橡塑吸塑機(jī)上位監(jiān)控系統(tǒng)改造與設(shè)計

1、橡塑吸塑機(jī)上位監(jiān)控系統(tǒng)改造與設(shè)計 摘要：本文從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，在對組態(tài)軟件進(jìn)行研究比較后，選用“組態(tài)王”軟件開發(fā)出真空吸塑成形機(jī)的溫度實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)，詳細(xì)闡述了組態(tài)王的特點(diǎn)和改造后上位監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。“組態(tài)王”是優(yōu)秀的國產(chǎn)組態(tài)軟件，具有功能豐富、操作簡單、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于各種規(guī)模的工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)。和原來的BASIC應(yīng)用程序相比，新系統(tǒng)實(shí)時性好，具有查詢功能、在線設(shè)定和修改功能；并且可以根據(jù)成型材料的不同，選擇不同控制方案。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，人機(jī)界面友好，獲得廠方工作人員好評。 文章有橡膠工業(yè)網(wǎng)負(fù)責(zé)整理： 關(guān)鍵詞：真空吸塑成型機(jī)；上位監(jiān)控系統(tǒng)；組態(tài)王；PLC 1 引言 真空吸塑成型機(jī)是對薄軟非

2、金屬板材進(jìn)行加熱后用模具進(jìn)行成型的自動化機(jī)械設(shè)備。揚(yáng)州科龍公司在1993年投資近2000萬元，從日本進(jìn)口一套四工位真空成型機(jī)，該設(shè)備硬件系統(tǒng)在當(dāng)時是最先進(jìn)的，使用FANUC伺服系統(tǒng)對板材進(jìn)給進(jìn)行準(zhǔn)確定位，下位采用歐姆龍大型可編程控制器C2000H，上位采用歐姆龍386工控機(jī)并用BASIC編寫上位軟件，油壓系統(tǒng)與氣動系統(tǒng)相結(jié)合，在當(dāng)時居于國際先進(jìn)水平，在科龍冰箱生產(chǎn)線上處于舉足輕重的地位。 十多年來，隨著大規(guī)模集成電路、計算機(jī)技術(shù)、工業(yè)組態(tài)軟件的發(fā)展，原來的控制系統(tǒng)在新硬件、新技術(shù)面前逐漸落后，并且由于歐姆龍公司在2000年前停產(chǎn)C2000H型號的PLC、和設(shè)備配套使用的工控機(jī)，突顯出難以維護(hù)的

3、問題。2009年初，因一個PLC模塊損壞、工控機(jī)硬盤損壞而導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓，需要進(jìn)行改造升級。 本四工位真空成型機(jī)，在引進(jìn)時耗資巨大，設(shè)備質(zhì)量很高，特別是機(jī)械設(shè)備至今仍然狀態(tài)良好，伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器硬件未損壞，但伺服程序丟失，真空泵、油壓系統(tǒng)良好，接觸器、繼電器、斷路器等低壓電器除個別故障需要更換外，大多狀態(tài)正常。與目前國內(nèi)生產(chǎn)的真空成型機(jī)相比，單工位成型機(jī)成型一個冰箱內(nèi)膽需要90多秒的時間，三工位需要70秒左右，而本系統(tǒng)四工位只需要45秒左右，效率高，質(zhì)量好，對科龍生產(chǎn)線具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，改造升級原有控制系統(tǒng)與購買一臺新的成套設(shè)備相比，可為公司節(jié)省巨額資金。在原機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)上，升級后的系

4、統(tǒng)具有以下改進(jìn)（硬件方面略）。 在上位軟件方面，原系統(tǒng)用BASIC編寫的應(yīng)用程序界面粗糙，不支持鼠標(biāo)，給工人操作帶來不便。改造后用組態(tài)王開發(fā)的上位監(jiān)控系統(tǒng)，既克服了以上缺點(diǎn)，又使得實(shí)時數(shù)據(jù)庫大大提高了通信的實(shí)時性，實(shí)現(xiàn)了對溫度的監(jiān)視和控制；同時還提供了歷史數(shù)據(jù)查詢、歷史趨勢查詢、打印等功能；在線對報警溫度設(shè)定和控制方案進(jìn)行修改；并且可以根據(jù)成型的材料的不同，選擇不同控制方案。系統(tǒng)界面友好，控制性能優(yōu)良。 2系統(tǒng)概述 2.1系統(tǒng)總括 四工位真空成型機(jī)包括上料、預(yù)加熱、加熱、成型四個工位。其整體如圖21所示，結(jié)構(gòu)分解圖如圖22所示 圖21 成型機(jī)整體圖 圖22成型機(jī)結(jié)構(gòu)分解圖 1板材堆放處 2移載

5、小車和吸附頭 3供給小車4預(yù)加熱 5加熱 6成型和換模 7成品出口真空成型機(jī)的內(nèi)膽加工過程是這樣的，塑料板材在上料工位被安裝在移載車上的真空吸盤輸送到供給車上，供給車前進(jìn)將板材輸送到鏈條，然后輸送鏈條將板材輸送到預(yù)加熱工位進(jìn)行預(yù)加熱，預(yù)加熱一定時間后，再將板材輸送到主加熱工位進(jìn)行加熱，加熱一定溫度后，輸送到真空成型工位，通過內(nèi)膽模具和框架的配合，利用真空吸附成型的原理，使工件成型，加工過程結(jié)束。在全自動狀態(tài)下，移載車、供給車、預(yù)加熱、加熱、成型同時有5塊板材處在加工線上，生產(chǎn)效率高。另外在成型部分，為了生產(chǎn)不同的冰箱內(nèi)膽，需要更換不同的模具，對更換模具過程進(jìn)行自動控制。 圖23成型機(jī)工藝流程圖

