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1、铝厂蒸发车间监控系统摘 要本论文主要论述了应用力控监控组态软件及现场总线控制技术，实现对山西铝厂氧化铝三厂铝的生产工艺过程的自动控制。此应用软件主要控制其流量、密度、温度、压力等模拟量，从而实现其安全生产，并达到监控要求。力控的监控组态软件是目前国内唯一具有参考使用资料的组态软件。而且现场总线控制技术是当前工业控制发展的主要方向之一。这两项技术代表了当今工业控制的发展方向，站在了工业控制的前沿，具有一定的先进性和参考性。其次，针对目前工业过程控制中具有纯滞后，大惯性，难以建立精确的数学模型的特点，研究运用预估PID控制系统实现对铝液密度的自动控制。最后，利用MATLAB中的Simulink，对
2、设计的系统进行仿真，并给出仿真的结果和分析。【关键词】 监控组态软件 现场总线技术 预估 PID控制 The supervising system in workshop is evaporated in the aluminium factory Speciality: Automation Instructor: Prof. Xi Aimin Name: Guo XiaABSTRACT This article has chiefly discussed how to use the Supervisory Control and Configuration software of For
3、ceControl and the technology of Field Bus to achieve the selfcontrol of the aluminum factory .This application software is chiefly controlled analogs such as volume of flow , density , temperature and pressure etc , It makes the factory manufacturing safely and achieves supervisory demands。The Super
4、visory Control and Configuration software of ForceControl is the only software that has the reference book。At the same time，the control technology of Field bus stands for one of the main development directions of industrial control nowadays。This two technology representative the development directio
5、n of modern industry control , and stands in the forward position of industry control . So,this software has certain advancement and reference Next ,aiming at the characteristic in industrial control of big-time delay, large inertial, no mathematical exact model. We use the PID control with predicti
6、ve model to realizes the automatic control to aluminium liquid density.At last, it simulations the design system with simulink in MATLAB and gives the simulation results and analyses. 【Key words】 The Supervisory Control and Configuration software Industrial control Predict PID 目录摘 要IABSTRACTII目录III图
