#《監(jiān)控組態(tài)設(shè)計基礎(chǔ)》實驗指導(dǎo)書

1、監(jiān)控組態(tài)設(shè)計基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書信息與電氣工程學(xué)院自動化系河北工程大學(xué)教務(wù)處監(jiān)控組態(tài)設(shè)計基礎(chǔ)實驗概述一、實驗?zāi)康呐c要求通過 監(jiān)控組態(tài)設(shè)計基礎(chǔ) 課程實驗實訓(xùn)， 可以拓寬和加深學(xué)生對已學(xué)過的理論知識 的理解， 培養(yǎng)學(xué)生實際應(yīng)用能力， 從而掌握比較全面的專業(yè)知識。 要求學(xué)生對力控軟件的 標(biāo)準(zhǔn)功能模塊進(jìn)行定制實現(xiàn)， 滿足工程上的要求。 使學(xué)生掌握組態(tài)軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、 原理、 功能及技術(shù)指標(biāo)、使用方法。 監(jiān)控組態(tài)設(shè)計基礎(chǔ)課程實驗主要是利用力控監(jiān)控組態(tài)軟 件進(jìn)行實驗實訓(xùn)的二、力控監(jiān)控組態(tài)軟件概述1、力控監(jiān)控組態(tài)軟件簡介 計算機控制系統(tǒng)通常可以分為設(shè)備層、控制層、監(jiān)控層、管理層四個層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)成 了一個分布式的工

2、業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 其中設(shè)備層負(fù)責(zé)將物理信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字或標(biāo)準(zhǔn)的模擬 信號， 控制層完成對現(xiàn)場工藝過程的實時監(jiān)測與控制， 監(jiān)控層通過對多個控制設(shè)備的集中 管理，來完成監(jiān)控生產(chǎn)運行過程的目的，管理層實現(xiàn)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、統(tǒng)計和查詢。 監(jiān)控組態(tài)軟件一般是位于監(jiān)控層的專用軟件， 負(fù)責(zé)對下集中管理控制層， 向上連接管理層， 是企業(yè)生產(chǎn)信息化的重要組成部分。力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過程控制的專用軟件， 最大的特點是 能以靈活多樣的 “組態(tài)方式 ”而不是編程方式來進(jìn)行系統(tǒng)集成， 它提供了良好的用戶開發(fā)界 面和簡捷的工程實現(xiàn)方法， 只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡單的 “組態(tài) ”，便可以非

3、 常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能， 縮短了自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間， 大大地 提高了集成效率。力控監(jiān)控組態(tài)軟件是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺， 它能同時和國內(nèi)外各種 工業(yè)控制廠家的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊， 它可以與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合， 便可 以達(dá)到集中管理和監(jiān)控的目的， 同時還可以方便的向控制層和管理層提供軟、 硬件的全部 接口，來實現(xiàn)與 “第三方 ”的軟、硬件系統(tǒng)來進(jìn)行集成。力控是運行在 Windows98/NT/2000/XP 操作系統(tǒng)上的一種監(jiān)控組態(tài)軟件。 使用力控用 戶可以方便、快速地構(gòu)造不同需求的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。力控的應(yīng)用范圍廣泛，可用于開發(fā)石油、化工、半導(dǎo)

4、體、汽車、電力、機械、冶金、交通樓宇自動化、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等多個行業(yè)和領(lǐng)域的工業(yè)自動化、過程控制、管理監(jiān) 測、工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)視、遠(yuǎn)程監(jiān)視/遠(yuǎn)程診斷、企業(yè)管理 /資源計劃等系統(tǒng)。2、力控監(jiān)控組態(tài)軟件的構(gòu)成 力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過程控制的專用軟件， 最大的特點是 能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進(jìn)行系統(tǒng)集成， 它提供了良好的用戶開發(fā) 界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法， 只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡單的“組態(tài)”， 便可 以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能， 縮短了自動化工程師的系統(tǒng)集成的時間， 大 大的提高了集成效率。力控 監(jiān)控組態(tài)軟件是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件

