用组态王实现加料过程监控论文.docx
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用组态王实现加料过程监控论文
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毕业设计（论文）
题目：
用组态王实现加料过程监控
毕业论文（设计）原创性声明
本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
毕业论文（设计）授权使用说明
注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
3）其它
用组态王实现加料过程监控
摘要：
物料合理及有效的输送是工业成产过程中的重要因素，物料输送过多会造成物料过剩而致使浪费，物料输送过少则使得不能生产出合格的产品。
因此必须控制物料的合理输送和分配。
用组态王实现加料过程监控就是为了维持物料的输送在合理的范围内，确保工业生产的稳定性，连贯性。
本文研究的加料过程监控利用了组态王软件强大数据处理和图形表现的能力。
本文主要是实现自动加料过程，主要要求是：
按启动按钮后，斗秤开始进料同时上传送带开始运转，使得物料传送到斗秤中，当斗秤中的原料达到设定重量，停止进料，下输送带运转，斗秤闸门打开，将料输出至下传送带。
当斗秤中原料下完，关闭闸门，当闸门完全关闭时，料仓重新开始下料。
按停车按钮时，应等斗秤中的原料下完，再延长10秒，待传送带上的原料输送完毕，再切断电源。
关键词：
组态王PLC自动加料过程监控
Kingviewisusedtoimplementchargingprocessmonitoring
Supervisor:
XiongLiYun
Abstract:
Materialisreasonableandeffectivetransportationindustrybecometheimportantfactorintheprocessofproduction,wastetoomuchcancauseexcessmaterialinthematerialconveying,theconveyingoftoolittle,cannotproducequalifiedproducts.Sowemustcontrolthematerialreasonabletransmissionanddistribution.Kingviewisusedtoimplementchargingprocessmonitoringistomaintainthematerialconveyinginareasonablerange,toensurethestabilityoftheindustrialproduction,andcontinuity.Inthispaper,westudythechargingprocessmonitoringusingthekingviewsoftwarepowerfuldataprocessingabilityandgraphicsperformance.
Thispaperistorealizetheautomaticfeedingprocess,themainrequirementsare:
pressthestartbutton,torunfeedontheconveyorbeltatthesametime,makethematerialtransferredtothetherawmaterialtosetinthe,willbeoutputtotheconveyorbelt.Wheninthethegateisfullyclosed,binandstartagain.Pressthestopbutton,shouldbefinishedunderthecutoffpowersupply.
Keywords：
kingviewPLCAutomaticfeedingProcessmonitoring
SignatureofSupervisor:
1前言
1.1过程控制介绍1
1.2组态王介绍1
2组态王功能
2.1图形及动画功能3
2.2报警功能4
2.3实时曲线和历史曲线5
2.4控件功能6
2.5通讯及其他功能6
3建立组态王工程
3.1新建组态王工程8
3.1.1穿件工程路径8
3.1.2组态王的开发系统9
3.2变量与I\O设备10
3.2.1变量的类型10
