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1、组态王在自动配料系统中的应用作者 指导教师 讲师前言 组态王6.5是亚控科技在组态王6.0x系列版本成功应用后，广泛征询数千家用户的需求和使用经验，采取先进软件开发模式和流程，由十多位资深软件开发工程师历时一年多的开发，及四十多位试用户一年多的实际现场考验。使用更方便，功能更强大，性能更优异，软件更稳定，质量更可靠。随着Internet科技日益渗透到生产、生活的各个领域，自动化软件的e趋势已发展成为整合IT与工厂自动化的关键。组态王6.5的Internet版本立足于门户概念，采用最新的JAVA 2核心技术，功能更丰富，操作更简单。整个企业的自动化监控将以一个门户网站的形式呈现给使用者，并且不同
2、工作职责的使用者使用各自的授权口令完成各自的操作，这包括现场的操作者可以完成设备的起停、中控室的工程师可以完成工艺参数的整定、办公室的决策者可以实时掌握生产成本、设备利用率及产量等数据。组态王6.5的Internet功能逼真再现场画面，可以在任何时间任何地点均可实时掌控企业每一个生产细节得以实现，现场的流程画面、过程数据、趋势曲线、生产报表(支持报表打印和数据下载)、操作记录和报警等均轻松浏览。当然必须要有授权口令才能完成这些。我们还可以自己编辑发布的网站首页信息和图标，成为真正企业信息化的Internet门户性能卓越的分布式高速历史库 - 柔性结构，按需配置。过程数据的存储功能对于任何一个工
3、业自动化系统来说都是至关重要的，随着自动化程度的进一步普及和提高，我们对重要数据的存储和使用的要求也越来越高。面对对大批量实时数据的存储，必须解决同步存储速度响应慢、数据易丢失、存储时间短、存储占用空间大、数据读取访问速度慢等用户最关心的问题。因为需要一个实时的、记录准确地、高效的、可节约硬件成本的工业过程数据存储方案。组态王6.5顺应这种期望，提供支持毫秒级高速历史数据的存储和查询功能的工业过程数据库。真正的企业级生产过程数据仓库。采用最新数据压缩和搜索引擎技术，数据压缩比优于20%，节约硬件成本；一个月内数据(单点，记录间隔10秒)按照每小时间隔，在百毫秒内即可完成查询。真正实现历史库数据
4、的数据追记、数据合并。可以将特殊设备中存储的历史数据片段通过组态王驱动程序完整的合并到历史数据服务器中；也可以将远程站点上的组态王历史数据片段合并到历史数据服务器上。创造服务新理念 - VSETAlatm 基于组态王的分布式多媒体报警应用系统。 对于一个工厂自动化系统来说，关键参数的实时状态跟踪是至关重要的，报警功能作为实现的手段是必不可少的。如何能及时准确的获取报警信息对工程人员来说存在很大的挑战，因为我们不能时刻守在一刻不停不知疲倦的运行的设备周围等待报警的出现。提出解决即时通知报警的一揽子系统。超视距的现场监控得以实现。短信息：进行短消息设置报警项目，如报警对象、短消息的发送时间、接收对
5、象、发送内容等，发送给指定人员。电子邮件：进行电子邮件报警项目，如报警对象、电子邮件地址、邮件服务器地址、发送内容等，发送给指定人员。通过无所不在的网络，可以随时了解现场设备的运行情况，一切仅在掌握。语音：也可以通过电话，当报警产生时呼叫事前设置好的电话号码，简约查询现场设备的运行情况，精益求精，追求细节的最好体现 。 画面 1.支持大画面、导航图：用户可以制作任意大小的画面，利用滚动条和导航图控制画面显示内容；绘制、移动、选择图素时，画面自动跟踪滚动。2.方便的变量替换：可以单独替换某个画面中的变量，也可以在画面中任意选中的图素范围内进行变量替换。3.自定义菜单：支持二级子菜单。4.丰富的提
6、示文本：系统提供丰富的图素提示条文本，包括简单图素和组合图素。5.任意选择画面中的图素：在画面中使用键盘和鼠标结合可以任意选择多个图素进行组合、排列等操作。 变量 1.定义结构成员时可以定义基本属性，例如变量属性、报警属性和记录属性等。2.定义结构变量时自动继承结构成员的属性。3.结构变量可整体赋值。4.结构变量可作为自定义函数的参数。5.在数据词典中可以任意选择多个变量集中修改变量共有属性。 非线性表非线性表新增导入导出功能，能导出为逗号分隔文件(*.csv)，可在文本状态编辑或传送，编辑完成后还可导入，据此可实现不同工程中的非线性表重复利用。 网络状态的控制和显示 通过引用网络上计算机的“