5、平臺，它能同時和國內(nèi)外各 種工業(yè)控制廠家的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊， 它可以與高可靠的工控計算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合， 便 可以達(dá)到集中管理和監(jiān)控的目的， 同時還可以方便的向控制層和管理層提供軟、 硬件的全 部接口，來實現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)來進(jìn)行集成。力控軟件包括：工程管理器、人機界面VIEW 實時數(shù)據(jù)庫 DB I/O驅(qū)動程序、控制策略生成器以及各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)組件等。主要的各種組件說明見下： 工程管理器( Project Manager )工程管理器用于創(chuàng)建工程、工程管理等。開發(fā)系統(tǒng)( Draw) 開發(fā)系統(tǒng)是一個集成環(huán)境， 可以創(chuàng)建工程畫面， 配置各種系統(tǒng)參數(shù)， 啟動力控其它程 序組件等。界面運行系統(tǒng)

6、( View ) 界面運行系統(tǒng)用來運行由開發(fā)系統(tǒng) Draw 創(chuàng)建的畫面，腳本、動畫連接等工程，操作 人員通過它來完成監(jiān)控。實時數(shù)據(jù)庫( DB) 實時數(shù)據(jù)庫是力控軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心， 構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 它負(fù)責(zé)實 時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理等。I/O 驅(qū)動程序( I/O SERVER)I/O 驅(qū)動程序負(fù)責(zé)力控與控制設(shè)備的通信。它將 I/O 設(shè)備寄存器中的數(shù)據(jù)讀出后，傳 送到力控的數(shù)據(jù)庫，然后在界面運行系統(tǒng)的畫面上動態(tài)顯示。網(wǎng)絡(luò)通信程序( NetClient/NetServer )網(wǎng)絡(luò)通信程序采用 TCP/IP 通信協(xié)議，可利用 Intranet

7、/Internet 實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)點 上力控之間的數(shù)據(jù)通信。通信程序( PortServer ) 通信程序支持串口、電臺、撥號、移動網(wǎng)絡(luò)通信。通過力控在兩臺計算機之間，使用RS232C接口，可實現(xiàn)一對一(1:1方式)通信；如果使用RS485總線，還可實現(xiàn)一對多臺計算機(1 : N方式)通信，同時也可以通過電臺、MODE、移動網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行通信。Web服務(wù)器程序(Web Server)Web 服務(wù)器程序可為處在世界各地的遠(yuǎn)程用戶實現(xiàn)在臺式機或便攜機上用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽 器實時監(jiān)控現(xiàn)場生產(chǎn)過程?？刂撇呗陨善? StrategyBuilder ) 控制策略生成器是面向控制的新一代軟件邏輯自動化控制軟件，采用

8、符合 IEC1131-3 標(biāo)準(zhǔn)的圖形化編程方式，提供包括：變量、數(shù)學(xué)運算、邏輯功能、程序控制、常規(guī)功能、控制回路、數(shù)字點處理等在內(nèi)的十幾類基本運算塊，內(nèi)置常規(guī)PID、比值控制、開關(guān)控制、斜坡控制等豐富的控制算法。同時提供開放的算法接口，可以嵌入用戶自己的控制程序。 控制策略生成器與力控的其它程序組件可以無縫連接。3、力控監(jiān)控組態(tài)軟件的組態(tài)生成的數(shù)據(jù)文件及應(yīng)用目錄說明應(yīng)用路徑 doc ： 存放畫面組態(tài)數(shù)據(jù)。應(yīng)用路徑 logic ：存放控制策略組態(tài)數(shù)據(jù)。應(yīng)用路徑sql :存放組態(tài)的SQL連接信息。應(yīng)用路徑 recipe ： 存放配方組態(tài)數(shù)據(jù)。應(yīng)用路徑menu :存放自定義菜單組態(tài)數(shù)據(jù)。應(yīng)用路徑 d

