duì)Internet的支持程度　　1.1.7  組態(tài)軟件的控制功能　1.2  MCGS組態(tài)軟件概述　　1.2.1  MCGS通用組態(tài)軟件的特點(diǎn)　　1.2.2  MCGS組態(tài)軟件構(gòu)成　　1.2.3  通用版MCGS組態(tài)軟件的安裝　1.3  基于MCGS的某大型儀器自動(dòng)老化臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)　　1.3.1  系統(tǒng)工藝流程和控制要求　　1.3.2  基于MCGS設(shè)計(jì)的測(cè)試系統(tǒng)的功能及效果　　習(xí)題1第2章  實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)　2.1  創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)　　2.1.1  數(shù)據(jù)對(duì)象的分類　　2.1.2  數(shù)據(jù)對(duì)象的建立　　2.1.3  組對(duì)象的建立　　2.1.4  內(nèi)部數(shù)據(jù)對(duì)象的調(diào)用　　2.1.5  供暖鍋爐系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建　2.2  數(shù)據(jù)對(duì)象存盤屬性設(shè)置　　2.2.1  數(shù)據(jù)對(duì)象存盤屬性　　2.2.2  數(shù)據(jù)對(duì)象定時(shí)存盤　　2.2.3  數(shù)據(jù)對(duì)象按變化量存盤　　2.2.4  數(shù)據(jù)對(duì)象存盤函數(shù)的調(diào)用　　2.2.5  供暖鍋爐系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)象存盤屬性設(shè)置　2.3  數(shù)據(jù)對(duì)象報(bào)警屬性設(shè)置　　2.3.1  數(shù)據(jù)對(duì)象報(bào)警屬性　　2.3.2  數(shù)據(jù)對(duì)象報(bào)警值存盤　　2.3.3  數(shù)據(jù)對(duì)象報(bào)警值修改　　2.3.4  數(shù)據(jù)對(duì)象報(bào)警值應(yīng)答　　2.3.5  供暖鍋爐系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)象報(bào)警屬性的設(shè)置　2.4  數(shù)據(jù)對(duì)象的瀏覽、查詢和修改　　2.4.1  數(shù)據(jù)對(duì)象的瀏覽　　2.4.2  數(shù)據(jù)對(duì)象的查詢　　2.4.3  數(shù)據(jù)對(duì)象的替換　習(xí)題2第3章  用戶窗口組態(tài)　3.1  用戶窗口　　3.1.1  用戶窗口的分類、屬性與方法　　3.1.2  建立標(biāo)準(zhǔn)用戶窗口　　3.1.3  標(biāo)準(zhǔn)用戶窗口屬性設(shè)置　　3.1.4  子窗口　　3.1.5  模態(tài)窗口　　3.1.6  用戶窗口設(shè)計(jì)舉例　3.2  創(chuàng)建圖形對(duì)象　　3.2.1  圖形構(gòu)件的建立　　3.2.2  標(biāo)簽構(gòu)件的屬性及其動(dòng)畫連接形式　　3.2.3  標(biāo)準(zhǔn)按鈕的屬性及應(yīng)用　　3.2.4  輸入框的屬性及在數(shù)據(jù)顯示、設(shè)定中的應(yīng)用　　3.2.5  流動(dòng)塊構(gòu)件屬性及在流體動(dòng)畫中的應(yīng)用　　3.2.6  自由表格和歷史表格的使用方法　　3.2.7  報(bào)警顯示構(gòu)件的使用　　3.2.8  實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線的使用方法　　3.2.9  儀表盤元件的調(diào)入及使用方法　　3.2.10  其他圖形構(gòu)件簡(jiǎn)介　3.3  多個(gè)圖形對(duì)象的排列方法　　3.3.1  多個(gè)圖形對(duì)象的組合、分解　　3.3.2  多個(gè)圖形對(duì)象的對(duì)齊和旋轉(zhuǎn)方法　　3.3.3  多個(gè)圖形對(duì)象的疊加用法　　3.3.4  圖形構(gòu)件的鎖定、固化和激活方法　習(xí)題3第4章  運(yùn)行策略組態(tài)　4.1  腳本程序　　4.1.1  腳本程序語(yǔ)言概述　　4.1.2  PID算法　　4.1.3  用腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)順序控制　4.2  運(yùn)行策略　　4.2.1  運(yùn)行策略的分類與建立　　4.2.2  用啟動(dòng)策略實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)初始化　　4.2.3  用循環(huán)策略中實(shí)現(xiàn)設(shè)備的定時(shí)運(yùn)行　　4.2.4  用報(bào)警策略實(shí)現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)存盤　　