7、$网络状态”变量得到网络通讯的状态。同时，能够对网络的通讯状态进行控制。对于定义“网络节点”的网络通讯方式，是在网络设备上建立commerr寄存器来完成网络状态的显示和控制。 组态王软件用于自动配料系统。自动配料系统主要用于食品加工、建材,饲料等行业。现将组态王用于此类项目的实施进行简单的说明。此类工程的实施主要是使用组态王软件进行配料方案自动切换。在制造领域，配方是用来描述生产一件产品所用的不同配料之间的比例关系。是生产过程中一些变量对应的参数设定值的集合。一、制作自动配料控制系统的一般过程建立新组态王工程的一般过程是：.设计图形界面（定义画面）.定义设备.构造数据库（定义变量）.建立动画连
8、接.运行和调试需要说明的是，这五个步骤并不是完全独立的，事实上，这四个部分常常是交错进行的。在用组态王画面开发系统编制工程时，要依照此过程考虑三个方面：图形 用户希望怎样的图形画面？也就是怎样用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。数据：怎样用数据来描述工控对象的各种属性？也就是创建一个具体的数据库，此数据库中的变量反映了工控对象的各种属性，比如温度，压力等。连接：数据和图形画面中的图素的连接关系是什么？也就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行，以及怎样让操作者输入控制设备的指令。二、建立组态王新工程 要建立新的组态王工程，请首先为工程指定工作目录（或称“工程路径”）。
9、“组态王”用工作目录标识工程，不同的工程应置于不同的目录。工作目录下的文件由“组态王”自动管理1.创建工程路径启动“组态王”工程管理器（ProjManager），选择菜单“文件新建工程”或单击“新建”按钮，弹出如下图所示:图1 创建工程路径2.新建工程向导单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之二对话框。在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览”按钮，在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之三对话框”。在工程名称文本框中输入工程的名称，该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字。工程名称长度应小于
10、32个字节，工程描述长度应小于40个字节。单击“完成”完成工程的新建。系统会弹出对话框，询问是否将新建工程设为当前工程。单击“否”按钮，则新建工程不是工程管理器的当前工程，如果要将该工程设为新建工程，还要执行“文件设为当前工程”命令；单击“是”按钮，则将新建的工程设为组态王的当前工程。定义的工程信息会出现在工程管理器的信息表格中。双击该信息条或单击“开发”按钮或选择菜单“工具切换到开发系统”，进入组态王的开发系统。建立的工程路径为：C:WINDOWSDesktopdemo（组态王画面开发系统为此工程建立目录C:WINDOWSDesktopdemo并生成必要的初始数据文件。这些文件对不同的工程是
11、不相同的。因此，不同的工程应该分置不同的目录。 注意： 建立的每个工程必须在单独的目录中。除非特别说明，不允许编辑修改这些初始数据文件。三、创建组态画面 进入组态王开发系统后，就可以为每个工程建立数目不限的画面，在每个画面上生成互相关联的静态或动态图形对象。这些画面都是由“组态王”提供的类型丰富的图形对象组成的。系统提供了矩形（圆角矩形）、直线、椭圆（圆）、扇形（圆弧）、点位图、多边形（多边线）、文本等基本图形对象，及按钮、趋势曲线窗口、报警窗口、报表等复杂的图形对象。提供了对图形对象在窗口内任意移动、缩放、改变形状、复制、删除、对齐等编辑操作，全面支持键盘、鼠标绘图，并可提供对图形对象的颜色
