组态软件与在计算机监控系统中的应用

8.2.7　组态软件与PLC在计算机监控系统中的应用

1）实习目的

（1）熟悉计算机监控系统的基本结构形式及系统构成。

（2）基本掌握组态软件的常用功能及在PLC监控系统中的实际使用方法。

（3）培养综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。

2）实习内容

（1）计算机监控系统的基本构成

图8.14　监控系统的基本组成

简单的计算机监控系统一般由上位机和下位机两部分组成，如图8.14所示。采用普通PC机作为上位机（工业现场一般用工控机IPC），主要用来完成画面的制作、动画连接、数据库的建立、对下位机的数据进行读写等工作。采用控制设备工作的PLC作为下位机，在运行中它通过编程口与计算机串口通信，实现数据交换。组态软件采用国产的组态王6.5，系统主要完成数据字典的定义、PLC梯形图设计及组态系统应用程序设计等。

（2）实习内容

可选用本书第6章或第7章的机械手控制、多种液体的自动混合控制、加热反应炉控制、水塔水位控制、电镀生产线控制等内容中的任一个，用PLC及组态软件实现对被控对象的计算机监控。在计算机监控画面上能实现对PLC的控制，PLC的输出响应对应实验板上的输入信号动作也能在监控画面上直观反映等。

监控系统设计首先是根据工艺过程建立和绘制图形画面，然后建立数据库以及各个变量，将图形对象与数据词典变量等联系起来，完成动画链接，最后进行运行和调试。

3）实习工具

计算机、PLC、通信电缆、组态软件、PLC编程软件、实验板上的模拟被控对象等。

4）实习步骤

为实现控制功能，首先把梯形图用PLC编程软件编好（输入、输出继电器地址必须与组态软件的组态地址一致），通过RS232接口下载到PLC中。然后在组态软件中进行设备组态，安装好PLC的驱动程序，设置好通信端口参数，定义好各变量，设计监控画面，完成动画连接，编写命令语言（脚本程序）程序。最后进入运行环境，操作组态画面中控制面板上的各个按钮、开关，或按下实验板上的按钮、开关等实现系统控制；按照控制要求实现各个开关、接触器等器件的动态显示。

（1）分析系统，编写PLC控制程序

对控制系统进行分析，明确系统的控制要求，确定PLC的I/O点数及型号。根据控制功能要求，利用上位计算机PLC编程软件完成控制系统的PLC梯形图设计。将设计好的梯形图通过通信电缆传送到PLC中，并调试程序。

（2）进行组态王计算机与PLC的通讯设置

包括新建工程、选择与使用的PLC相对应的设备驱动程序、定义I/O设备、选择串口、设置通信端口参数等（详细内容见5.3节）。

（3）数据字典定义

在组态王数据库数据字典（有的组态软件称之为实时数据库）中定义I/O变量和中间变量等的变量名和变量类型，把数据字典与实际PLC的I/O点和需要监控的继电器或数据区对应起来。其中：

I/O变量指的是需要组态王和其他应用程序交换数据的变量。这种数据交换是双向的、动态的，即在“组态王”系统运行过程中，每当I/O变量的值改变时，该值就会自动写入远程应用程序；每当远程应用程序中的值改变时，组态王系统中的变量值也会自动更新。所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如反应罐液位、电源开关等变量都需要设置成I/O变量。

内存变量指的是那些不需要和其他应用程序交换、只在组态王内需要的变量，比如计算过程的中间变量就可以设置成内存变量。

（4）设计制作监控画面

以图形对象的变化或运动过程反映PLC程序的运行结果。设计图形画面应尽可能逼真（可利用组态软件提供的丰富的构图工具等构建控制对象及其场景），并应可以直观地从屏幕上观察到PLC控制结果正确与否。

利用组态王6.5的开发系统进行监控画面制作，例如对于机械手的控制，除了要制作必要的框架、底座等附件外，特别要设计好按钮、开关、位置开关、电机和夹具等输入、输出设备。

（5）动画连接及显示

动画连接使实时数据库变量、脚本或表达式与画面中的图形对象建立对应关系。当变量的值改变时，图形对象将根据变量或表达式的数据变化，改变其颜色、位置等。可充分利用属性变化、位置与大小变化、位置移动、鼠标动作、值输出以及闪烁隐含等动画连接手段。在运行环境下，当鼠标在对象上有动作、数据词典变量或表达式发生变化时，相应的图形对象将按预定的动画连接动作。

在上位机人机界面中，通过设备显示的颜色、闪烁状态等可判断设备的各种状态，包括设备的启停过程、开关状态和各种故障类型等。

（6）命令语言（脚本程序）的编写

组态王中的命令语言是一种在语法上类似C语言的程序，可根据用户需要编写程序来增强应用程序的灵活性，处理一些算法和操作等。命令语言都是靠事件触发执行的，如定时、数据的变化、按下键盘、点击鼠标以及画面命令语言和动画链接命令语言的执行等。合理编写脚本，可以使图形对象的动作与输入、输出信号建立起灵活复杂的关系，使动画更为逼真。通常只要合理编写图形对象动作脚本和窗口动作脚本，就可满足要求。

（7）系统配置

动画连接制作完成后，在系统配置中进行运行系统设置、用户配置等，就完成了整个上位机组态程序的设计。

（8）系统的运行

通过PLC编程软件把已经编写完成的控制程序下载到PLC中并使其运行。关闭PLC编程软件，在组态软件工程管理器中打开工程，进入运行。通过鼠标等操作图形界面上的按钮等，观察设备的运行情况。如有问题，应根据原因有针对性地修改并调试。

5）提示

（1）应通过编程软件或PLC开关将PLC设置为开机运行状态，这样PLC上电后即处于运行状态。

（2）组态软件和PLC编程软件中只能有一个占用PLC通信端口，即两者只能有一个处于运行状态。

（3）组态画面、变量定义、动画连接等改变后要保存后再转入运行状态，否则运行的是修改前的内容。

6）实习报告要求

整理实习文档资料，要求给出PLC的I/O分配表、I/O端子接线图、梯形图程序及指令表，给出数据词典表，给出命令语言（脚本程序），截取组态软件运行画面。并根据实习操作结果，总结心得体会，撰写实习报告。