7、表索引V绪11 山西铝厂三分厂蒸发车间简介21.1工艺流程介绍21.2 监控要求32 监控组态软件42.1 监控组态软件简介42.1.1 监控组态软件及其发展42.1.2 组态软件成长的历史背景52.1.3 组态软件的发展趋势及现状62.1.4 组态软件的应用、特点及性能要求82.2 监控组态软件的图形界面及生成系统132.2.1监控组态软件的系统构成132.2.2 图形开发环境162.3 监控组态软件的I/O设备驱动182.3.1 设备驱动程序在组态软件中所处地位及数据流程图182.3.2 设备驱动程序完成的主要功能192.3.3 与设备驱动程序能够连接的设备种类202.3.4 设备驱动程序
8、的技术指标202.4 现场总线技术212.4.1 现场总线技术及其使发展现状212.4.2 几种典型的现场总线222.4.2 常见的I/O设备及其与PC间的连接方式243 组态设计293.1 组态画面功能介绍303.2 测量点说明474 控制方案与系统的仿真504.1 控制方案504.1.1自动控制系统简述504.1.2 PID调节504.1.3 控制方案的确定514.2 系统的仿真514.2.1 系统计算机仿真简述514.2.2 系统的仿真52结束语59致谢59参考文献60 图表索引图 1.1 工艺流程图2图 1.2 蒸气和原液流程图3图 2 .1 监控组态软件在自动监控系统中的地位12图
9、3.1 登陆画面30图 3.2 主菜单画面31图 3.3 主流程图画面32图 3.4 一组动态流程画面33图 3.5 二组动态流程图34图 3.6 三组动态流程图35图 3.7 四组动态流程图36图 3.8 五组动态流程图37图 3.9 历史报警画面38图 3.10 实时报警画面39图 3.11 温度检测组画面40图 3.12 压力检测组画面41图3.13 液位检测组42图 3.14 流量、密度检测组画面43图 3.15 历史趋势画面44图 3.16 实时趋势画面45图 3.17 历史报表画面46图 3.18 总貌画面47图 4.1 PID控制系统原理图52图 4.2 PID控制系统仿真模型图
10、53图 4.3 未加预估的PID控制系统的阶跃响应53图 4.4 预估PID控制系统原理图54图 4.5 预估PID系统的仿真模型55图 4.6 预估PID控制系统的阶跃响应55图 4.7 不同a值时预估PID控制系统的阶跃响应56图 4.8 改变系统时间常数时预估PID控制系统的阶跃响应57图 4.9 改变系统阶数时的预估PID控制系统阶跃响应5863绪本论文主要介绍了利用监控组态软件实现对山西铝厂氧化铝三厂蒸发车间的工艺流程（主要对原液密度）的实时监控，同时，还利用MATLAB对系统进行仿真。本论文大体内容如下。第一章主要是对山西铝厂三分厂蒸发车间的介绍，让读者简单了解蒸发车间的工艺要求。
11、第二章主要介绍监控组态软件技术。首先，介绍了监控组态软件与其发展软件的应用、特点及性能要求；其次，深入了解该软件，介绍了其系统构成，例如软件的结构划分、力控2.0的结构和监控组态软件中的I/O设备驱动。利用这部分向读者介绍I/O设备驱动在软件中的地位及其功能，同时还介绍了现场总线技术和I/O设备与PC间的连接方式。第三章就是利用ForceControl对系统进行设计。在这章中，给出了所有的控制变量与组态画面。第四章介绍了 对系统进行的控制策略，用MATLAB进行仿真。同时，通过仿真对比找出最适合本系统的控制模型。本论文中如有不足之处请指导老师给予指教。 1 山西铝厂三分厂蒸发车间简介1.1工艺
12、流程介绍在加工制造业和运输业的生产经营过程中，储运是一个不可缺少的重要环节，特别是液体介质（如原油、成品油、矿浆等）的存储、计量、核算和管理尤为重要。围绕着储罐乃至整个系统的监控管理提高储运自动化及其管理水平，对企业减少损耗、降低成本、增加效益具有明显作用。下面我们简要的概述一下工艺流程，此厂所用工艺属于拜尔种分工艺，如下图所示：原 液蒸 发沉 淀溢 液过 滤调配槽 图 1.1 工艺流程图在上图中，原液经过三效、二效、一效、一闪、二闪流向其它槽中。原液从出发到达一效的总时间是一小时左右。而蒸汽则防好相反，它是从一效到二效，再到三效。而且，蒸汽必须源源不断的供应，否则就是影响原液的浓度。 我们重