12、、线型、填充属性进行改变的操作工具。“组态王”采用面向对象的编程技术，使用户可以方便地建立画面的图形界面。用户构图时可以像搭积木那样利用系统提供的图形对象完成画面的生成。同时支持画面之间的图形对象拷贝，可重复使用以前的开发结果。创建自动配料系统的图形画面第一步：定义新画面进入新建的组态王工程，选择工程浏览器左侧大纲项“文件画面”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出对话框如下图所示:图2 定义新画面在“画面名称”处输入新的画面名称，如Test，其它属性目前不用更改。点击“确定”按钮进入内嵌的组态王画面开发系统。如下图所示:图3 画面开发系统第二步：在组态王开发系统中从“工具箱”中分
13、别选择“矩形”和“文本”图标，绘制一个矩形对象和一个文本对象，在工具箱中选中“圆角矩形”,拖动鼠标在画面上画一矩形，如上图所示。用鼠标在工具箱中点击“显示画刷类型”和“显示调色板”。在弹出的“过渡色类型”窗口点击第二行第四个过渡色类型；在“调色板”窗口点击第一行第二个“填充色”按钮，从下面的色块中选取红色作为填充色，然后点击第一行第三个“背景色”按钮，从下面的色块中选取黑色作为背景色。此时就构造好了一个使用过渡色填充的矩形图形对象。在工具箱中选中“文本”,此时鼠标变成“I”形状，在画面上单击鼠标左键，输入文字。选择“文件全部存”命令保存现有画面。四、定义IO设备 组态王把那些需要与之交换数据的
14、设备或程序都作为外部设备。外部设备包括：下位机（PLC、仪表、模块、板卡、变频器等），它们一般通过串行口和上位机交换数据；其他Windows应用程序，它们之间一般通过DDE交换数据；外部设备还包括网络上的其他计算机。只有在定义了外部设备之后，组态王才能通过I/O变量和它们交换数据。为方便定义外部设备，组态王设计了“设备配置向导”引导用户一步步完成设备的连接。我们使用仿真PLC和组态王通信。仿真PLC可以模拟PLC为组态王提供数据，仿真PLC连接在计算机的COM1口。1.如何定义IO设备选择工程浏览器左侧大纲项“设备COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行“设备配置向导”，如
15、下图所示:图4 设备配置向导2.设备配置向导选择“仿真PLC”的“串行”项，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，为外部设备取一个名称，输入PLC，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，为设备选择连接串口，假设为COM1，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”。填写设备地址，假设为1，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”。设置通信故障恢复参数(一般情况下使用系统默认设置即可)，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”。请检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”。设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“PLC”。在定义数据库变量时，只要把IO变量连结到这台设备上，它就可以和组态
16、王交换数据了。具体如何进行IO设备的定义、管理等工作。五、构造数据库数据库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在TouchVew运行时，它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。工程浏览器左侧大纲项“数据库数据词典”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“