9、bdat ：存放歷史數(shù)據(jù)文件。應(yīng)用路徑http :存放要在Web上發(fā)布的畫面及有關(guān)數(shù)據(jù)。應(yīng)用路徑 sys ： 存放所有腳本動作、中間變量、系統(tǒng)配置信息。應(yīng)用路徑 db ： 存放數(shù)據(jù)庫組態(tài)信息，包括點名列表、報警和趨勢的組態(tài)信息、 數(shù)據(jù)連接信息等。應(yīng)用路徑 bmp： 存放應(yīng)用中使用的 .bmp、 .jpg 、 .gif 等圖片。實驗一 組態(tài)軟件認(rèn)識實驗一、實驗?zāi)康?、熟悉組態(tài)軟件的開發(fā)和運用環(huán)境2、初步掌握實時數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建、組態(tài)與使用3、利用仿真驅(qū)動程序進(jìn)行實時數(shù)據(jù)庫的組態(tài)4、掌握腳本語言的運用方法5、使學(xué)生掌握組態(tài)軟件在工程上的使用方法。二、實驗設(shè)備1、DZH-1 型 PLC 可編程序控制器模

10、擬實驗臺2、PC 計算機3、連接導(dǎo)線一套三、實驗內(nèi)容某住宅小區(qū)的樓宇監(jiān)控系統(tǒng)工程的實驗內(nèi)容（ 1）、工藝過程以某住宅小區(qū)的樓宇監(jiān)控為設(shè)計對象， 假設(shè)該住宅小區(qū)共有十座居民住宅樓，要求 對住宅小區(qū)的各個住宅樓進(jìn)行照明、 電梯的工作情況進(jìn)行監(jiān)控。 根據(jù)工藝過程設(shè)計并調(diào) 試該住宅小區(qū)的樓宇監(jiān)控系統(tǒng)。（2）、 PLC 的控制要求該住宅小區(qū)的居民住宅樓的照明、電梯的工作情況進(jìn)行監(jiān)控能夠進(jìn)行實時的監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)故障，還能對出現(xiàn)的故障進(jìn)行報警等功能。（ 3）、力控的 PLC 仿真驅(qū)動SIMULATOR 力控的 PLC 仿真驅(qū)動 SIMULATOR 是力控 ? 的 PLC 仿真程序，為 了適應(yīng)本例子的要求，內(nèi)嵌

11、了邏輯算法，并且對數(shù)據(jù)通道自己根據(jù)需要進(jìn)行定義。 （4）、工程要完成的目標(biāo)A、根據(jù)要求能夠完成某住宅小區(qū)的樓宇監(jiān)控系統(tǒng)完整的監(jiān)控系統(tǒng)圖的設(shè)計B、利用仿真I/O設(shè)備驅(qū)動實現(xiàn)上位機監(jiān)控系統(tǒng)仿真運行。四、實驗要求以該工程監(jiān)控系統(tǒng)為設(shè)計對象， 根據(jù)該工程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備 （采集點） 的布局設(shè)計人 機監(jiān)控界面； 初步熟悉組態(tài)軟件的開發(fā)和運用環(huán)境； 利用仿真驅(qū)動程序進(jìn)行實時數(shù)據(jù)庫的 組態(tài)，初步掌握實時數(shù)據(jù)庫的組態(tài)與使用；初步調(diào)試并運行該監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控界面。五、實驗結(jié)論根據(jù)該實驗的具體內(nèi)容寫出實驗報告 ,具體內(nèi)容包括：實驗?zāi)康?，實驗設(shè)備，自己設(shè) 計的實驗步驟，監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控界面，變量定義及腳本程序清單、實驗收獲等