13、点研究部分蒸汽和原液部分，其示意图如下： 图 1.2 蒸气和原液流程图要求： 流量Q=2030 m3/h 蒸汽 其温度T=1503000C 开始密度：1.21.3 g/cm3 结束密度：1.31.45g/cm31.2 监控要求在工艺流程中，我们可以了解到该厂对三分厂蒸发车间监控系统的监控要求： 1对上位机的要求、 上位机的操作接口应该能准确反映车间中各种变量的时实变化值，而且，应易于操作人员尽快掌握。、 上位机的操作借口应能准确反映车间中各种变量的报警，并界，应能调用一段时间内的报警记录和趋势记录。2 控制策略的要求、 控制策略采用的控制方法应能保持蒸汽温度和流量的恒定。、 保持原液的浓度的恒
14、定。2 监控组态软件2.1 监控组态软件简介2.1.1 监控组态软件及其发展“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（distributed control system，DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在控制系统中使用的各种仪表中，早期的控制仪表是气动PID调节器，后来发展为气动单元组合仪表，20时记0年代后出现电动单元组合仪表和直接数字控制系统（direct digital control,DDC）。70年代中期随着微处理器的出现，诞生了第一代DCS。 由于每一套DCS都是比较通用的控制系统，可以应用到很多领域中，为了不需要便代码程序的情况下，便可生成适和自己需求的
15、应用系统，每个DCS厂商在DCS中都装了系统软件和应用软件，而其中的应用软件，实际上就是组态软件，但一直没有人给出明确定义，只是将这种应用软件设计生成目标应用系统的过程称为“组态”（configure）或“做组态”。监控组态软件是面向监控与数据采集（supeivisory control and data acquisition,SCADA）的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。监控组态软件最早出现时，HNI（human machine interface）或MMI（man machine interface）是其主要内涵，即主要解决人机图形界面问题。随着它的快速发展，实
16、时数据库、实时控制|、通信及联网、开放数据接口|、对设备的广泛支持已经成为它的主要内容。随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。直到现在，每个DCS厂家的组态软件仍是专用的（即与硬件相关的），不扣相互替代。从80年代末开始，由于个人计算机的普及，国内开始有人研究如何利用PC进行工业监控，同时开始出现PC总线的A/D、D/A、计数器、DIO等各类I/O板卡。应该说国内组态软件的研究起步时不晚的。当时有人在的MS-DOS基础上用汇编语言或C语言编织袋后台处理能力的监控组态软件，有实力的研究机构则在实时多任务操作系统IRMX86或VRIX上做文章，均未形成有竞争力的产品。随着MS-DOS
17、和IRMX86用户数量的萎缩和微软公司WINDOWS操作系统的普及。给予PC的监控组态软件才迎来了发展机遇，以利空软件为代表的国内软件也经历了这一复杂过程。世界上第一个把组态软件作为商品进行开发、销售的专业软将公司是美国的公司，它与80年代末率先推出第一个商品化监控组态软件Intouch。此后监控组态软件在全球得到了蓬勃的发展，目前世界上的状态软件有几十种之多，总装机量有几十万套。伴随着信息化社会的到来，监控组态软件在社会信息化进程中将扮演越来越重要的角色，每年的市场增幅都会有较大增长，未来的发展前景十分看好。2.1.2 组态软件成长的历史背景 监控组态软件是伴随着计算机技术的突飞猛进发展起来