6、2.2系統(tǒng)各工位簡介 （1）上料工位：上料工位包括移載車、供給車兩部分，主要功能為將待加工成型的塑料板材HIPS或ABS輸送到預(yù)加熱工位；塑料板材的加工范圍為2000*1000*2-3.8mm。在輸送板材時，將板材通過叉車放到固定位置，移載車往復(fù)運(yùn)動，板材由吸盤傳送到供給車上，板材對中裝置將板材對中后，通過安裝在輸送鏈條上的輸送夾具固定板材，輸送到下一工位。 （2）預(yù)加熱工位：預(yù)加熱工位主要功能是將待加工成型的板材進(jìn)行預(yù)加熱。上下兩面加熱瓦進(jìn)行加熱，每面有98（147）塊低電壓、大電流的加熱瓦，并安裝了掉料探測光電開關(guān)，如果板材溫度過高，嚴(yán)重變形下垂，系統(tǒng)會立即自動關(guān)閉加熱系統(tǒng)，并降下可升降的

7、下加熱器，防止板材掉到加熱器上而造成火災(zāi)；板材加熱到一定時間后，通過鏈條輸送到下一工位。 （3）加熱工位：加熱工位主要功能是將待加工成型的板材進(jìn)行最終加熱。加熱工位結(jié)構(gòu)和預(yù)加熱工位基本相似，不過上下兩面加熱瓦數(shù)量更多，每面有144（169）塊加熱瓦，溫度控制也更準(zhǔn)確，對預(yù)熱過的板材進(jìn)行再加熱，加熱到成型要求的溫度后，輸送到下一工位進(jìn)行真空成型。 （4）真空成型工位：該工位是這個真空成型機(jī)的重要組成部分，主要功能為將加熱到一定溫度的板材，利用模具和框架將板材固定，形成模具、板材或框架的密閉空間，然后先下真空吸泡，再上模具下降、上真空系統(tǒng)吸附和下壓空同時動作，將板材吸附在模具表面上，形成冰箱內(nèi)膽形

8、狀；經(jīng)過冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，冷卻完成定型后模具退出，內(nèi)膽成型結(jié)束，由鏈條輸送出。 2.3鏈條輸送控制和換?？刂?板材在鏈條帶動下，每次前進(jìn)2.6米，包括從加熱工位到成型工位、從預(yù)加熱工位到加熱工位、從進(jìn)給工位到預(yù)加熱工位。要求速度快，位置控制準(zhǔn)確，系統(tǒng)采用FANUC伺服控制器和伺服電機(jī)進(jìn)行位置控制。 成型不同的內(nèi)膽，需要更換不同的模具。換?？刂瓢ㄉ舷缕脚_升降和鎖模裝置的控制，通過變頻器控制滾輪轉(zhuǎn)向和速度來運(yùn)送模具等。 2.4系統(tǒng)IO點(diǎn)簡介 系統(tǒng)共有輸入輸出點(diǎn)564點(diǎn)。部分如圖2-4所示： 圖2-4 系統(tǒng)部分I/O點(diǎn)3組態(tài)軟件設(shè)計 組態(tài)的概念最早來自英文Configuration，含義是使用軟件工

9、具對計算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置自動完成特定任務(wù)，達(dá)到使用者要求的目的。組態(tài)軟件：一般英文簡稱有三種分別為HMI/MMI/SCADA,對應(yīng)全稱為Human and Machine Interface/Man and Machine Interface/Supervisory Controland Data Acquisition，中文翻譯為：人機(jī)界面/監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集軟件。 3.1組態(tài)軟件的任務(wù) 工業(yè)控制系統(tǒng)組態(tài)軟件的任務(wù)主要有兩方面：一是根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際任務(wù)進(jìn)行組態(tài)編程，對不同工業(yè)過程實(shí)現(xiàn)自動控制。二是對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)處理，主要包括以下內(nèi)容： 數(shù)據(jù)記錄反映工業(yè)現(xiàn)

10、場狀態(tài)的參數(shù)通過通信環(huán)節(jié)實(shí)時的傳遞到上位機(jī)的內(nèi)存中，其中部分用戶感興趣的數(shù)據(jù)需加以保存，這些數(shù)據(jù)實(shí)時每刻都加以保存，這就需要對這些實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行一定周期的采樣。采樣后的數(shù)據(jù)應(yīng)先放在緩沖區(qū)再定期送到磁盤保存。 數(shù)據(jù)維護(hù)隨著時間的推移，數(shù)據(jù)記錄將越積越多，這就需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，或備份或刪除。 數(shù)據(jù)再現(xiàn)記錄的數(shù)據(jù)主要保存在磁盤文件中，根據(jù)用戶的需要，將磁盤中的數(shù)據(jù)顯示到屏幕上并生成趨勢曲線或輸出到打印機(jī)。 3.2國內(nèi)外主要組態(tài)軟件產(chǎn)品簡介 InTouch：Wonderware的InTouch軟件是最早進(jìn)入我國的組態(tài)軟件。在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch軟件曾讓我們耳