17、新建”图标，弹出“变量属性”对话框如下图所示:图5 定义变量类型此对话框可以对数据变量完成定义、修改等操作，以及数据库的管理工作。在“变量名”处输入变量名，在“变量类型”处选择变量类型如：内存实数，其它属性目前不用更改，单击“确定”即可。下面继续定义一个IO变量，在“变量名”处输入变量名，如b；在“变量类型”处选择变量类型如IO整数；在“连接设备”中选择先前定义好的IO设备PLC；在“寄存器”中定义为INCREA100；在“数据类型”中定义为SHORT类型。其它属性目前不用更改，单击“确定”即可。六、建立自动配料控制系统动画连接 定义动画连接是指在画面的图形对象与数据库的数据变量之间建立一种关
18、系，当变量的值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表示出来；或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值。“组态王”提供了21种动画连接方式：表1 动画连接方式属性变化线属性变化、填充属性变化、文本色变化位置与大小变化填充、缩放、旋转、水平移动、垂直移动值输出模拟值输出、离散值输出、字符串输出值输入模拟值输入、离散值输入、字符串输入特殊闪烁、隐含滑动杆输入水平、垂直命令语言按下时、弹起时、按住时一个图形对象可以同时定义多个连接，组合成复杂的效果，以便满足实际中任意的动画显示需要。自动配料控制系统的主画面图：主画面图由物料A物料B；传送带；物快；料位测量仪；配方管理；和总料位容器组成。图6 自动
19、配料控制系统的主画面双击物料A,弹出“动画连接”框；在“对象名称”一栏中写出“gaph17197”点击缩放,或者是填充,由于我们设计自动配料控制系统是填充和缩放的效果是一样的,所以我们选择了缩放。然后会弹出“缩放连接”在表达式一栏中写出“ 本站点液位下降”如下图所示:图7 物料A的动画连接物料B和物料A的表述是一样的,就不做详述。双击物料A下的其中一个物块,弹出“动画连接”如图：图8 物快的动画连接双击“水平移动”会弹出“水平移动连接”图9 物块的水平移动连接在“移动距离”和“对应值”一栏中写出我们事先设置好的向右260，或向左260。对应值也还是通过计算求出。点击“画面属性”图10 主画面属
20、性在命令语言一栏中点击，即可看出我们对整个主画面所编的一些命令语言，如下图：图11 主画面的所有命令语言点击“料位测量仪”可以看到：图12料位测量仪同样的在“动画连接”处对物位测量仪的属性进行修改，我们要求是物位测量仪要和物料A和物料B下料是同步的。七、配方简介及如何实现配料的配方管理在制造领域，配方是用来描述生产一件产品所用的不同配料之间的比例关系。是生产过程中一些变量对应的参数设定值的集合。又如，在钢铁厂，一个配方可能就是机器设置参数的一个集合，而对于批处理器，一个配方可能被用来描述批处理过程中的不同步骤。组态王支持对配方的管理，用户利用此功能可以在控制生产过程中得心应手，提高效率。比如当
21、生产过程状态需要大量的控制变量参数时，如果一个接一个地设置这些变量参数就会耽误时间，而使用配方，则可以一次设置大量的控制变量参数，满足生产过程的需要。1.创建配料系统的配方模板组态王的工程浏览器能够创建和管理配方模板文件，在工程浏览器的目录显示区中，选中大纲项“文件”下的成员“配方”，如下图所示:图3 新建配方模板内容显示区中用左键双击“新建”图标，或者右键单击“新建”图标，从浮动式菜单中选择命令“新建配方”，则弹出“配方定义”对话框，如下表所示:表2 配方定义注意： 配方定义对话框中的第一行中的第一列和第二列是不可操作的，即不能在这两个单元格中输入任何内容。“配方定义”窗口中的前两列为变量名
22、、变量类型。变量名：为组态王中已经定义的数据变量名，定义配方之前必须先在数据词典中定义所有配方中要用到的变量。变量类型：为整数型、实数型、离散型、字符串型中的一种，当用户选择变量名后，变量类型会自动加入，不需要用户输入。当用户手动输入变量名后，变量类型不自动加入，需要用户输入。配方定义对话框中的菜单命令。单击“表格”菜单，弹出下拉式菜单。增加行：选择此键，在输入焦点所在行的位置上面增加一行。删除行：选择此键，则删除输入焦点所在的行。增加列：选择此键，在输入焦点所在列的位置前面增加一列。删除列：选择此键，则删除输入焦点所在的列。保存：把指定文件保存在相应目录下。另存为：把指定文件保存在指定目录下