18、的。 70年代初期，微处理器的出现，促进了计算机控制走向成熟。首先，微处理器在提高计算机能力的基础上，大大降低了计算机的硬件成本，缩小了计算机的体积，很多从事控制仪表和一直都从事工业开展计算机的公司先后推出了新型控制系统。这一历史时期较有代表性的就是1975年美国公司Honeywell提出的世界上第一套DCS TDC-2000。而随后的20年间，DCS及其计算机控制技术日趋成熟，得到了广泛应用。 这一阶段虽然DCS技术、市场发展迅速，但软件仍是专用和封闭的，除了在功能上不断加强外，软件成本一直居高不下，造成了DCS在中小型项目上的单位成本过高，使一些中小型项目不得不放弃使用DCS。80年代中后
19、期，随着个人计算机的普及和开放系统概念的推广，基于个人计算机的监控系统开始进入市场，发展并壮大。组态软件作为个人计算机监控系统的重要组成部分，比监控的硬件系统具有更为广阔的发展空间。组态软件之所以得到用户和DCS厂商的认可，主要有以下两个原因：（1）、个人家算机系统日趋稳定可靠，实时处理能力增强且价格便宜。（2）、个人极端机的软件及开发工具丰富，是组态软件的功能强大，开发周期相应缩短，软件升级和维护也较方便。目前，多数组态软件都是在Windoes3.1和Windows3.2操作系统下慢慢成熟起来的，国外少数组态软件可以在OS/2或Unit环境下运行。目前绝大多数组态软件都运行在Windows9
20、8/NT环境下。组态软件开发工具以C+为主，也有少数开发上使用Delphi或C+Builder.一般来讲，使用C+开发的产品运行效率更高，程序代码更短，运行速度更快，但开发周期要长一些，其他开发工具则相反。2.1.3 组态软件的发展趋势及现状1、总的发展趋势组态软件是工业应用软件的一个组成部分，其发展受到很多因素的制约。归根结底，应用的带动对其发展起这支为关键的推动作用。 用户要求的多样化，决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户的所有要求，直接用户对监控系统人机接口的需求不可能固定为单一的模式，因此直接用户的监控系统始终需要“组态”和“定制”的。这就导致组态软件不可能退出市场，因为需求是存在的。
21、 2、组态软件功能的变迁由单一的人机接口朝数据处理机的方向发展，管理的资料越来越大。最早的组态软件涌来支撑自动化系统的硬件，那时候，硬件系统如果没有组态软件的支撑将很难发挥作用，甚至不能正常工作，现在的情况有了很多的改观。一方面软件部分的与硬件发生分离，大部分自动化系统的硬件和软件现在不是由同一个厂商提供，这样就为自动化软件的发展提供了可以充分发挥作用的舞台。实时数据库的作用将进一步加强。实时数据库存储和检索是连续变化的过程资料，它的发展离不开高性能计算机和大容量硬盘，现在越来越多的用户通过实时数据库来分析生产情况、汇总合统计生产资料，作为指挥决策的依据。 3、推动组态软件发展的动力 需求是推
22、动发展的第一动力，市场会逐步扩大。组态软件市场的崛起一方面为最终用户节省了系统投资，另外也为用户解决了实际问题。 社会信息化的加速是组态软件市场增长的强大推动力。随着经济发展水平的提升，信息化社会将为组态软件带来更多的市场机会。4、用户对组态软件的需求变化 目前的组态软件均生产于过程工业自动化，很多功能没有考虑其它应用领域的需求。例如：化验分析、虚拟仪器、测试、信号处理。这些领域大量的使用实时数据库软件，而且需要人机接口，但是由于现有组态软件为这些应用领域考虑得太少，不能充分满足系统的要求，因而目前这些领域仍然是专用软件占统治地位。随着计算机技术的飞速发展，组态软件应该更多地总结这些领域的要求
23、，设计出符合应用要求的开发工具，更好的满足这些行业对软件的需求，进一步减少这些行业在自动测试、资料分析方面的软件成本，提高系统的开放程度。5、未来技术走势 很多新的技术将不断地被应用到组态软件中，组态软件装机总量的提高会促进在某些专业领域专用版软件的诞生，市场被自动地细分了。为此，一种称为“软总线”的技术将被广泛采用。在这种体系结构下，应用软件一种间或插件的方式被“安装”在总线上，并支持热插拨和即插即用。XML技术将被组态软件厂商善加利用，来改变现有的体系结构，它的推广也将改变现有组态软件的某些使用模式，满足更为灵活的应用需求。2.1.4 组态软件的应用、特点及性能要求组态软件作为单独行业的出
