过程监控系统界面设计 .doc
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1、课程设计任务书学 院专 业学生姓名班级学号课程设计题目过程监控系统界面设计1实践教学要求与任务:1) 构成过程监控系统2) 界面设计3) 实验调试4) THFCS-1现场总线控制系统实验5) 撰写实验报告工作计划与进度安排:1) 第12天,查阅文献,构成过程监控系统2) 第34天,界面设计3) 第56,实验调试4)第79天,THFCS-1现场总线控制系统实验5)第10天,撰写实验报告指导教师: 201 年 月 日专业负责人:201 年 月 日学院教学副院长:201 年 月 日摘 要烤漆房一般是用来喷涂和烘烤漆的,因此,烤漆房最确切的描述应为“喷烤漆房”。广泛用于汽车、机械、五金、家具、玻璃钢制
2、品、化工设备等行业的工件表面喷漆、烤漆施工作业。本设计主要利用组态软件实现对烤漆房监控系统的设计。建立转向架喷烤漆房监控系统,它的一般过程包括定义转向架喷烤漆房监控系统外部设备和数据库,建立一些必要的界面如主界面的制作,开始界面、管理员登陆界面以及烤漆房时间到界面的制作;同时还有系统状态参数设置的制作,帮助界面的制作以及报警界面的制作。通过组态王建立喷烤漆工艺流程图,以及动画连接。关键词:组态王,烤漆房,PLC 目 录摘要1第一章 绪论41.1组态王的定义及特点41.2 组态王软件的简介41.3 组态软件的发展历程及发展趋势51.3.1 组态软件的发展历程51.3.2 组态软件的发展趋势6第二
3、章 烤漆房监控系统的设计82.1 建立转向架喷烤漆房监控系统的一般过程82.2定义转向架喷烤漆房监控系统外部设备和数据库92.2.1 建立新项目92.2.2定义外部设备102.2.3定义变量的方法11第三章 主界面的制作143.1 建立新界面143.2 使用图形工具箱143.3开始界面制作153.4管理员登录界面的制作163.5 烤漆时间到提示界面制作17第四章 系统状态参数界面制作18第五章 帮助界面制作23第六章 报警界面制作256.1 历史报警界面制作256.1.1 历史报警界面256.1.2 历史报警函数266.2 实时报警界面制作286.2.1 实时报警界面286.2.2 报警灯动画
4、的制作30第七章 喷烤漆工艺流程界面制作327.1 喷烤漆工艺流程界面327.2 动画连接32结 论36参考文献37致 谢38第一章 绪论1.1组态王的定义及特点组态王开发监控系统软件,是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。 组态王具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层,对上连接管理层,它不但实现对现场的实时监测与控制,且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题:画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能
5、的分析,采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面,有利于试验者实时现场监控。而且,它能充分利用Windows的图形编辑功能,方便地构成监控画面,并以动画方式显示控制设备的状态,具有报警窗口、实时趋势曲线等,可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 1.2 组态王软件的简介“组态王”是运行于Microsoft Windows 98/NT中文平台的全中文界面的组态软件,采用了多线程、COM组件等新技术,实现了实时多任务,软件运行稳定可靠。组态王具有一个集成开发环境“组态王工程浏览器”,在工程浏览器中您可以查看工程的各个组成部分,也
6、可以完成构造数据库、定义外部设备等工作。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHM系统TOUCHVEW来完成的。TOUCHMAK是应用程序的开发环境。您需要在这个环境中完成设计画面、动画连接等工作。TOUCHMAK具有先进完善的图形生成功能;数据库中有多种数据类型,能合理地抽象控制对象的特性;对变量报警、趋势曲线、过程记录、安全防范等重要功能都有简单的操作办法。TOUCHVEW是“组态王”软件的实时运行环境,在TOUCHMAK中建立的图形画面只有在TOUCHVEW中才能运行。TOUCHVEW从工业控制对象中采集数据,并记录在实时数据库中。它还负责把数据的变化用动画的方式形象地表示
7、出来,同时完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能,并生成历史数据文件。1.3 组态软件的发展历程及发展趋势1.3.1 组态软件的发展历程组态软件是工业自动化软件的重要分支,所谓组态就是利用工控软件中提供的工具和方法来完成工程中某一具体任务的过程,而这个软件就是组态软件。组态软件主要具备以下功能及特征:工业过程动态可视化、数据采集和管理、过程监控与报警、生成报表、为其他企业级程序提供数据、简单控制、批次处理、SPC过程质量控制、符合IEC61131-3标准等。组态软件最早出现在80年代初,80年代的组态软件是基于DOS系统开发的,当时的主要产品是Onspec、Paragon和IFix 等;进