23、。退出：退出配方，如果配方没有存盘，则提示存盘。单击“工具”菜单，弹出下拉式菜单。配方属性：按下此键，则弹出“定义配方”对话框如下图所示。图14 定义配方名称配方名称：要建立的配方名，由自己设定，我们定义为“我的配方”定义的名称要有实际的意义。配方种类数目：指定配方数目，最大值为256种。变量数量：指定与配方中的项目相对应的变量个数，最大值为1024个。注意：配方种类数目和变量数量要与实际配方中种类数目、变量数量相同，否则运行过程中不能正确调用配方。自动右移：这时按下enter键，输入焦点自动右移。自动下移：这时按下enter键，输入焦点自动下移。不动：这时按下enter键，输入焦点不动。向上
24、填充：输入焦点及向上所有被选中的方框都填入与输入焦点的值相同的值。向下填充：输入焦点向下所有被选中的方框都填入与输入焦点的值相同的值。向左填充：输入焦点向左所有被选中的方框都填入与输入焦点的值相同的值。向右填充：输入焦点向右所有被选中的方框都填入与输入焦点的值相同的值。单击“变量V”菜单，弹出“选择变量名”对话框，如下图所示，供用户选择数据词典中已定义的变量。图15 选择变量名2.加入变量：鼠标选中“变量1”所在列名为“变量名”的单元格，此时“变量V”菜单栏变为黑色有效。单击“变量”，弹出“选择变量名”窗口，选中一个已经定义好的组态王变量，单击“确定”，完成变量选择。“配方定义”窗口中相应变量
25、的变量类型自动显示出来。如果变量名是由手动输入的，则需要手动输入相应的变量类型。加入多个变量的方法相同。3.建立配方：在第一行中各个配方名称相应的单元格中输入各种配方的名称。鼠标单击“配方1”下面的单元格，单元格变为输入状态，输入配方名称即可。接下来在下面对应变量中输入每种配方不同的变量的量值。4.修改配方属性：编辑完配方之后，鼠标单击“工具”菜单中“配方属性”，定义配方模板的名称为“我的配方”，按照实际配方种类和使用的变量输入数据。定义好的配方模板如下表所示:表3配方定义5.如何使用配方配方的使用是建立配方模板后，通过使用配方命令语言函数实现的。配方命令语言函数的调用可通过建立操作按钮或是在
26、命令语言中调用来实现。下面首先详细介绍配方命令语言函数，然后再建立一个配方操作按钮的一个实际例子。6.配方命令语言函数：我们在自动配料系统的设计中用到的配方命令语言函数如下图示： 图16 配方命令语言函数（1）RecipeLoad此函数将指定配方调入模板文件中的数据变量中。语法格式使用如下：RecipeLoad( filename, recipeName );filename：指配方模板文件存放的路径和相应的文件名；recipeName：指配方模板文件中特定配方的名字。注：文件名和配方名如果加上双引号，则表示是字符串常量，若不加双引号，则可以是组态王中的I/O型或内存型字符串变量。（2）Rec
27、ipeSelectNextRecipe此函数用于在配方模板文件中选择指定配方的下一个配方。语法格式使用如下：RecipeSelectNextRecipe( filename, recipeName );filename：指配方模板文件存放的路径和相应的文件名；recipeName：是一个字符串变量，存放工程人员选择的配方名字。注：文件名和配方名如果加上双引号，则表示是字符串参数，若不加双引号，则可以是组态王中的I/O型变量或内存型变量。注：配方创建后是按序存放的。（3）RecipeSelectPreviousRecipe此函数用于在配方模板文件中选择当前配方的前一个配方。语法格式使用如下：Re
28、cipeSelectPreviousRecipe( filename, recipeName );filename：指配方模板文件存放的路径和相应的文件名；recipeName：是一个字符串变量，存放工程人员选择的当前配方名字。注：文件名和配方名如果加上双引号，则表示是字符串参数，若不加双引号，则可以是组态王中的I/O型变量或内存型变量。注：配方创建后是按序存放的。（4）RecipeSelectRecipe此函数用于在指定的配方模板文件中选取工程人员输入的配方，运行此函数后，弹出对话框，工程人员可以输入指定的配方，并把此配方名送入字符串变量中存放。语法格式使用如下：RecipeSelectRe