11、目一新，并且InTouch提供了豐富的圖庫。但是，早期的InTouch軟件采用DDE(動態(tài)數(shù)據(jù)交換機(jī)制Dynamic Data Exchange)方式與驅(qū)動程序通信，性能較差，最新的InTouch7.0版已經(jīng)完全基于32位的Windows平臺，并且提供了OPC支持。 Fix：Fix組態(tài)軟件由原來的Intellution公司開發(fā)的。Fix6.軟件提供工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動程序(需單獨(dú)購買)。在iFiX中，Intellution提供了強(qiáng)大的組態(tài)功能，但新版本與以往的6.版本并不完全兼容。原有的Script語言改為VBA（Visual Basic For Applicatio

12、n），并且在內(nèi)部集成了微軟的VBA開發(fā)環(huán)境。遺憾的是，Intellution并沒有提供6.1版腳本語言到VBA的轉(zhuǎn)換工具。在iFiX中，Intellution的產(chǎn)品與Microsoft的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了緊密的集成。Intellution也是OPC組織的發(fā)起成員之一。iFiX的OPC組件和驅(qū)動程序同樣需要單獨(dú)購買。 Citech：CiT公司的Citech也是較早進(jìn)入中國市場的產(chǎn)品。Citech具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是工控用戶。Citech提供了類似語言的腳本語言進(jìn)行二次開發(fā)，但與iFix不同的是，Citech的腳本語言并非是面向?qū)ο蟮?，而是類似于語言，這無疑

13、為用戶進(jìn)行二次開發(fā)增加了難度。 WinCC：Simens的WinCC也是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，Simens提供類語言的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)境。WinCC內(nèi)嵌OPC支持，并可對分布式系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。但WinCC的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用戶最好經(jīng)過Simens的培訓(xùn)以掌握WinCC的應(yīng)用。 組態(tài)王：組態(tài)王是國內(nèi)第一個較有影響的組態(tài)軟件(更早的品牌多數(shù)已經(jīng)湮滅)，由北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)。組態(tài)王提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語言支持。組態(tài)王也提供多種硬件驅(qū)動程序，支持OPC，具有網(wǎng)絡(luò)功能。 Controx（開物）：華富計算機(jī)公司的Controx2000是全32位的組態(tài)開

14、發(fā)平臺，為工控用戶提供了強(qiáng)大的實(shí)時曲線、歷史曲線、報警、數(shù)據(jù)報表及報告功能。作為國內(nèi)最早加入OPC組織的軟件開發(fā)商，Controx內(nèi)建OPC支持，并提供數(shù)十種高性能驅(qū)動程序。提供面向?qū)ο蟮哪_本語言編譯器，支持ActiveX組件和插件的即插即用，并支持通過ODBC連接外部數(shù)據(jù)庫。Controx同時提供網(wǎng)絡(luò)支持等功能。 ForceControl（力控）：由大慶三維公司推出的，從時間概念上來說，力控也是國內(nèi)較早就已經(jīng)出現(xiàn)的組態(tài)軟件之一。因?yàn)樵缙诹匾恢睕]有作為正式商品廣泛推廣，所以并不為大多數(shù)人所知。在1993年左右，力控就已形成了第一個版本，只是那時還是一個基于DOS和VMS的版本。之后也陸續(xù)推出

15、一些版本，但影響不大至。在19992000年期間，力控得到了長足的發(fā)展，最新推出的2.0版在功能的豐富特性、易用性、開放性和I/O驅(qū)動數(shù)量，都得到了很大的提高。 其他常見的組態(tài)軟件還有GE的Cimplicity，Rockwell的RsView，NI的LookOut，PCSoft的Wizcon以及國內(nèi)一些組態(tài)軟件通態(tài)軟件公司的MCGS，也都各有特色。 3.3監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件選擇依據(jù) 目前市場上的組態(tài)軟件基本功能類似，只是提供實(shí)現(xiàn)這些功能的方法、途徑各不相同。以下從使用組態(tài)軟件的角度進(jìn)行分析。 (1)腳本語言：每個組態(tài)軟件雖然都提供腳本語言，但實(shí)現(xiàn)的方式有較大不同。目前組態(tài)軟件提供腳本語言分為三種

16、：類C/Basic語言、微軟的VBA(Visual Basic for Application的簡寫，它以VB語言為基礎(chǔ)，經(jīng)過修改并運(yùn)行在Microsoft Office的應(yīng)用程序)的編程語言、面向?qū)ο蟮哪_本語言。國產(chǎn)組態(tài)軟件采用類C/Basic。語言，如：組態(tài)王、力控及國外的Intouch，Citech,Wincc等。類C/Basic語言目前功能不夠完善，它要求用戶編寫程序，使用系統(tǒng)提供的函數(shù)組合完成系統(tǒng)功能。在書寫腳本程序時有一定困難。組態(tài)王提供的命令語言函數(shù)包括字符串函數(shù)、數(shù)學(xué)函數(shù)、系統(tǒng)函數(shù)、其它函數(shù)共計82個；Intouch提供116個函數(shù)；力控提供85個函數(shù)。iFix原有的腳本語言改