4.2.5  用用戶策略實(shí)現(xiàn)存盤數(shù)據(jù)瀏覽　　4.2.6  用退出策略實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)象初始值的設(shè)定　　4.2.7  其他策略簡(jiǎn)介　4.3  內(nèi)部函數(shù)簡(jiǎn)介　習(xí)題4第5章  設(shè)備窗口組態(tài)　5.1  設(shè)備構(gòu)件的添加及屬性設(shè)置　5.2  歐姆龍PLC（HOSTLINK）設(shè)備組態(tài)　　5.2.1  歐姆龍PLC設(shè)備組態(tài)要求　　5.2.2  數(shù)據(jù)變量及PLC地址分配對(duì)照表　　5.2.3  歐姆龍PLC（HostLink協(xié)議）設(shè)備組態(tài)　5.3  天辰儀表設(shè)備組態(tài)　　5.3.1  天辰儀表設(shè)備組態(tài)要求　　5.3.2  數(shù)據(jù)變量及天辰儀表地址分配對(duì)照表　　5.3.3  天辰儀表構(gòu)件的組態(tài)　　5.3.4  設(shè)備構(gòu)件的調(diào)試　5.4  模擬設(shè)備組態(tài)　　5.4.1  模擬設(shè)備的添加　　5.4.2  模擬設(shè)備構(gòu)件的基本屬性組態(tài)　　5.4.3  模擬設(shè)備構(gòu)件的通道連接　　5.4.4  模擬設(shè)備構(gòu)件的設(shè)備調(diào)試　習(xí)題5第6章  主控窗口組態(tài)　6.1  主控窗口屬性設(shè)置　　6.1.1  基本屬性設(shè)置　　6.1.2  啟動(dòng)屬性設(shè)置　　6.1.3  內(nèi)存屬性設(shè)置　　6.1.4  系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置　　6.1.5  存盤參數(shù)設(shè)置　6.2  菜單組態(tài)　　6.2.1  建立下拉菜單　　6.2.2  配料系統(tǒng)主控窗口組態(tài)舉例　6.3  MCGS的安全機(jī)制組態(tài)　　6.3.1  工程密碼和試用期的設(shè)定　　6.3.2  工程權(quán)限的設(shè)定　　習(xí)題6第7章  用MCGS實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動(dòng)分揀系統(tǒng)　7.1  工作流程及控制要求　　7.1.1  系統(tǒng)的工作流程　　7.1.2  系統(tǒng)的控制要求　7.2  控制系統(tǒng)的組成　7.3  實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建　7.4  系統(tǒng)的畫面制作與動(dòng)畫連接　　7.4.1  手動(dòng)分揀系統(tǒng)畫面設(shè)計(jì)與動(dòng)畫連接　　7.4.2  自動(dòng)分揀系統(tǒng)畫面設(shè)計(jì)與動(dòng)畫連接　7.5  運(yùn)行策略設(shè)計(jì)　　7.5.1  手動(dòng)向自動(dòng)切換　　7.5.2  自動(dòng)向手動(dòng)切換　　7.5.3  手動(dòng)控制策略　　7.5.4  自動(dòng)控制策略　7.6  設(shè)備窗口組態(tài)　7.7  自動(dòng)分揀系統(tǒng)運(yùn)行效果　習(xí)題7第8章  用MCGS實(shí)現(xiàn)單容水箱液位系統(tǒng)的自動(dòng)控制　8.1  系統(tǒng)的工藝流程　8.2  系統(tǒng)的控制要求和實(shí)現(xiàn)功能　8.3  實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建　8.4  畫面設(shè)計(jì)制作與動(dòng)畫連接　　8.4.1  液位控制系統(tǒng)流程　　8.4.2  歷史曲線　　8.4.3  歷史數(shù)據(jù)　　8.4.4  報(bào)警記錄　　8.4.5  消息　8.5  控制程序的編寫　　8.5.1  啟動(dòng)策略　　8.5.2  控制算法　　8.5.3  循環(huán)策略　　8.5.4  存盤策略　8.6  設(shè)備組態(tài)　8.7  主控窗口設(shè)計(jì)　習(xí)題8第9章  IPC在水監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用　9.1  水監(jiān)控工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)介及要求　9.2  水監(jiān)控系統(tǒng)的組成　9.3  組態(tài)編程　　9.3.1  變量定義及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)　　9.3.2  設(shè)備窗口組態(tài)　　9.3.3  主控窗口與用戶窗口組態(tài)　　9.3.4  運(yùn)行策略組態(tài)附錄A

章節(jié)摘錄