24、现是历史的必然，其发展和成长与网络技术的发展和普及密不可分。一、应用： 现场总线技术的成熟更加速了组态软件的应用，另外，能够同时兼容多种操作系统平台是组态软件的发展方向之一，未来组态软件也要求跨操作系统平台，至少同时兼容WinNT 和Linux/Unix。组态软件的应用不仅仅是局限在工业企业，在农业、环保、邮政、电信、实验室、医院、金融、交通和航空等各行业均能找到使用组态软件的实例。1、组态软件设计思想及特点（1）、设计思想:在多任务环境下,由于操作系统直接支持多任务,组态软件的性能得到了全面地加强.因此,姿态软件一般都有若干组件构成。一般的组态软件都有下列组态软件构成:图形接口系统、实时数据
25、库系统、第三方程式接口组件、控制功能组件.下面将分别讨论每一种组件的设计思想:1)、在图形画面生成方面: 构成现场和过程图形的画面被划分成三类简单的对象:线、填充形状和文本.对象的基本属性包括:线的颜色、填充颜色、高度、宽度、取向、位置移动等.这些属性可以是静态的,也可以是动态的.静态属性在系统投入运行后保持不变,与原来组态时一致 .而动态属性则与表达式的值有关 ,表达是可以是来自I/O设备的变量,也可以是由变量和运算符组成的数学表达式.这种对象的动态属性随表达式值的变化而实时改变在图形接口上还具备报警通知及确认、报表组态及打印、历史资料查询与显示等功能.各种报警、报表、趋势都是动画连接的对象
26、,其资料都可以通过组态来指定.这样每个画面的内容就可以根据实际情况由工程技术人员灵活设计,每幅画面中的对象数量均不受限制.在图形接口中各类组态软件普遍提供了一种BASIC语言的编程工具脚本语言来扩充其功能.用脚本语言编写的程序段可由事件驱动或周期性的执行,是与对象密切相关的. 2)、实时数据库:实时数据库是更为重要的一个组件. PC的处理功能太强了,因此实时数据库更加充分的表现了组态软件的长处.实时数据库可以存储每个工艺点的多年资料,用户既可以浏览工厂当前的生产情况,又可回顾过去的生产情况.可以说:实时数据库对于工厂来说如同飞机上的“黑匣子”.工厂的历史资料是很有价值的,实时数据库具有资料档案
27、管理功能.工厂的时间告诉我们:现在很难知道将来进行分析时,哪些资料是必需的.因此,保存所有的资料是防止丢失信息的最好的方法.3)、通信及第三方程式接口组件:这是开放系统的标志,是组态软件与第三方程式交互实现远程资料访问的重要手段之一.它有下面三个主要方面.用于双机冗余系统中,主机与从机件的通信.用于购建分布式HMI/SCADA应用时多吉坚的通信.在Internet或Browser/Server(B/S)基于或应用中实现通信功能.通信组件中的功能是一个独立的程序,可单独使用:有的被“绑定”在其他程序当中,不被“显示”地使用.2、对组态软件的性能要求、实时多任务: 、高可靠性:、标准化:二、使用组
28、态软件的一般步骤: 根据我们所进行的数据流程,我们具体的工程应用在组态软件中需要进行完整、严密的组态,这样组态软件才能够正常的工作,所以我们采用了下面列出的组态软件使用步骤. 、所有的I/O参数收集齐全,并填写表格,以备在监控组态软件和上设计使用,就以下面的两个表格为例.模拟量点参数表位号名称说明工程单位信号类型量程下限量程上限报警上限报警 下限是否做量程变换裸数据下限裸数据上限变化率报警偏差报警正常值I/O类型TI1201反应釜温度0CK型热偶015001200600是04095200C/s+0C输入开关量点的参数表位号名称说明正常状态信号类型逻辑极性是否需要累计运行时间类型反应釜进料泵运转
29、状态启动干接点正逻辑是输入、搞清楚所使用的I/O设备的生产商、种类、型号,使用的通信借口类型,采用的通信协议,以便在定义设备时做出准确选择.、将所有I/O点的I/O标识收集齐全,并填写表格, I/O标是视为一个确定一个I/O点的关键字,组态软件通过向I/O设备发出I/O标识来请求其对应的数据.在大多数情况下I/O标识是I/O点的地址或位号名称.、根据工艺设计绘制，设计画面结构和画面草图。、按照第一步设计出的表格，建立实时数据库，正确组态各种变量参数。、根据第一步和第三步的统计结果，在实时数据库中建立实时数据库变量与点的一一对应关系，即定义数据连接。、根据第四步的画面结构和画面草图，组态每一幅静