3.2.2新建变量11
3.2.3定义I\O设备13
3.3动画制作及动画链接14
3.4运行系统24
4小结
4.1本文的主要工作25
4.2设计总结25
参考文献错误！
未定义书签。
致谢错误！
未定义书签。
用组态王实现加料过程监控
1绪论
1.1发展趋势
自21世纪以来，我国国内的监控组态软件产品和技术以及市场都取得了飞速的发展，应用领域日益拓展，使用用户和应用工程师的数量越来越多。
“工业技术民用化”的发展趋势得以充分体现。
工业应用软件的重要组成部分是监控组态软件，但是监控组态软件的发展受到很多条件的限制，归根结底，是应用的带动对它的发展起着最为重要的促进作用。
然而用户要求的多样化，致使监控软件的人机界面的需求不可能达到固定单一化，监控软件可制定性是必然的发展。
伴随着信息化社会的迅猛发展，IT技术孕育而生的监控组态软件对工业信息化、自动化带来的影响是深远的，它推动着整个社会生产、生活方式的变化，且这种变化依然在继续。
所以学习监控软件有着重要的意义。
1.2组态王介绍
组态王6.5是在广泛咨询数千家用户的需求和体验之后，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后孕育出的。
形成了更方便的使用方法，更强大的功能，更优异的性能，更稳定的软件，更可靠的质量。
随着互联网科技在生产和生活的各个领域里发挥着越来越重要的作用，自动化软件的联网发展趋势已发展成为整合IT与工厂自动化的关键。
组态王6.5致力于门户概念，采用最新的JAVA2核心技术，有着更丰富的功能，更简单的操作。
使用者将看见整个企业的自动化监控能够以一个门户网站的形式得以呈现出来，并且使用者能使用各自的授权口令完成各自的操作从而完成不同工作职责，这包括现场操作者可以实现设备的启动和停止、中控室的工程师可以整定工艺参数、办公室的决策者能够及时的掌握生产成本、设备的利用率及产量等数据。
组态王6.5能形象的再现现场画面，在有有授权口令的情况下能够在任何时间和地点内实时的掌握企业每一个生产细节，现场的流程画面、过程数据、趋势曲线、生产报表、操作记录和报警等。
我们还可以通过编辑和发布网站首页的信息和图标，从而成为真正企业信息化的分布式的高速历史库。
对于任何一个工业自动化系统来说过程数据的存储功能都是十分重要的，伴随着自动化程度进一步广泛的发展，我们对重要数据的使用和储存的要求也愈来愈高。
面对储存大批量的实时数据，我们必须要解决同步存储速度缓慢的响应、数据容易丢失、存储时间很短、存储占用的空间比较大、数据读取访问速度慢等用户最关注的问题。
因为需要一个准确记录地、实时的、能节省硬件成本并且高效的工业过程数据存储方案。
组态王6.5基于这种期望，提供支持毫秒级高速历史数据的储存和查询功能的工业过程数据库。
完美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，优于20%的数据压缩比，使得能节省硬件成本；一个月内的数据能够按照每小时间隔，在百毫秒内就可完成查询。
完美的达到历史库数据的数据追记和合并。
能够将特殊设备中储存的历史数据片段和远程站点上的组态王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。
1.支持更大的画面、导航图：
用户可以制作任意大小的画面，通过滚动条和导航图控制画面显示的内容；绘制、选择和移动图素时，画面会自行跟随着进行滚动。
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在范围内进行变量替换。
3.能够自定义菜单：
支持二级子菜单。
4.方便快捷的提示文本：
系统提供的图素提示条文本，包括简单图素和组合图素。
5.任意选择画面中的图素：
能够在画面中使用键盘和鼠标选择任意多个图素进行组合、排列等操作。
2组态王功能
2.1图形及动画功能
组态王的工具箱中有直线、扇形、填充图形、折线、管道、多边形、文本、按钮和点位图等基本图素，它们均有绘制图形及动画的功能。
它们中填充图形类动画连接框如图2.1所表示，剩下的图素在动画连接框结构相同，只是在动画属性选项有些许差异。
图2.1动画的连接框图
从图2.1中可知填充类的图形没有输出值和属性文本色等选项，而基本图素中的文本没有属性变化中的线属性和填充属性，也没有位置与大小变化中的填充、旋转和缩放属性，但是却有属性文本色和输出值各选项，各有春秋。
而“动画连接”就是建立数据库变量与画面的图素的对应关系。
