第1页：第29讲第7章人机接口技术与监控组态软件
第29讲第7章人机接口技术与监控组态软件
第2页：第7章人机接口技术与监控组态软件（一）
第7章人机接口技术与监控组态软件（一）
第3页：7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
- Windows提供有DDE、OLE(包括OPC)、ODBC等几种标准，来支持程序之间的数据交换。•7.8.1 DDE技术与应用
- 7.8.2 OPC技术与应用
第4页：7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
- 7.8.1 DDE技术与应用•1.DDE的含义
- DDE即动态数据交换
- 两个同时运行的程序之间通过DDE方式交换数据时是Client/Server关系。一旦C1ient和Server建立起了连接关系，则当Server中的数据发生变化后就会马上通知C1ient。通过DDE方式建立的数据连接通道是双向的，即Client不但能够读取Server中的数据，而且可以对其进行修改。
第5页：7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
- 7.8.1 DDE技术与应用•1.DDE的含义
- DDE的方式有冷连接(Cool Link)、温连接(Warm Link)、热连接(Hot Link)。
- 在冷连接方式下，当Server中的数据发生变化后不通知C1ient，但Client可以随时从Server读写数据。
- 在温连接方式下，当Server中的数据发生变化后马上通知Client，C1ient得到通知后将数据取回。
- 在热连接方式下，当Server中的数据发生变化后马上通知Client，同时将变化后的数据直接送给Client。
第6页：7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
- 7.8.2OPC技术与应用•1.OPC产生的背景
- OLE原意是对象连接和嵌入
- OPC是OLE for Process Control的缩写，即把OLE应用于工业控制领域。
- OPC建立于OLE规范之上，它为工业控制领域提供了一种标准的数据访问机制。
- OPC规范包括OPC服务器和OPC客户两个部分。其实质是在硬件供应商和软件开发商之间建立一套完整的“规则”。只要遵循这套规则，数据交互对两者来说都是透明的，硬件供应商就无需考虑应用程序的多种需求和传输协议，软件开发商也就无需了解硬件的实质和操作过程。
第7页：7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
- 7.8.2OPC技术与应用•2.OPC的特点
- OPC是为了解决应用软件与各种设备驱动程序的通信而产生的一项工业技术规范和标准。它采用客户/服务器体系，基于Microsoft的OLE/COM技术，为硬件厂商和应用软件开发者提供了一套标准的接口。
第8页：7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
7.8 计算机控制系统中的数据交换技术
- 7.8.1OPC技术与应用•2.OPC的特点
- OPC有以下3个特点：
- (1)计算机硬件厂商只需要编写一套驱动程序就可以满足不同用户的需要。硬件供应商只需提供一套符合OPC Server规范的程序组，无需考虑工程人员需求。
- (2)应用程序开发者只需编写一个接口便可以连接不同的设备。软件开发商无需重写大量的设备驱动程序。
- (3)工程人员在设备选型上有了更多的选择。
第9页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例
- 在一个自动监控系统中，监控组态软件是系统的数据采集处理中心、远程监视中心和数据转发中心，组态软件与各种检测、控制设备（如智能仪表、PLC等）共同构成快速响应/控制中心。控制方案和算法一般在控制设备上编程或组态执行，也可以在计算机（PC）上组态执行，应根据方案和设备的具体要求而定。•7.9.1应用组态软件设计监控系统的步骤
- 7.9.2组态王软件应用工程分析
- 7.9.3基于组态王软件的串联双容水箱液位监控系统设计
第10页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例
- 应用组态软件设计监控系统的步骤
- 分析应用系统的工艺过程，了解相关控制要求。
- 分析控制系统设备组成，明确系统所采用I/O设备的生产商、种类、型号，确定设备支持的通信接口类型和采用的通信协议，以便在定义I/O设备时做出准确选择。
- 根据工艺过程与监控系统设计要求，初步构建监控系统人机界面的结构和画面草图。
第11页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例
- 应用组态软件设计监控系统的步骤
- 组态建立变量数据词典，正确组态各种变量属性，即在实时数据库中建立变量与设备I/O点的一一对应关系。
- 根据监控系统人机界面结构和画面草图，利用相应组态工具绘制具体的人机界面画面。
- 建立画面的动态连接，动画效果应尽量与实际工艺一致。
- 对组态画面内容进行部分的功能测试和系统集成调试。
- 系统投入运行。
第12页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例