29、cipe( filename, recipeNameTag,Mess );filename：指配方模板文件存放的路径和相应的文件recipeNameTag：是一个字符串变量，存放工程人员选择的配方名字；Mess：字符串提示信息，由工程人员自己设定，建立一个配方操作按钮的自动配料系统，以配方管理中定义的“配料配方.csv”模板文件为实例中的配方模板。新建“配方管理”画面。在画面上建立配料变量显示，绘制多个按钮，各个按钮中连接配方管理命令语言函数。如下图所示:图17 配方管理按钮7.建立“选择配方”按钮在画面制作系统绘出按钮，按钮文本字符串为“选择配方”给“选择配方”按钮进行命令语言连接，命令语言
30、程序如下。RecipeSelectRecipe( D:配方管理我的配方.csv, recipeName, 请输入配方名称 );RecipeLoad( D:配方管理我的配方.csv, recipeName );注：其中recipeName是在数据词典中定义的内存字符串型的组态王变量。8.建立“调入配方”按钮在画面制作系统绘出按钮，按钮文本字符串为“调入配方”；给“调入配方”按钮进行命令语言连接，命令语言程序如下。RecipeLoad( D:配方管理我的配方.csv, recipeName );9.建立“存配方”按钮在画面制作系统绘出按钮，按钮文本字符串为“存配方”； 给“存配方”按钮进行命令语言
31、连接，命令语言程序如下。RecipeSave( D:配方管理我的配方.csv, recipeName );10.建立“选择下一个配方”按钮在画面制作系统绘出按钮，按钮文本字符串为“选择下一个配方”；给“选择下一个配方”按钮进行命令语言连接，命令语言程序如下。RecipeSelectNextRecipe( D:配方管理我的配方.csv, recipeName );RecipeLoad( D:配方管理我的配方.csv, recipeName );11.建立“选择上一个配方”按钮在画面制作系统绘出按钮，按钮文本字符串为“选择上一个配方”； 给“选择上一个配方”按钮进行命令语言连接，命令语言程序如下。
32、RecipeSelectPreviousRecipe( D: 配方管理我的配方.csv, recipeName );RecipeLoad( D:配方管理我的配方.csv, recipeName );配方管理画面就制作好了，保存画面，切换到运行系统中。执行配方操作按钮，对配方进行各种操作。运行系统显示如下图所示:图18 配方操作按钮向导自动配料控制系统的配方操作及实现我们预想的功能如下图所示：我们可以在选择配方一栏中任意选择来实现。图19 自动配料控制系统的配方操作及其效果八、结束语本文研究的基于PLC和组态软件的控制系统利用了抗干扰能力强，适用于工业现场的特点,又利用了组态软件强大数据处理和图
33、形表现的能力，融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术，具有可靠性高、操作简单、维护容易等特点。同时极大得提高了自动化水平，降低了工人的劳动强度。 致谢感谢指导老师周老师在我们做毕业设计期间给予我们的大力支持!在我们刚开始学习组态王软件的时候，对它特别的陌生，是周老师不厌其烦的给我们讲解。使我们对这个软件逐步了解的同时按照周老师的要求熟练的运用这个软件在自动配料系统中。较好的完成了这次毕业设计。参考文献1 曾全坤.仪器电路.重庆.重庆大学出版社.19962 徐世许.可编程序控制器原理与应用.安徽.中国科学技术大学出版社.20003 吴正毅.测试技术与测试信号处理.北京.清华大学出版社.19994 组态王version6.5使用手册.北京亚控自动化软件科技有限公司.20015 汪小澄 张锋.PLC控制网络的组建与监控.计算机应用，2002，22（4）