　　第1章　組態(tài)軟件概述　　隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高和計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)始終保持了較快的發(fā)展速度，各種軟／硬件技術(shù)也已日臻成熟，可用的軟／硬件資源豐富且標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，軟件之間的互操作性強(qiáng)，易于學(xué)習(xí)和使用。因此，把計(jì)算機(jī)技術(shù)用于工業(yè)控制將會(huì)有成本低、可用資源豐富、易開發(fā)等特點(diǎn)。組態(tài)軟件正是在這個(gè)背景下發(fā)展起來(lái)的，它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)具體的控制對(duì)象和控制目的任意組態(tài)，完成符合要求的自動(dòng)化控制工程?！　?.1　工控組態(tài)軟件　　1.1.1　工控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介　　組態(tài)的英文是“Configuration”，組態(tài)軟件就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法來(lái)完成工程中某一具體任務(wù)的軟件。工控組態(tài)軟件是指在數(shù)據(jù)采集和過程控制中使用的專用軟件，即在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境下，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制、系統(tǒng)監(jiān)控功能的一種軟件工具?！　〗M態(tài)軟件一般用于自動(dòng)控制系統(tǒng)的監(jiān)控層，提供了監(jiān)控層的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，通過靈活的組態(tài)方式，可使用戶快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對(duì)應(yīng)于原有的HMI（Human Machine Interface，人機(jī)接口軟件）的概念，組態(tài)軟件是一個(gè)使用戶能快速建立自己的HMl的軟件工具或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，在進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，用戶通過手工或委托第三方編寫HMl應(yīng)用軟件，這種方法的開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)、效率低、可靠性差。如果用戶選擇購(gòu)買專用的工控系統(tǒng)，則遇到的問題是系統(tǒng)比較封閉，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)和功能的增加都受到了一定的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，為用戶解決了這些問題，用戶可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。目前，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通信及網(wǎng)絡(luò)、開放數(shù)據(jù)庫(kù)互連接口、對(duì)1／O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件還將會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容?！　∧壳?，常見的監(jiān)控組態(tài)軟件有美國(guó)Wonderware公司的Intouch、Intellution公司的FIX系統(tǒng)、德國(guó)Simens公司的WinCC等，國(guó)內(nèi)主要有昆侖公司的MCGS、亞控公司的KingView組態(tài)王、三維公司的力控等組態(tài)軟件。所有這些組態(tài)軟件都能完成類似的功能，如幾乎所有運(yùn)行于32位Windows平臺(tái)的組態(tài)軟件都采用類似資源瀏覽器的窗口結(jié)構(gòu)，并且對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資源（設(shè)備、標(biāo)簽量、畫面、控制流程等）進(jìn)行配置和編輯，都提供多種數(shù)據(jù)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，都使用腳本語(yǔ)言提供二次開發(fā)的功能，等等。但各種組態(tài)軟件提供實(shí)現(xiàn)這些功能的方法并不相同，這些不同之處以及計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，可以反映出組態(tài)軟件未來(lái)發(fā)展的方向。

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