8、入90年代,主要是基于WINDOWS系统的组态软件,如Intouch、Kingview、Ifix 等;未来将会是基于Vista操作平台的组态软件。在90年代中期之前,组态软件在我国的应用并不普及。究其原因,大致有以下几点:一、国内用户缺乏对组态软件的认识,项目中没有组态软件的预算,或宁愿投入人力物力针对具体项目做长周期的繁冗的上位机的编程开发,而不采用组态软件;二、在很长时间里,国内用户的软件意识还不强,面对价格不菲的进口软件(早期的组态软件多为国外厂家开发),很少有用户愿意去购买正版。三、当时国内的工业自动化和信息技术应用的水平还不高,组态软件提供了对大规模应用、大量数据进行采集、监控、处理
9、并可以将处理的结果生成管理所需的数据,这些需求并未完全形成。随着工业控制系统应用的深入,在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时,人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式,对项目来说是费时费力、得不偿失的,同时,MIS(管理信息系统,Management Information System)和CIMS(计算机集成制造系统,Computer Integrated Manufacturing System)的大量应用,要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据,以便优化企业生产经营中的各个环节。因此,在1995年以后,组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。此时国内组态软件这个市场上,
10、充斥着正版和盗版的国外产品,几乎见不到自主知识产权的自动化软件。面对中国自动化软件领域所处的尴尬局面,亚控科技创始人林伟先生在北京市海淀区的一个面积约30平的出租房内,开始了组态王的研发。在亚控成立并推出组态王这个产品仅仅三年后,国内先后一下涌现出了十几种组态软件和专业软件公司,这些公司的诞生有力的促进了这个产业在中国的发展,极大了增强了中国人在这个领域的民族自信心。也进一步鼓舞许多人发展相关领域的产品。1.3.2 组态软件的发展趋势组态软件作为一种工业信息化的管理工具,其发展方向必然是不断降低工程开发工作量,提高工作效率。易用性是提高效率永恒的主题,但是提高易用性对于提高开发效率是有限的,亚
11、控科技则率先提出通过复用来提高效率,创造性地开发出模型技术,并将这一技术集成到KingView7.0中。这一技术能将客户的工程开发周期缩短到原来的30%或更低,将组态软件为客户创造价值的能力提高到了一个新的境界,代表了组态软件的未来。组态软件发展的第二个趋势是更好的人机交互。组态软件的发展经历了简单的黑白界面,到256色图形,未来将会是更加逼真的画面。亚控科技的组态王KingView7.0提供了精美的精灵图库,具有画面图层功能;开发、运行环境的缩放功能;透明色和过度色功能;画面导航功能;旋转、特效动画等功能,使得人机交互的界面更加友好,易于操作。组态软件发展的第三个趋势是能满足客户个性化需求、
12、具备行业特征和区域特征。每个行业的都有其自身的特点,满足行业特殊需求的组态软件能够让用户感到更亲切,更容易接受。如组态王电力版满足了电力方面的特定要求,表现在SOE,特殊报表等方面;不同的区域其文化、习俗、时间等也有所不同,如夏令时,主要体现在历史数据处理方面。亚控科技充分考虑到以上因素,先后推出了电力版、英文版、繁体版、韩文版和定制化服。未来亚控科技将会推出更多符合行业特征和区域特征的组态软件。组态软件发展的第四个趋势是具有很好的开放性。需求的变化永远快过组态王软件的开发,用户在很好地应用了现有的功能情况下,能够通过高级语言VB/VC来实现新的功能并将其整合到软件系统中,因此组态软件需要具有
13、很好的开放性。Kingview7.0将开放性提升到了一个新的高度,应用功能强大的API接口,您可以自行定制程序来实现理想的工程应用。API对Kingview7.0系统中的多种数据提供了访问接口,包括实时数据,历史数据,报警数据,安全验证等等。通过标准的协议规范,第三方软件可以轻松的实现和kingview7.0的数据交互。无论是Activex,.net控件,OPCserver,还是DDEServer,kingivew7.0都提供良好的支持。组态软件发展的第五个趋势是信息唾手可得。随着网络技术的发展,自动化技术正在发生深刻的变革。在工业现场,不论是各种现场总线,还是DCS,或者是简单的PLC控制,
14、通信和联网已经成为必然发展方向。工厂生产过程中的诸多信息,例如在工厂内的信息,如果离开车间,用一个无线的设备,例如通过GPRS能够直接获得数据,现在3G也出来了,我们相信以后将会把观察现场的模拟图形也传送出来。KingView7.0拥有强大的远程部署功能和高效的数据通讯及诊断机制,当远在外地的工程现场出现故障,工程师便无须匆忙赶到现场,而是在远端能通过客户端程序进行诊断,查看故障的发生原因,并通过网络来进行修改、构建,以便快速而及时的解决问题。组态软件发展的第六个趋势是更高的可靠性。高质量某种意义上来说不能算是组态软件的发展趋势,组态软件有别于其他软件,我们在这里把它单独作为一个特征提出来。我
15、们用办公软件,如果有些问题还是可以忍受的,但是如果组态软件在工厂现场出现问题是难以接受的。在将组态软件应用于一些高危场合的时候,软件功能可以少点,但是质量一定要好,要稳定。大家对高质量的要求越来越高,因此高质量也越来越困难。以前我们的版本写代码人员和测试人员的投入比例在4:1左右,为了使得我们的KingView7.0质量达到一个新的高度,在开发过程中的某些阶段,开发/测试人员投入比例甚至达到了为1:1。组态软件发展的第七个趋势是大型SCADA。工业的发展,系统规模越来越大,如100万吨以上的污水处理厂;1000万吨以上的钢铁厂,60万千瓦以上火电厂等。以前一个系统的数据量通常在1万点以内,随着