引入动画连接是设计人机接口的一次重大突破，它使得工程人员能从重复的图形编程中释放出来。
并且提供了标准的工业控制图形界面给工程人员，并且通过可编程的命令语言的连接来加强图形界面的功能。
在工程人员设计图形界面中图形对象与变量之间的丰富连接类型为工程人员提供了极大的方便。
部分动画连接的图形对象“组态王”系统还能对它设置访问权限，这对于系统安全的保障有着重要的意义。
根据数据库中变量的变化，图形对象可以在建立动画连接后，按动画连接的要求进行改变。
组态王数据库中的变量既可以是内存变量，也可以是IO变量。
IO变量是工业控制过程中的物理量，若按照物理量的数学形态分类有：
连续式物理量和数字式开关量；若按物理量的物理形态分类有：
开关的通断、位移、速度、加速度、质量、大小、颜色、电压、电流、温度、压力、流量、液位、物质浓度、亮度、酸碱度等化学和生物的物理量。
图形对象能够根据动画连接的要求更改图形的颜色、尺寸、位置和填充百分数等，一个图形对象又能够同时定义多个连接。
把这些动画连接组合起来，应用程序将呈现出十分逼真的图形动画效果。
2.2报警功能
报警的产生和记录是为保证工业现场安全生产中必不可少的因素。
“组态王”有着强大的报警和事件系统而且操作方法简单。
报警是指当系统中某些量的值超过了所规定的范围时，系统会自动产生相应的报警信息，表示该量的值已经超过范围，提醒操作人员进行调整。
有了报警系统，就能够提示操作人员注意突发的状态。
报警的定义窗口如下图2.2所示：
组态王中报警的处理方法是：
当报警发生时，组态王把这些信息储存于内存中的缓冲区中（缓冲区大小能够自行设置），报警在缓冲区中以先进先出的队列形式存储，所以只有最近的报警在内存中存储。
当记录定时时间到时或缓冲区达到指定数目，系统能够自动将报警信息进行记录。
报警的记录可以是开放式数据库、文本文件或打印机。
此外，用户可以从工程浏览器界面提供的报警窗中查看报警信息。
组态王的报警分类主要有：
模拟量变量类型的越限报警、偏差报警、变化率报警、报警延时和死区等；离散型变量类型的0类型报警、1类型报警和状态变化报警。
报警组是按树状组织的结构，缺省时只有一个根节点，缺省名为RootNode（可以改成其它名字）。
组态王能够通过报警组定义对话框为这个结构加入多个节点和子节点。
这类似于树状的目录结构，每个子节点报警组下所属的变量，属于该报警组的同时，属于其上一级父节点报警组。
图2.2报警定义窗口
2.3实时曲线和历史曲线
组态王的实时数据和历史数据在画面中能够以曲线形式显示。
组态王的曲线有趋势曲线、温控曲线和X-Y曲线。
控制软件中十分重要的功能是趋势分析，“组态王”对该功能提供了简单的控制方法和强大的支持。
趋势曲线有历史趋势曲线和实时趋势曲线两种。
曲线外形类似于坐标轴，X轴代表时间，Y轴代表变量值。
对于实时趋势曲线最多可显示四条曲线；而历史趋势曲线最多可显示十六条曲线，而一个画面中可定义不限数量的趋势曲线。
在趋势曲线中工程人员可以规定时间间距，网格分辨率，数据的数值范围，数值坐标数目，时间坐标数目和绘制曲线的颜色属性。
当画面程序运行时，实时趋势曲线可以自动以快速反应变量随时间的变化，但历史趋势曲线不能自动卷动，它一般与功能按钮共同工作，一起完成历史数据的查看工作。
这些按钮能够实现翻页、设定时间参数、启动停止记录、打印曲线图等复杂功能。
2.4控件功能
控件实际上是用来执行专门的任务的可重用对象。
每个控件本质上都是一个微型程序，但不是通过控件的属性、方法等控制控件的外观和行为，接受输入并提供输出的一个独立的应用程序。
组态王中的控件就是一种微型程序，它们能提供丰富的各种属性和命令语言函数以便用来完成各种特定的功能。
控件在外观上可视为组合图素，工程人员只需把它放在画面上，然后对控件的属性进行配置,对相应的函数进行连接，控件就能完成相应的复杂功能。
当主程序完成时需要制作很复杂的命令语言，或者根本无法完成所实现的功能时，可以采用控件。
主程序只需要向控件提供输入，而其余的复杂工作则通过控件去完成，主程序无需理会其过程，只要在控件提供所需要的结果时输出即可。
2.5通讯及其他功能
组态王能够与一些常用IO设备进行直接通讯.IO设备包括:
PLC、智能模块、板卡、智能仪表等。
组态王的驱动程序采用ActiveX技术，使得组态王和通讯程序能构成一个完整的系统，从而保障系统高效率的运行。
为了用户方便的使用，组态王添加了设备配置向导，用户只需要通过安装向导的提示就可以完成IO设备的配置工作。