17、為VBA，內(nèi)部集成了微軟的VBA開發(fā)環(huán)境。VBA程序的語法錯誤可以在解釋執(zhí)行過程中及時發(fā)現(xiàn)。ControIX提供面向?qū)ο蟮哪_本語言編譯器，支持ActiveX組件和插件的即插即用。國產(chǎn)組態(tài)軟件提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語言支持。 (2)數(shù)據(jù)采集與通信方式：大多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集程序集中體現(xiàn)在對OPC的支持。OPC技術(shù)(OLE for process control)，本來意思把OLE(原意是對象鏈接和嵌入)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域?，F(xiàn)在已經(jīng)成為獨(dú)立于計算機(jī)語言、操作系統(tǒng)甚至硬件平臺的一種規(guī)范，它為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問機(jī)制。工業(yè)控制領(lǐng)域用到大量的現(xiàn)場設(shè)備，在OPC出現(xiàn)以前，軟件

18、開發(fā)商需要開發(fā)大量的驅(qū)動程序來連接這些設(shè)備。即使硬件供應(yīng)商在硬件上做了一些小小改動，應(yīng)用程序就可能需要重寫；同時，由于不同設(shè)備甚至同一設(shè)備不同單元的驅(qū)動程序也有可能不同，軟件開發(fā)商很難同時對這些設(shè)備進(jìn)行訪問以優(yōu)化操作。自O(shè)PC提出以后，這個問題終于得到解決。OPC規(guī)范包括OPC服務(wù)器和OPC客戶兩個部分，其實(shí)質(zhì)是在硬件供應(yīng)商和軟件開發(fā)商之間建立了一套完整的“規(guī)則”，只要遵循這套規(guī)則，數(shù)據(jù)交互對兩者來說都是透明的，硬件供應(yīng)商無需考慮應(yīng)用程序的多種需求和傳輸協(xié)議，軟件開發(fā)商也無需了解硬件的實(shí)質(zhì)和操作過程。因此，目前國內(nèi)外的工業(yè)控制軟件均致力于OPC技術(shù)工作。 (3)性價比：目前國內(nèi)的工控組態(tài)軟件價

19、格相對低廉。對于64點(diǎn)：國內(nèi)組態(tài)軟件價格為2-4千元；進(jìn)口的價格為5千元左右。對于256點(diǎn)：國內(nèi)價格為1萬元以內(nèi)；進(jìn)口的價格為1.13萬元。對于512點(diǎn)：國內(nèi)價格為1.11-1.15萬元，進(jìn)口的價格為2萬元以上。開發(fā)者與使用者依實(shí)際進(jìn)行開發(fā)與使用的需要來選購。 (4)擴(kuò)展功能組件：國外的組態(tài)軟件相對更加成熟，擴(kuò)展組件品種多、功能較完善。有的增加了自適應(yīng)、模糊、神經(jīng)元等先進(jìn)的控制算法和統(tǒng)計分析、質(zhì)量管理能力，為用戶提供了分析數(shù)據(jù)與實(shí)施的方便。力控策略編輯生成及運(yùn)行程序Strategy-builder基于PC-based和嵌入式系統(tǒng)的自動化控制軟件，提供了比PLC更為強(qiáng)大靈活的功能。在組態(tài)王6.5

20、中也提供了相應(yīng)的功能。 (5)其它：對計算機(jī)硬件要求。例如Fix, Onspec, Wizcon等，相比之下Intouch、組態(tài)王、Easycontrol等對硬件要求較低。外圍硬件支持能力：各組態(tài)軟件都在完善應(yīng)用程序與各種設(shè)備驅(qū)動程序的通訊問題，使組態(tài)軟件支持外圍硬件能力更加強(qiáng)大和完善。組態(tài)王支持華控、康拓、研華等多種產(chǎn)品。 由以上對比可以看到，組態(tài)王軟件作為國內(nèi)使用量最大的國產(chǎn)組態(tài)軟件，具有許多優(yōu)秀的性能，甚至可以與國外優(yōu)秀的軟件相媲美。尤其是在本系統(tǒng)中考慮到系統(tǒng)的成本、需要實(shí)現(xiàn)的功能、采用的硬件類型等因素后，組態(tài)王軟件成為我們的首選。 3.4 組態(tài)王軟件簡介 3.4.1組態(tài)王特點(diǎn)和功能 組

21、態(tài)王6.5是一個具有易用性、開放性和集成能力的通用組態(tài)軟件。運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)。其功能特點(diǎn)如下： 1、工程管理 組態(tài)王工程管理器的主要作用就是為用戶集中管理本機(jī)上的所有組態(tài)王工程。工程管理器的主要功能包括：新建、刪除工程，對工程重命名，搜索指定路徑下的所有組態(tài)王工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入導(dǎo)出，切換到組態(tài)王開發(fā)或運(yùn)行環(huán)境等。 另外，組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)提供工程加密，畫面和命令語言導(dǎo)入、導(dǎo)出功能。 2、畫面制作系統(tǒng) (1)支持無限色和過渡色：組態(tài)王的任一種繪圖工具都可以使用無限色，大部分圖形都支持過渡色效果，巧妙地利用無限色和過渡色效果，可以輕松構(gòu)造逼真、美觀的畫面。