12、內(nèi)容。實驗二 罐區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的實驗一、實驗?zāi)康?、進(jìn)一步熟悉監(jiān)控組態(tài)軟件圖形開發(fā)環(huán)境和運用環(huán)境的使用； ；2、 依據(jù)仿真驅(qū)動程序創(chuàng)建組態(tài)實時數(shù)據(jù)庫、建立實時趨勢、歷史趨勢，X-Y 曲線，歷 史報表、掌握復(fù)雜對象的組態(tài)和腳本語言的運用方法3、設(shè)計、調(diào)試并運行罐區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)界面4、使學(xué)生掌握組態(tài)軟件在工程上的使用方法。二、實驗設(shè)備1、DZH-1 型 PLC 可編程序控制器模擬實驗臺2、PC 計算機3、連接導(dǎo)線一套三、實驗內(nèi)容罐區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的仿真實驗內(nèi)容1、工藝過程 工藝設(shè)備包括三組交流異步電動機、三個儲油罐、閥門以及相應(yīng)的輸油管道等。三組交流異步電動機通過啟動實現(xiàn)對三個儲油罐依次

13、儲油。根據(jù)工藝過程設(shè)計并調(diào)試 上位機的監(jiān)控系統(tǒng)。2、PLC 的控制要求三組交流異步電動機能實現(xiàn)自動順序啟動；自動逆序停止；以及急停。還可實現(xiàn) 手動控制電機的啟動與停止。3、力控的 PLC 驅(qū)動根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的需要自行設(shè)計所需要的各種控制變量4、工程要完成的目標(biāo)（ 1）、根據(jù)要求能夠完成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計（ 2）、利用仿真 I/O 設(shè)備驅(qū)動實現(xiàn)上位機監(jiān)控系統(tǒng)仿真運行四、實驗要求依據(jù)罐區(qū)自動化監(jiān)控系統(tǒng)的工程簡介，設(shè)計仿真現(xiàn)場的人機監(jiān)控界面；進(jìn)一步熟 悉監(jiān)控組態(tài)軟件圖形開發(fā)環(huán)境的使用； 依據(jù)現(xiàn)場控制設(shè)備 PLC 創(chuàng)建組態(tài)實時數(shù)據(jù) 庫，并使用腳本語言的實現(xiàn)對復(fù)雜對象的控制；調(diào)試并運行完整的系統(tǒng)工程組態(tài)

14、。五、實驗結(jié)論根據(jù)該實驗的具體內(nèi)容寫出實驗報告,具體內(nèi)容包括：實驗?zāi)康模?實驗設(shè)備， 自己設(shè)計的實驗步驟，監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控界面，變量定義及腳本程序清單、實驗收獲等內(nèi)容。實驗三 啤酒裝箱自動生產(chǎn)線組態(tài)仿真實驗一、實驗?zāi)康?、進(jìn)一步熟悉監(jiān)控組態(tài)軟件圖形開發(fā)環(huán)境和運用環(huán)境的使用；2、依據(jù)仿真驅(qū)動程序創(chuàng)建組態(tài)實時數(shù)據(jù)庫，掌握復(fù)雜對象的組態(tài)和腳本程序的編寫3、設(shè)計、調(diào)試并運行啤酒裝箱自動生產(chǎn)線組態(tài)仿真監(jiān)控界面4、使學(xué)生掌握組態(tài)軟件在工程上的使用方法。二、實驗設(shè)備1、DZH-1 型 PLC 可編程序控制器模擬實驗臺2、PC 計算機3、連接導(dǎo)線一套三、實驗內(nèi)容啤酒裝箱自動生產(chǎn)線組態(tài)仿真實驗內(nèi)容1、工藝過程 工藝