30、态的操作画面（主要是绘图）。、将操作图画中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系，规定动画属性和幅度。、对组态内容进行分段和总调试。、将系统投入使用。以上是我们根据我们所作的设计而做出的组态软件使用的大致步骤，对于不足之处，请老师指导。三、监控组态软件在自动监控系统中所处的地位在一个自动监控系统中，投入使用的监控组态软件是系统的数据收集出中心，远程监视中心和数据转发中心，处于运行状态的监控组态软件与各种控制、检测设备共同构成快速响应/控制中心。控制方案和算法一般在设备上组态并执行，也可以在PC机上组态，然后下装到设备中执行，根据设备的具体要求而定，如图所示：当监控软件投入运行时，操作人员应
31、可以在他的支持下完成下面几个任务：(1) 察看生产现场的实时数据及流程画面；(2) 自动打印各种实时/历史报表；(3) 自由浏览各个实时/历史趋势画面;(4) 及时得到并处理各种过程报警和系统报警；(5) 在需要时，人为干预产生过程，修改生产过程参数和状态；(6) 与管理部门的计算机联网，为管理部门提供生产实时数据。图 2 .1 监控组态软件在自动监控系统中的地位2.2 监控组态软件的图形界面及生成系统2.2.1监控组态软件的系统构成在组态软件中，通过组态生成的一个应用项目在计算机硬盘中占据唯一的物理空间（逻辑空间）可以用唯一的一个名称来标志，就被称为一个应用程序。在同一计算机可以存储多个应用
32、程序，组态软件通过应用程序的名称来访问组态内容，打开组态内容进行修改，或将其应用程序装入计算机内存投入试试运行。一、 组态软件的结构划分1、以适用软件的工作阶段划分： 以使用软件的工作阶段划分，也可以说是按照系统环境划分，从总体上讲，组态软件石油系统开发环境和系统运行环境两大部分构成。（1）、系统开发环境它是自动化工程设计工程师为实施设计方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统省城工作所必需的依赖的工作环境。通过建立一系列用户数据文件，声称最终的图形目标应用程序，供系统运行环境时使用。（2）、系统运行环境在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实时运行，系统运行环境由若干个运行程
33、序组成，如图形界面运行程序；实时数据库运行程序等。自动化工程设计工程师最先设计的一定是系统开发环境，通过一定工作量的系统组态和调试 ，最终将目标应用程序在系统运行环境投入实时运行，完成一个工作项目。2、按照成员构成划分： 自软件因为其功能强大，而每个功能相对来说，又具有一定的独立性，因此，其组成形式是一个集成软件平台，由若干程序组件构成。组态软件必备的的典型组件包括如下的六个部分：（1）、应用程序管理器 应用程序管理器是提供应用程序的搜索、备份、解压缩、建立新应用等功能的专用管理工具 。（2）、图形界面开发程序它是自动化工程设计工程师为实施其设计方案，在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成工作
34、所依赖的开发环境。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形应用系统，供图形运行环境运行时使用。（3）、图形界面运行程序 在系统运行环境下，图形目标应用系统被图形接口运行程序装入计算机内存并投入实时运行。（4）、实施数据库系统组态程序 有的组态软件只在图形开发环境中增加了简单数据管理功能，因而不具备完整的实时数据库系统。面前比较先进得力空等组态软件都有独立的数据库组件，以提高系统的实时性，增强处理能力。（5）、实施数据库系统运行程序在系统运行环境下，目标实时数据库及其应用领域被实时数据库运行程序装入计算机内存，并执行预定的各种资料计算、数据处理任务、历史资料的查询、检索、报警的管理都是在实时数