22、 (2)圖庫：使用圖庫具有很多好處；降低了工程人員設(shè)計界面的難度，縮短開發(fā)周期；用圖庫開發(fā)的軟件將具有統(tǒng)一的外觀，方便工程人員學(xué)習(xí)和掌握；利用圖庫的開放性，工程人員可以生成自己的圖庫元素。“一次構(gòu)造，隨處使用”，節(jié)省了工程人員人力投資。 組態(tài)王圖庫還提供具有屬性定義向?qū)У膱D庫精靈，用戶只需稍做調(diào)整即能制作具有個性化的圖形。 (3)按鈕和圖形：組態(tài)王支持按鈕的多種形狀和多種效果，并且支持位圖按鈕，用戶可以根據(jù)需要構(gòu)造漂亮的按鈕。另外，組態(tài)王支持多種圖形格式，用戶可以充分利用已有的資源，輕松構(gòu)造自己功能強(qiáng)大且美觀的應(yīng)用系統(tǒng)。 (4)可視化動畫連接向?qū)ㄟ^可視化圖形操作，直接完成移動、旋轉(zhuǎn)的動畫連接

23、定義。 3、報警和事件系統(tǒng) 組態(tài)王報警系統(tǒng)具有方便、靈活、可靠、易于擴(kuò)展的特點(diǎn)。組態(tài)王分布式報警管理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、死區(qū)和延時等功能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程報警管理。組態(tài)王還可以記錄應(yīng)用程序事件和操作員操作信息。報警和事件具有多種輸出方式：文件、數(shù)據(jù)庫、打印機(jī)和報警窗，并且可以利用控件等工具輕松瀏覽和打印報警數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容。 4、報表系統(tǒng) 組態(tài)王提供一套全新的、集成的內(nèi)嵌式報表系統(tǒng)，內(nèi)部提供豐富的報表函數(shù)，用戶可創(chuàng)建多樣的報表。提供報表工具條，操作簡單明了，報表能夠進(jìn)行組態(tài)，例如有日報表、月報表、年報表、實(shí)時報表的組態(tài)，另外，報表打印時

24、可以進(jìn)行預(yù)覽和頁面設(shè)置。 5、控件 組態(tài)王支持的控件(主要為可視控件)包括Microsoft提供的標(biāo)準(zhǔn)ActiveX控件和用戶自制的ActiveX控件。ActiveX控件的引入在很大程度上方便了用戶，用戶只需要通過調(diào)用控件、設(shè)置控件的屬性、事件、方法就可完成工作，而無須在組態(tài)王中做大量的復(fù)雜的工作。組態(tài)王6.5以上版本中幾個功能強(qiáng)大的控件，即數(shù)據(jù)表格控件(可將ODBC數(shù)據(jù)源里的大量數(shù)據(jù)在組態(tài)王中進(jìn)行顯示和打印)；歷史曲線控件(可動態(tài)增刪曲線，進(jìn)行曲線比較，并且數(shù)據(jù)來源可以是ODBC數(shù)據(jù)源)；PID調(diào)節(jié)控件(對過程量進(jìn)行閉環(huán)控制，可實(shí)現(xiàn)三種PID控制算法：標(biāo)準(zhǔn)型，歸一參數(shù)型，和近似微分型)；多媒

25、體控件：AVI動畫播放控件、視頻動畫控件和AVICapture視頻動畫控件，其中后兩類控件可實(shí)現(xiàn)抓拍、攝像、回放等功能。 6、OPC 全面支持OPC標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)人員可以從任何一個OPC服務(wù)器直接獲取動態(tài)數(shù)據(jù)，并集成到組態(tài)王中；同時組態(tài)王作為OPC服務(wù)器，可向其他符合OPC規(guī)范的廠商的控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。并且組態(tài)王提供SDK(SoftwareDevelopmentKit的縮寫,即“軟件開發(fā)工具包”)，用戶可以自己利用VC,VB編制程序，利用組態(tài)王的OPC接口來訪問組態(tài)王的變量和變量的域。組態(tài)王可以同時掛接任意多個OPC服務(wù)器，每個OPC服務(wù)器都被作為一個外部設(shè)備，工程人員可以定義、增加或刪除它，如同

26、一個PLC或儀表設(shè)備一樣。 7、通訊系統(tǒng) (1)支持遠(yuǎn)程撥號：組態(tài)王支持與遠(yuǎn)程設(shè)備間通過撥號方式進(jìn)行通訊。組態(tài)王的遠(yuǎn)程撥號與組態(tài)王原有驅(qū)動程序無縫連接，硬件設(shè)備端無需更改程序。利用遠(yuǎn)程撥號能實(shí)時顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，隨時打印，報警和歷史數(shù)據(jù)自動上傳等功能。 (2)開發(fā)中進(jìn)行硬件測試開發(fā)系統(tǒng)中有硬件測試界面。在不啟動運(yùn)行系統(tǒng)的情況下，能測試對硬件設(shè)備的讀寫操作，并且I/O變量支持時間戳和質(zhì)量戳，能隨時判斷數(shù)據(jù)采集的時間和檢查通訊質(zhì)量的好壞。 (3)支持網(wǎng)絡(luò)DDE(Dynamic Data Exchange動態(tài)數(shù)據(jù)交換)組態(tài)王6.0以上版本支持win2000操作系統(tǒng)下的DDEshare方式，實(shí)現(xiàn)組

