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

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)生對力控軟件的標準功能模塊進行定制實現(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、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?？梢苑譃樵O(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業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。其中設(shè)備層負責將

2、物理信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字或標準的模擬信號，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，負責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

3、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)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)

4、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、遠程監(jiān)視/遠程診斷、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)

5、合，便可以達到集中管理和監(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)（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)

6、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)。它負責實時數(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)動程序負責力控與控制設(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/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

7、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、MODEM、移動網(wǎng)絡(luò)方式進行通信。 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程用戶實現(xiàn)在臺式機或便攜機上用標準瀏覽器實時監(jiān)控現(xiàn)場生產(chǎn)過程。   控制策略生成器（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，采用符合IEC1131-3標準的圖形化編程方式，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，

8、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?？刂撇呗陨善髋c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dbdat：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

9、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

10、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)的各個住宅樓進行照明、電梯的工作情況進行監(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、電梯的工作情況進行監(jiān)控能夠進行實時的監(jiān)控，當出現(xiàn)故障，還能對出現(xiàn)的故障進行報警等功能。（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)嵌了邏輯算法，并且對數(shù)據(jù)通道自己根據(jù)需要進行定義。（4）、工程要完成的目標 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

11、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

12、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

13、。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 （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)。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、實驗收獲等內(nèi)容。實驗三 啤酒裝箱自動生

14、產(chǎn)線組態(tài)仿真實驗一、實驗?zāi)康?、進一步熟悉監(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、

15、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 （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)線的工程要求，設(shè)計仿真現(xiàn)場的人機監(jiān)控界面；進一步熟悉監(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

16、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)康模瑢嶒炘O(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)

17、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 （1）、根據(jù)要求能夠編寫下位機PLC控制程序（2）、完成上位