35、据库运行程序中完成的。（6）、I/O驱动程序 它是组态软件中必不可少的组成部分，用于和I/O设备通信，互相交换资料。DDE 和OPC Client是两个通用的标准I/O驱动程序，用来和支持DDE 标准和OPC 标准的 I/O设备通行。多数组态软件的DDE驱动程序被整合在世时数据库系统或图形系统中，而 OPC Client则多数单独存在.二、力控2.0的体系结构力控2.0是一个集成式的软件包，其中所有组件都可以独立分布式的运行，通过网络服务程序与其他组件交换资料。力控2.0可以运行于Pentium133以上的计算机（16M以上内存，1G以上的硬盘）系统中。1、力控2.0包括以下五个主要部分：（1
36、）、Draw,功能强大的人机接口组态工具。Draw是集成的开发工具，它使用面向对象的图形对象创建画面窗口。 （2）、 View，高可靠、快速的运行系统。View用来运行由Draw创建的图形窗口。（3）、DB，先进的分布式实时多数据库。 它负责整个ForceControl应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理。 （4）、Net，高性能的网络通信服务程序。Net内部采用TCP/IP通信协议，它保证您在极大限度内充分利用Intranet/Internet的网络资源。（5）、 I/O Server，完备的I/O驱动程序。I/O Server完成过程I/O数据
37、的采集与回送。DB与I/O Server构成服务器/客户计算模式。 2、力控2.0中也包含其它可选程序组件（1）、PCLogic，新一代软件逻辑自动化控制软件，符合IEC1131-3标准，可提供比PLC更为强大、更为灵活的功能。（2）、ForceControl Web Server，运行在Web服务器上的应用软件。 （3）、TelClient/TelServer，使用简便的远程拔号通信程序。 （4）、 SCOMClient/SCOMServer，低成本的串行通信程序。 自动化工程的所有操作画面，包括流程画面都是在图形开发环境下制作、生成的。自动化工程设计人员使用最频繁的组态软件就是图形开发环境
38、。2.2.2 图形开发环境一、基本概念1、 脚本程序组态软件的脚本程序提供了一个类BASIC语言的编程工具，称为脚本编辑器。 用脚本编辑器编制的一段程序可以由事件触发调用，可以周期性的执行，也可以规定在一定条件下执行 。2、 窗口这里的“窗口”即使组态的目标操作画面，在本书中统一使用这种定义。3、 图形对象窗口的内容由一些简单或复杂的图形构成，乳线、填充矩形、报警显示等。这些显示在窗口对象之上的各种图形称为图形对象。4、 动画连接 动画连接建立画面中图形对象与资料变量或表达式的对应关系。 5、 简单图形对象Draw有四种简单图形对象：线、填充体、文本、按钮等。这些简单图形对象具有各种影响其外观
39、的属性。 属性可以是动态的或静态的 6、 复杂图形对象复杂图形对象或是由简单图形对象组合而成，或者是为完成特定功能而设计的组件、控件。复杂图形对象中的报警、事件、趋势、图形模板、历史报表和子图等图形对象，由ForceControl系统提供，用于完成特定功能，被归纳为一类，称为“标准图形”。二、复杂图形对象（1）、 组组是由两个或两个以上的简单图形对象组成，作为整体进行操作。组可以按比例改变尺寸，对组可以定义动画链接。（2）、单元单元的形成有两种情况：一种情况是由两个或两个以上简单图形对象组成，作为整体进行操作。 另一种情况是由一个复杂图形对象和一个（或多个）简单图形对象组成。 （3）、报警在D
40、raw中有两种报警：实时报警和历史报警实时报警是指当前时刻实时数据库中产生的最新的若干条报警，报警信息包括：时间、位号、报警状态、报警优先级；历史报警记录是在数据库中发生过报警的报警记录，报警信息包括：时间、位号、报警状态、报警优先级及确认信息。(4)、事件事件系统记录各种系统状态信息以及用户操作信息，并提供对事件记录进行浏览和查询的工具。（5）、趋势在Draw中有两种趋势：实时趋势和历史趋势。实时趋势是变量或表达式的值随时间变化所绘出的二维曲线。 历史趋势是变量值在过去一段期间随时间变化所绘出的二维曲线。 (6)、曲线X-Y曲线是Y变量的数据随X变量的数据变化而绘出的关系曲线图。其横坐标为X