27、態(tài)王與excel和vb程序間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 8、安全系統(tǒng) 組態(tài)王采用分級和分區(qū)保護(hù)的雙重保護(hù)策略。新增用戶組和安全區(qū)管理，999個不同級別的權(quán)限和64個安全區(qū)形成雙重保護(hù)，用戶只有在相應(yīng)的安全區(qū)和權(quán)限下才可以進(jìn)行操作；組態(tài)王能記錄程序運(yùn)行中操作員的所有操作；可以對工程加密解密；為防止誤操作，運(yùn)行和退出過程中可以實(shí)行操作員、監(jiān)督員雙重認(rèn)證。 9、網(wǎng)絡(luò)功能 組態(tài)王完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念，是一種真正的客戶服務(wù)器模式，支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫和分布式報警系統(tǒng)，可運(yùn)行于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上。組態(tài)王的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種柔性結(jié)構(gòu)，可以將整個應(yīng)用程序分配給多個服務(wù)器，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)立專門的IO服務(wù)器、

28、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、報警服務(wù)器、登陸服務(wù)器和WEB服務(wù)器等。 10、冗余系統(tǒng) 組態(tài)王提供全面的冗余功能，能夠有效地減少數(shù)據(jù)丟失的可能，增加了系統(tǒng)的可靠性，方便了系統(tǒng)維護(hù)。組態(tài)王提供三重意義上的冗余功能，即雙設(shè)備冗余、雙機(jī)熱備和雙網(wǎng)絡(luò)冗余。對于這三種冗余方式，設(shè)計者可綜合運(yùn)用，可以同時采取或采取其中的任意一種或兩種。采用冗余后，系統(tǒng)運(yùn)行時將更加穩(wěn)定、可靠，對各種異常情況都能應(yīng)付自如。 11、Web功能 組態(tài)王WEB功能包括畫面發(fā)布和數(shù)據(jù)發(fā)布。組態(tài)王WEB功能采用B/S結(jié)構(gòu)（Browser/Server結(jié)構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)），客戶可以隨時隨地通過Internet/Intranet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，而遠(yuǎn)

29、程客戶端僅僅需要的軟件環(huán)境就是安裝了Microsoft Internet Explore 5.0以上或者Netscape3.5以上的瀏覽器以及JRE插件（第一次瀏覽組態(tài)王畫面時會自動下載并安裝并保留在系統(tǒng)上），IE客戶端獲得與組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面，IE客戶端和WEB發(fā)布服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡(luò)能夠在任何地方獲得與在WEB服務(wù)器上一樣的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報表顯示、報警顯示、趨勢曲線顯示等，以及方便快捷的控制功能。 3.4.2組態(tài)王工程開發(fā)的步驟 （1）運(yùn)行組態(tài)王軟件，建立組態(tài)王新工程，并將工程設(shè)為當(dāng)前工程 （2）創(chuàng)建組態(tài)畫面 進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個工程建立數(shù)目不限的畫

30、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。這些畫面都是由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓?。?、點(diǎn)位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對象，及按鈕、趨勢曲線窗口、報警窗口、報表等復(fù)雜的圖形對象。提供了對圖形對象在窗口內(nèi)任意移動、縮放、改變形狀、復(fù)制、刪除、對齊等編輯操作，全面支持鍵盤、鼠標(biāo)繪圖，并可提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性進(jìn)行改變的操作工具。 （3）定義IO設(shè)備 組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為外部設(shè)備。外部設(shè)備包括：下位機(jī)（PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等），它們一般通過串行口和上位機(jī)交

31、換數(shù)據(jù)；其他Windows應(yīng)用程序，它們之間一般通過DDE交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計算機(jī)。只有在定義了外部設(shè)備之后，組態(tài)王才能通過I/O變量和它們交換數(shù)據(jù)。 （4）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，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，操作者在計算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實(shí)時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)。在TouchVew運(yùn)行時，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳

32、細(xì)信息。 （5）建立動畫連接 定義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(dāng)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；或者由軟件使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值。 “組態(tài)王”提供了如下21種動畫連接方式： 屬性變化：線屬性變化、填充屬性變化、文本色變化 位置與大小變化：填充、縮放、旋轉(zhuǎn)、水平移動、垂直移動 值輸入(出)：模擬值輸入(出)、離散值輸入(出)、字符串輸入(出) 特殊：閃爍、隱含 滑動桿輸入：水平、垂直 命令語言：按下時、彈起時、按住時 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(shí)際中任意的動畫顯示需要。 （6）運(yùn)行和調(diào)試 組態(tài)