在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序负责与IO设备的实时数据交换。
已配置的IO设备在工程浏览器的设备节点中分类列出，用户可以随时修改与查询。
组态王与IO设备之间的数据交换采用以下五种方式:
串行通讯方式，DDE方式，网络节点方式，板卡方式，人机接口卡方式。
（1）串行通讯方式。
这是组态王与IO设备之间最常用的一种数据交换方式。
串行通讯方式使用“组态王计算机”的串口，IO设备通过RS-232串行通讯电缆连接到“组态王计算机”的串口。
如果您的计算机拥有多个串口，可以同时与多个IO设备连接。
组态王最多可与64个串口设备相连。
（2）DDE方式。
DDE（动态数据交换）是Windows的一个标准的传输协议。
通过DDE方式任何IO设备都可以与“组态王计算机”进行数据交换。
在此方式下，DDE服务程序可以采用自己方式与IO设备进行数据交换，DDE服务程序与“组态王”采用标准DDE协议进行通讯。
（3）板卡方式。
板卡类设备直接插在“组态王计算机”的扩展槽内，“组态王计算机”通过访问板卡的IO地址直接与其进行数据交换。
（4）网络节点方式。
IO设备作为一个网络节点与“组态王计算机”进行数据交换。
IO设备与“组态王计算机”之间通过TCPIP的网络连接。
采用此方式的IO设备多数为其它计算机。
（5）人机接口卡方式。
某些厂家的可编程控制器（PLC）在与计算机进行数据交换时，要求在计算机中安装一个特殊的人机接口的板卡，板卡与可编程控制器（PLC）之间采用专门的通讯协议进行通讯。
“组态王计算机”通过人机接口卡实现与IO设备之间的数据交换。
人机接口卡和连接电缆由PLC生产厂家提供。
使用人机接口卡可以与一个PLC连接，也可以与一个PLC的网络连接。
此外，组态王还提供驱动程序开发软件包，用户可根据此软件包编制自己系统所需的驱动程序。
并且提供内容丰富的图库功能，在制作系统时可以大幅度地提供工作的效率。
组态王的另外一大特点就是网络功能，“组态王”在基于网络结构和TCPIP网络协议上网下运行。
3建立组态王工程
3.1新建组态王工程
建立一个新的组态王工程的一般过程是：
1.设计图形界面（定义画面）
2.定义设备
3.构造数据库（定义变量）
4.建立动画连接
5.运行和调试
事实上，这五个部分并不是完全独立的，常常是交错进行的。
下面将分别加以介绍：
3.1.1创建工程路径
启动组态王的工程管理器，选择菜单“文件\新建工程”或者单击“新建”按钮，弹出如图所示：
图3-1新建工程路径
按照新建工程向导一步步的建立一个新的工程路径，到向导三时，会出现如下画面：
图3-2输入工程名称和描述
在“工程名称”文本框中输入所要新建工程的名称，名称的有效长度小于32个字符。
在“工程描述”中输入对新建工程的描述文本，描述文本有效长度小于40个字符。
在新建工程的路径也就是向导二中指定的路径下会以工程名称为目录建立一个文件夹。
完成后会弹出“是否将新建的工程设为组态王当前工程”对话框，点击“是”，就能把新建工程设定为组态王当前工程。
3.1.2组态王的开发系统
图3-3创建新画面
3.2变量与I\O设备
组态王最核心的部分是数据库。
在组态王运行时的时候，工业现场的生产状况要通过动画的形式反映在屏幕上，与此同时工程人员在计算机前发布的指令也要及时送达生产现场，所有过程都要以实时数据库为中介环节。
而且数据库是联系上位机和下位机的桥梁。
变量包括系统变量和用户定义的变量，在数据库中存放的是变量的当前值。
变量的集合可以形象地称为“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。
下面介绍如何新建或者定义一个新的变量。
3.2.1变量的类型
组态王系统中定义的变量与一般程序设计语言，比如BASIC、MATLAB、C语言中定义的变量有很大的程度上的不同。
组态王系统中定义的变量既能满足程序设计的一般需求，又能够考虑到工控软件的特殊需要。
变量的基本类型共有两类：
内存变量、IO变量。
IO变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，如下位机数据采集设备（如PLC、仪表等）或其它应用程序（如DDE、OPC服务器等）。
这种数据交换是动态的、双向的，就是说：