41、变量，纵坐标为Y变量。(7)、历史报表历史报表是一个或多个变量在过去一段时间间隔内按照一定的抽样频率获取的历史数据的列表。 (8)、 总貌总貌是对实时数据库中某一区域或区域中某个单元中所有点的信息的集中显示.（9）、标准图形模板通过模板可将用户创建的图形画面定义成为标准图形画面，一个标准图形画面可对应多个位号组，标准图形在运行时通过改变位号组即可实现在一个标准图形画面上显示多组点数据。（10）、子图子图由若干简单图形对象构成，并可以完成特定的动作。将一些常用的工艺对象放入子图库中，可以反复引用，以提高绘制流程图的效率。 （11）、 外部对象Draw允许您插入多种由其它Draw应用程序生成的多种
42、格式的图形或数据对象，如：Draw图形、Draw表格、Draw文档、Draw图形等Draw对象2.3 监控组态软件的I/O设备驱动2.3.1 设备驱动程序在组态软件中所处地位及数据流程图如图所示，I/O Server 直接负责从设备采集实时数据并将操作命令下达给设备，I/O Server 的可靠性将直接影响组态软件的性能。一般说，设备制造商会提供 PC 与设备进行数字通信的接口协议和物理接口标准。物理接口标准规定使用何种通信介质、链路层的接口标准 。I/O Server 主要是按照接口协议的规定向设备发送资料请求命令，对返回收据进行拆包，从中分离出所需资料（即组态的资料连接项和设备状态资料）。
43、图2.2 组态软件设备驱动程序的数据流多数设备的通信接口协议都有若干条读写命令，分别用来读写设备上不同类别的资料，而每一条命令又可以读写同类别的多条资料，具体能读写几条是由接口协议规定的。 I/O Server首要将组态的资料连接项根据接口协议的要求按照类别分好，把通过一次读写操作能够处理的资料连接项存放在一起，称作一个资料包。I/O Server主要以资料包为单位进行数据处理，这样会大大提高通信效率。2.3.2 设备驱动程序完成的主要功能 1、 从I/O设备采集所需资料进行链路维护 I/O Server要将来自设备的资料转换成实时数据库需要的数据类型（实数、整型数、字符或字符串型等），同时要
44、对越界资料作合理解释，以避免操作人员得到错误的资料。 一个I/O Server可以同时处理多个同类设备，如果其中某个设备出现故障不能响应通信，则I/O Server要花费多余的时间等待其响应，从而减慢了整个系统的响应周期。因此对于故障设备，I/O Server要减少访问频次，以免影响整个系统的资料刷新周期，当故障设备恢复正常后再将设备的采集周期恢复原值。、执行来在操作员的I/O 命令管理输出队列接口系统要对送给I/O 设备的命令资料进行第一步检查，检查数据类型是否正确，资料是否越界。事实数据库对资料进行第二阶段检查，主要检查越界情况。 、与事实数据库系统惊醒无缝连接I/O Server与事实数
45、据库间应采用进程间通信、直接内存映射、OLE方式或其他更为有效的内部通信方式，较采用第三方的DDE设备驱动程序或OPC Server具有更高的通信效率，同时可以迅速报告设备的故障信息，产生系统报警。I/O Server对来自设备的数据可以进行初步处理，在一段时间内数值没有发生变化的数据可以不向事实数据库传送或减少传送次数，以进一步提高数据通信的效率。2.3.3 与设备驱动程序能够连接的设备种类与驱动程序能够连接的设备有以下4种，(1) DCS、PLC等控制设备。(2) 带数字通信接口(RS232/RS422/RS485、以太网、现场总线等)的智能仪表，如流量计等计量设备、报警器等安全防爆设备、遥测传感设备。（3）PC总线工作计算机设备。（4）带开放接口的基于PC的数据处理系统。2.3.4 设备驱动程序的技术指标一、 采样周期采样周期取决于I/O Server调度效率，但实时数据库的数据刷新速度则不只是由 I/O Server决定的，还与设备的响应速度、挂接的设备数量等因素有关。 二、回写数据速度经常需要由操作员向设备下发控制指令，如修改回路状态、运算系数及对控制过程实施人为干