33、王工程已經(jīng)初步建立起來，進(jìn)入到運(yùn)行和調(diào)試階段。在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中選擇“文件切換到View”菜單命令，進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)。在運(yùn)行系統(tǒng)中選擇“畫面打開”命令，從“打開畫面”窗口選擇已經(jīng)建立的畫面，則顯示出組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)畫面 3.5 組態(tài)王與PLC通信 本系統(tǒng)PLC采用西門子S7-300系列。組態(tài)王與S7300系統(tǒng)連接方式有下面兩種：本系統(tǒng)采用第一種方式。 1）組態(tài)王通過西門子MPI通訊卡（如西門子公司提供的CP5611卡/CP5613）與S7300系列PLC的連接：將MPI卡安裝在計算機(jī)的PCI插槽中，用MPI電纜將MPI卡與S7-300的MPI口相連。示意圖如下： 2）組態(tài)王通過PC-Adapt

34、er與S7-300系列PLC的連接：將PC-Adapter的一端與計算機(jī)的串口相連，另一端與S7-300的MPI口相連。示意圖如下： 3.6 組態(tài)王數(shù)據(jù)庫技術(shù) 3.6.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的組成 數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)包含所生成的各種配置信息，是目標(biāo)系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫從邏輯上可分為組態(tài)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。 實(shí)時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫是依據(jù)組態(tài)數(shù)據(jù)庫中的組態(tài)信息建立起來的，其存儲系統(tǒng)運(yùn)行所需的重要數(shù)據(jù)以及近期運(yùn)行采集到的各種數(shù)據(jù)，同時要保證數(shù)據(jù)的實(shí)時響應(yīng)，是系統(tǒng)運(yùn)行的核心。實(shí)時數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)： 真實(shí)狀態(tài)的映像。 數(shù)據(jù)值與時間一致性 事務(wù)處理的“實(shí)時”性，即確保事務(wù)的及時處理 歷史數(shù)據(jù)庫存儲系統(tǒng)長

35、期運(yùn)行積累的各種數(shù)據(jù)。與實(shí)時數(shù)據(jù)庫相比，歷史數(shù)據(jù)庫實(shí)時性要求不高，但數(shù)據(jù)保存時間長、存儲量大，通常以硬盤作為存儲介質(zhì)。在組態(tài)王軟件中，提供了一個高速歷史數(shù)據(jù)庫，利用這個數(shù)據(jù)庫即可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)庫的功能，又可以實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)庫的功能。它具有存儲速度快、數(shù)據(jù)不易丟失、存儲時間長、所用空間小、訪問速度快等優(yōu)點(diǎn)。 3.6.2組態(tài)王對數(shù)據(jù)庫訪問的實(shí)現(xiàn) 為了實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問，在數(shù)據(jù)詞典中定義變量時，在記錄和安全一項(xiàng)中選中“數(shù)據(jù)變化記錄”并填入數(shù)據(jù)變化靈敏度或選中“定時記錄”并選則時間，就可以實(shí)現(xiàn)對這一變量的記錄，同時可以設(shè)置記錄時數(shù)、數(shù)據(jù)保存天數(shù)、保存路徑等。 此外，像歷史趨勢曲線、實(shí)時趨勢曲線等也是基于

36、高速歷史數(shù)據(jù)庫。組態(tài)王的SQL訪問功能還可以實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和其它的ODBC數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)傳輸。組態(tài)王支持的數(shù)據(jù)庫有Oracle,SyBase.MSSQLServer,dBase,MSAccess等。組態(tài)王提供一系列的SQL函數(shù)用于與這些數(shù)據(jù)庫的通信。在工程中經(jīng)常需要訪問開放型數(shù)據(jù)庫中的大量數(shù)據(jù)，如果通過SQL函數(shù)編程查詢，則費(fèi)時費(fèi)力，不易使用。 針對這種情況組態(tài)王提供了一個通過ODBC數(shù)據(jù)源訪問開放型數(shù)據(jù)庫中大量數(shù)據(jù)的控件KvDBGrid。該控件具有以下功能： 顯示數(shù)據(jù)庫一個表中的數(shù)據(jù)，可自由選擇顯示字段，查詢條件限制。 開發(fā)狀態(tài)可設(shè)置顯示表頭。 運(yùn)行狀態(tài)可編輯表格中數(shù)據(jù)。并且可以更新數(shù)據(jù)庫(A

37、ccess不支持)。 運(yùn)行狀態(tài)可動態(tài)設(shè)置過濾條件，刷新顯示。 可打印表格中顯示的數(shù)據(jù)，可進(jìn)行橫向和縱向分頁。 4監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 4.1系統(tǒng)設(shè)計原則 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計實(shí)施的原則如下： 實(shí)用性與先進(jìn)性：方案中必須強(qiáng)調(diào)實(shí)用性與先進(jìn)性的結(jié)合。采用成熟的自動控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)，使自動化系統(tǒng)保證實(shí)用。在開放性與標(biāo)準(zhǔn)化方面，整個自動化系統(tǒng)的設(shè)計是采用開放型結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)的升級、擴(kuò)展和互聯(lián)。 可靠性與安全性：在系統(tǒng)設(shè)計中，必須強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的可靠性與安全性，主要是采用高可靠的控制設(shè)備和傳輸設(shè)備，設(shè)置系統(tǒng)的用戶表及口令限制等手段。 經(jīng)濟(jì)性和可擴(kuò)展性：在滿足工程需要的前提下，選用性能價格比高的控制設(shè)備和通信設(shè)備。采用