在“组态王”系统运行过程中，每当IO变量的值改变时，该值就会自动写入下位机或其它应用程序，每当下位机或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“阀门开关信号”、“料仓满空信号”等变量，都需要设置成“IO变量”。
内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据、也不需要从下位机得到数据、只在组态王内部需要的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。
3.2.2新建变量
在新建变量之前先来认识一下组态王的工程浏览器界面，
图3-4工程浏览器界面
由上图可以看出组态王的工程浏览器主要由菜单栏、Tab标签、工具栏、工程目
录显示区、目录内容显示区和状态栏等几部分组成。
其中工具栏中的内容主要是为了快捷和方便使用，一般在菜单栏或者其下拉菜单有与之相对应的对象。
在工程浏览器也可启动别的工程项目，在菜单栏中点击“工程”项，将弹出工程管理器，在其中选择将要打开的工程。
但是要注意一次只能打开一个工程项目，并且该项目就会为组态王的当前工程。
新建变量的步骤是：
单击工程浏览器中的系统选项，然后单击目录内容显示区中数据库下拉菜单中的数据词典，然后再在目录内容显示区双击新建，弹出下面的对话框。
如下图所示：
图3-5新建一个变量
在相应的对话框中填入相应的内容，就能够定义一个新的变量的名称、类型、报警和记录等信息。
注意对话框中只有白色区域是可以输入信息的，如果那个条框是灰色的则表明册对话框条的属性不符合该变量类型。
下面罗列按此方法定义的本论文的各个变量。
变量名
类型
注释
SB1
内存离散
启动按钮
SB2
内存离散
停止按钮
S1
内存离散
阀门开启
S2
内存离散
阀门关闭
S3
内存离散
斗秤满
S4
内存离散
斗秤空
M1
内存离散
开闸电机控制
M2
内存离散
关闸电机控制
M3
内存离散
上带进料电机控制
M4
内存离散
下带出料电机控制
料位
内存整型
料仓，斗秤的料位
表1本文主要所需定义的变量
变量定义完成后，可以在工程浏览器的“工具”条下点击“工程加密”项后，在出现的对话框中输入密码以便为了系统的安全可以对工程进行加密。
工程加密后将更好的体现系统的可靠性和安全性。
3.2.3定义I\O设备
1.如何定义IO设备
在工程浏览器左侧选择“设备\COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出显示运行“设备配置向导”，如下图所示:
图3-6定义I\O设备
2.设备配置向导
选择“仿真PLC”的“串行”项，单击“下一步”，给外部设备取一个名称，然后输入PLC，单击“下一步”，为设备选择连接串口，假设为COM1，单击“下一步”，填写设备地址，假设为1，单击“下一步”，设置通信故障恢复参数（使用系统默认的设置参数即可），单击“下一步”，检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”即可完成定义。
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I\O变量连接到这台设备上就可以和组态王进行交换数据了。
下面罗列按此方法定义的本论文的各个I\O设备。
变量名
寄存器
注释
SB1
IR0.0
启动按钮
SB2
IR0.1
停止按钮
S1
IR0.2
阀门开启
S2
IR0.3
阀门关闭
S3
IR0.4
斗秤满
S4
IR0.5
斗秤空
M1
DM100
开闸电机控制
M2
DM200
关闸电机控制
M3
DM300
上带进料电机控制
M4
DM400
下带进料电机控制
表2本文所需定义的I\O设备
3.3动画制作及动画链接
组态王同时还支持极其丰富的动画制作功能，其动画链接功能更是能使得工程技术人员在使用组态王制作画面得心应手。
工程人员在组态王开发系统中制作的画面都是静态的，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来实现，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导致画面的动画效果呢？
通过“动画连接”来实现。
即是建立画面的图素与数据库变量的对应关系。
这样，工业现场的数据，比如料位、阀门开关状态等，当它们发生变化时，能通过IO接口，会
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