16、系统规模的扩大,系统的点数要求也越来越多,例如亚控在地铁实施的一个项目,有40个计算机站点,每个站点的点数在5000点左右,因此整个系统的点数大概在20万左右。还有很多的大型工程,他们的点数至少在几万点以上。对于组态软件,如果是几千点,很少存在性能的问题,但是对于大点数的庞大系统,性能要求非常高,构建这样的系统难度很大。KingView7.0的版本分为标准版和企业版,企业版的处理点数可以达到100万点,完全能够满足大点数的要求。综上所述,组态软件的发展必将沿着更好的人机交互、更加逼真的画面、能满足客户个性化需求、具备行业特征和区域特征、具有很好的开放性、信息唾手可得和更高的可靠性以及大型SCA
17、DA的方向发展。第二章 烤漆房监控系统的设计2.1 建立转向架喷烤漆房监控系统的一般过程建立应用程序大致可分为以下4个步骤。(1)定义外部设备和数据库包括设备的定义和报警、变量的定义等。组态王把那些需要与之交换数据的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变量和他们交换数据。危方便定义外部设备,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。数据库是组态王最核心的部分
18、。在组态王运行时,工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上,同时工程人员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间环节,数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在数据库中存放的是变量的当前值,变量包括系统变量和用户定义的变量。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。(2) 设计图形界面在上位机上实现工艺流程图的实时监测、数据处理是通过可编程控制器操作站系统软件和组态软件来实现的。组态软件主要对系统的构成进行定义,定义过程参数、趋势、流程图、报表等。监控软件由各种监视界面和操作界面组成,主要包括总貌界面、流程图界面、趋势画、报
19、表管理以及趋势打印、报表生成打印输出、操作调整等。转向架喷烤漆房监控系统的界面有:温度棒图;开始主界面;参数设置;系统状态参数;喷漆温度棒图;历史报警;帮助;实时报警;烤漆时间到提示;喷烤漆工艺流程。(3)建立动画连接工程人员在组态王开发系统中制作的界面都是静态的,那么它们如何才能反映工业现场的状况呢?这就需要通过实时数据库,因为只有数据库中的变量才是与现场状况同步变化的。数据库变量的变化又如何生成界面的动画效果呢?通过电话连接。动画连接就是建立界面的图素与数据库变量的对应关系。这样,工业上场的数据,比如,温度、液面高度等,当它们发生变化时,通过I/O接口,将引起实时数据库中变量的变化,如果设
20、计者曾经定义了一个界面图素,比如指针与这个变量相关,我们将会看到指针在同步偏转。动画连接的引入是设计人机接口的一次突破,它把工程人员从重复的图形编程中解放出来,为工程人员提供了标准的工业控制图形界面,并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能。图形对象与变量之间有丰富的连接类型,给工程人员设计图形界面提供了极大的方便。组态王系统还为部分动画连接的图形对象设置了访问权限,这对于保障系统的安全具有重要的意义。图形对象可以按动画连接的要求改变颜色、尺寸、位置、填充百分数等,一个图形对象又可以同时定义多个连接。把这些动画连接组合起来,应用程序将呈现出令人难以想象的图形动画效果。(4)运行与调试组态
21、王软件包由工程管理器ProjectManage、工程浏览器TouchExplorer和界面运行系统TouchVEW 3部分组成。其中工程浏览器内嵌组态王界面制作开发系统,生成人机界面工程。界面制作开发系统中设计开发的界面工程在TouchVEW运行环境中运行。TouchExplore和TouchVEW各自独立,一个工程可以同时被编辑和运行,这对于工程的调试是非常方便的。在运行组态王工程之前首先要在开发系统中对运行系统环境进行配置。规定TouchVEW界面运行系统启动时自动调入的界面与设置运行系统的基准频率等一些特殊属性。需要说明的是,这4个步骤并不是完全独立的,事实上,这4个部分常常是交错进行的
22、。在用TouchMAK构造应用程序之前,要仔细规划所做的项目。2.2定义转向架喷烤漆房监控系统外部设备和数据库2.2.1 建立新项目假设已经正确安装了组态王,首先启动组态王工程浏览器。工程浏览器运行后,将打开上一次工作后的项目。如果是第一次使用工程浏览器,默认的是组态王示例程序所在的目录。为建立一个新项目,请执行以下操作:在工程浏览器中选择“工程/新建”菜单,出现“新建工程”对话框如图2-1所示。在对话框中输入工程名称:“车架烤漆房监控系统”。在工程描述中输入工程路径,自动指定为当前目录以工程名称命名的子目录。如果你需要更改工程路径,请单击“浏览”图 2-1 新建工程对话框按钮,再单击“确定”
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