38、的設(shè)備充分的考慮易升級換代，并且在升級時可以最大限度地保留原有的硬件設(shè)備和軟件投資。 在需要時能夠方便地融入全廠的管理信息系統(tǒng)。 4.2監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能 自動采集各個監(jiān)測點(diǎn)的溫度信息，并在顯示器和數(shù)字顯示儀上顯示。 提供直觀的操作界面，操作員可以對報警溫度等參數(shù)進(jìn)行在線修改。 可根據(jù)成型材料的不同選擇控制方案。 具有故障報警、越限報警功能及報警自動記錄功能，并可實(shí)時打印 建立當(dāng)?shù)貙?shí)時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫，便于查詢。 提供操作員安全等級設(shè)置，具有操作員自動登記功能。 4.3控制系統(tǒng)操作步驟 1、啟動工控機(jī)，會自動顯示登陸畫面，若監(jiān)控畫面沒有自動打開，請雙擊桌面圖標(biāo)，請選擇相應(yīng)的登錄名與密碼登錄。

39、 2、點(diǎn)擊“系統(tǒng)管理”，出現(xiàn)下拉菜單，可以進(jìn)行“用戶登錄”、“更改密碼”“退出登陸”“用戶管理”操作。 3、登錄后，“數(shù)據(jù)表1”和“數(shù)據(jù)表2”中是各相應(yīng)參數(shù)，請根據(jù)具體工藝參數(shù)作相應(yīng)修改?！皵?shù)據(jù)表1”中參數(shù)是基本按照成形順序來排列的。 4、點(diǎn)擊“加熱器設(shè)定”會出現(xiàn)下拉菜單，包含第一上、第一下、第二上和第二下加熱器共4個畫面，可選擇不同的畫面來設(shè)定各單個加熱瓦的加熱率。各加熱率設(shè)定范圍是010。 5、點(diǎn)擊“退出系統(tǒng)”會出現(xiàn)退出畫面，操作員與監(jiān)督員必須選擇不同用戶名和密碼才能保證順利退出。 4.4系統(tǒng)設(shè)計 4.4.1登陸畫面設(shè)計 啟動組態(tài)王，進(jìn)入登陸界面。相應(yīng)用戶登陸，有相應(yīng)操作安全區(qū)和操作權(quán)限。

40、 圖41 登陸畫面在登陸畫面中用到兩個函數(shù) 1LogOn此函數(shù)用于在TouchVew中登錄。調(diào)用格式：LogOn()；此函數(shù)無參數(shù)畫面上登陸按鈕建立命令語言連接：LogOn()；畫面程序運(yùn)行時單擊此按鈕，彈出“登錄”對話框如上圖。 2Exit此函數(shù)使組態(tài)王運(yùn)行環(huán)境退出。調(diào)用形式：Exit(Option)； 參數(shù)Option：整型變量或數(shù)值0-退出當(dāng)前程序；1-關(guān)機(jī)；2-重新啟動windows；此處參數(shù)一般設(shè)為0。 4.4.2總體畫面設(shè)計 整個畫面由以下模塊畫面構(gòu)成：系統(tǒng)管理，數(shù)據(jù)表1，數(shù)據(jù)表2，加熱器設(shè)定，板材加熱監(jiān)控，畫面打印，報警，模具選擇,退出系統(tǒng)。 畫面左上角顯示當(dāng)前日期和時間。日期和

41、時間均采用動畫連接字符串輸出，用到兩個系統(tǒng)自變量$日期和$時間。 4.4.3系統(tǒng)管理畫面設(shè)計 系統(tǒng)管理采用菜單形式，其菜單項(xiàng)有四個：用戶登陸，退出登陸，更改密碼和用戶管理。其命令語言為 if(MenuIndex=0) logon()；/用戶登陸 if(MenuIndex=1) logoff()；/退出登陸 if(MenuIndex=2) changepassword()；/更改密碼 if(MenuIndex=3) EditUsers()；/用戶管理 4.4.4數(shù)據(jù)表設(shè)計 畫面中設(shè)定值用于顯示控制系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，用戶可進(jìn)行設(shè)定，改變PLC內(nèi)部存儲區(qū)數(shù)據(jù)，從而調(diào)整工藝參數(shù)。數(shù)據(jù)表2和數(shù)據(jù)表1在設(shè)計上

42、很相似。 4.4.5加熱器畫面設(shè)計 加熱器畫面采用菜單，參數(shù)設(shè)定共四個畫面，在每個畫面下，對每個加熱瓦進(jìn)行點(diǎn)火率的設(shè)定。四個加熱器畫面相似，只是在加熱瓦的數(shù)量上有區(qū)別：第1，第2加熱器各有98片加熱瓦，第3，第4加熱器各有144片加熱瓦。每片加熱瓦的模擬值輸入來自外部設(shè)備。 加熱器選擇畫面 圖45第1上加熱器畫面4.4.6板材加熱監(jiān)控設(shè)計 “板材加熱監(jiān)控”界面顯示加熱器和板材的溫度曲線。在畫面運(yùn)行時實(shí)時趨勢曲線對象由系統(tǒng)自動更新，從而達(dá)到對加熱狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的目的。畫面中各條曲線連接的對象為：第二上加熱器溫度，第二下加熱器溫度，板材1溫度和板材2溫度。 4.4.7打印畫面設(shè)計 “畫面打印”按鈕可以通過打印機(jī)打