15、設(shè)備包括啤酒灌裝設(shè)備，啤酒瓶封口設(shè)備、裝箱皮帶機、轉(zhuǎn)運皮帶機、運貨 機器、相對應(yīng)的報警指示器、閥門以及相應(yīng)的輸送管道等。具體過程：啤酒灌裝控制 單元，啤酒瓶封口單元、啤酒瓶裝箱控制、啤酒瓶轉(zhuǎn)運控制、運貨機裝滿后開走，出 現(xiàn)故障后的報警等過程。 根據(jù)工藝過程設(shè)計并調(diào)試上位機的監(jiān)控系統(tǒng)。2、PLC 的控制要求采用 PLC 的仿真監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對上述過程的仿真監(jiān)控。3、力控的 PLC 驅(qū)動 根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的需要自行設(shè)計所需要的各種控制變量4、工程要完成的目標(biāo)（ 1）、根據(jù)要求能夠完成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計（ 2）、利用仿真 I/O 設(shè)備驅(qū)動實現(xiàn)上位機監(jiān)控系統(tǒng)仿真運行四、實驗要求依據(jù)啤酒裝箱自動生產(chǎn)線的工程

16、要求，設(shè)計仿真現(xiàn)場的人機監(jiān)控界面；進(jìn)一步熟 悉監(jiān)控組態(tài)軟件圖形開發(fā)環(huán)境的使用；依據(jù)仿真驅(qū)動程序創(chuàng)建組態(tài)實時數(shù)據(jù)庫、建立 實時趨勢、歷史趨勢， X-Y 曲線，歷史報表、掌握復(fù)雜對象的組態(tài)和腳本語言的運用 方法；調(diào)試并運行啤酒裝箱自動生產(chǎn)線的上位機人機監(jiān)控界面。五、實驗結(jié)論根據(jù)該實驗的具體內(nèi)容寫出實驗報告,具體內(nèi)容包括：實驗?zāi)康模?實驗設(shè)備， 自己設(shè)計的實驗步驟，監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控界面，變量定義及腳本程序清單、實驗收獲等內(nèi)容。實驗四 液位控制系統(tǒng)的監(jiān)控組態(tài)實驗一、實驗?zāi)康?、進(jìn)一步熟悉監(jiān)控組態(tài)軟件圖形開發(fā)環(huán)境和運用環(huán)境的使用2、依據(jù)仿真驅(qū)動程序創(chuàng)建組態(tài)實時數(shù)據(jù)庫、建立實時趨勢、歷史趨勢，X-Y 曲線，歷

17、史報表、掌握復(fù)雜對象的組態(tài)和腳本語言的運用方法3、設(shè)計、調(diào)試并運行液位控制工程的監(jiān)控組態(tài)系統(tǒng)4、學(xué)生掌握組態(tài)軟件在工程上的使用方法二、實驗設(shè)備1、DZH-1 型 PLC 可編程序控制器模擬實驗臺2、PC 計算機3、連接導(dǎo)線一套三、實驗內(nèi)容液位控制工程的監(jiān)控系統(tǒng)的實驗內(nèi)容1、工藝過程 工藝設(shè)備包括三組交流異步電動機、 三個加壓水箱、 與三組交流異步電動機相對 應(yīng)的三個報警指示器、閥門以及相應(yīng)的輸水管道等。三組交流異步電動機通過啟動實 現(xiàn)對高層建筑中的三個不同位置的供水水箱依次進(jìn)行三級加壓，并要求三個水箱始終 保持恒定壓力以滿足不同樓層用水的需求。根據(jù)工藝過程設(shè)計并調(diào)試上位機的監(jiān)控系 統(tǒng)。2、PLC 的控制要求 三組交流異步電動機能實現(xiàn)自動順序啟動， 實現(xiàn)三級加壓； 自動逆序停止； 以及 急停。 還可實現(xiàn)手動控制電機的啟動與停止。 根據(jù)工程的工藝過程和控制要求， 編寫、 調(diào)試并運行下位機的控制程序。3、力控的 PLC 驅(qū)動 根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的需要自行設(shè)計所需要的各種控制變量4、工程要完成的目標(biāo)（ 1）、根據(jù)要求能夠編寫下位機 PLC 控制程序（ 2）、完成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計（ 3