- 7.9.2组态王软件应用工程分析•在组态王应用过程中，应用工程设计的一般过程包括：建立新工程、图形界面设计(定义画面)、I/O设备定义（管理）、数据变量定义（构造数据库）、建立动画连接、运行和调试等。
- 需要说明的是，设计监控系统过程中，上述步骤并不是完全独立的，常常是交错进行的，并以图形界面设计、I/O设备定义、数据变量定义等为应用的基本环节。
第13页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例
- 组态王软件应用工程分析•在构造应用程序之前，需要仔细规划设计项目，主要应考虑三个方面问题：
- 图形方面：用怎样的图形画面来模拟实际的工业现场的相应的工控设备？
- 数据方面：怎样用数据描述工控对象的各种属性？
- 动画方面：数据和图形画面中的图素的连接关系是什么？
第14页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例：7.9.3基于组态王软件的串联双容水箱液位监控系统设计•通过本设计示例，可以学习组态王如何与智能仪表通信，如何进行工艺过程监控界面的设计等问题，完成串联双容水箱液位监控系统的设计，进一步掌握组态王与其他厂家智能仪表构造上、下位机的能力；并能拓展掌握其他通用组态软件产品与智能仪表通信设置的一般方法。
第15页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例
- 工艺与控制要求分析•过程控制系统实验装置是进行温度、液位、压力、流量等四大热工参数检测与控制的实验与研究对象设备，实验系统完全可模拟工业生产过程中过程装置的液位、流量等工艺参数的自动控制。•其上、下水箱串联液位控制流程图如图所示。储水箱里的水用泵输送，经过电动调节阀VT注入上水箱，再通过手动阀送入下水箱，最后流回到储水箱，如此循环。液位变送器（由压力传感器与变送器构成）LT
- LT2分别检测下、上水箱的液位，电动调节阀用于调节进水量，在整个工作过程中，要求下水箱的液位保持在一定高度，并对上水箱的液位进行监视。
第16页：a)控制流程图7.9监控组态软件应用举例
a)控制流程图7.9监控组态软件应用举例
第17页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例：2.系统组成根据工艺与设备控制要求，系统控制方案采用上、下位机控制方式。上位机采用工业控制计算机，以组态王为平台进行设计开发监控界面，完成上、下水箱液位信号的监视、调节器参数的设置与数据曲线、报表及报警等整个系统的监控和管理工作；下位机采用智能调节器对下水箱液位过程变量进行控制与显示，使下水箱的液位保持在一定的高度。
第18页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例：2.系统组成通信转换器工控机(KingView)RS232RS485智能调节器LC1液位变送器LT1电动调节阀双容水箱液位控制系统结构图
第19页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例：2.系统组成经综合分析，系统需要采集与控制的变量参数为：液位检测变量2个、智能调节器输出变量1个。数据采集变量表I/O类型报警下限报警上限量程下限量程上限信号类型说明名称(符号)序号输入23801004～20mA(0～10Kpa)下水箱液位检测值过程变量PV11输入23801004～20mA(0～10Kpa)上水箱液位检测值过程变量PV22输出01004～20mA智能调节器输出控制变量MV3
第20页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例：3.设备定义与数据变量定义在组态王I/O设备管理的相应对话框中，可分别完成设备定义和数据变量定义等工作。设备定义过程具体步骤包括新建智能仪表选择对话框、选择智能仪表生产商对话框、选择智能仪表具体型号对话框、设备名称定义对话框、选择与设备连接的串行口对话框、设备地址定义对话框等环节。定义完毕后，在设备浏览器中生成所定义的设备。
第21页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例：4.数据变量定义在组态王中新建相关变量，变量的连接通道要与智能调节器内部的寄存器对应一致，这样系统运行时，组态王数据库中相应变量状态变化直接反映工艺过程中各个实际物理量的变化，根据这些变量的状态，可以构造相应的动态效果或实时曲线等，实现工艺过程相关模拟量的可视化的监测。
第22页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例
- 5.人机界面设计根据工艺分析，可以通过绘制工艺流程、数据显示和曲线的方式来直观、动态地显示了控制系统各参数的变化及报警信息，进行数据的接收、处理和发送，实现人机对话，完成对水箱液位的控制，主要的功能包括：•工艺流程画面，动态的显示工艺过程；
- 实时曲线，以曲线的形式动态显示被测量的变化；
- 历史曲线，可以进行历史数据的查询；
- 报表，以报表形式实时显示各种参数值；
- 棒图控件，以棒状图形式动画显示被测量的变化；
- 参数设置，可以进行液位、PID等参数的设置。
第23页：9监控组态软件应用举例工艺流程
7.9 监控组态软件应用举例工艺流程
第24页：9监控组态软件应用举例参数设定画面
7.9 监控组态软件应用举例参数设定画面
第25页：7.9 监控组态软件应用举例
7.9 监控组态软件应用举例：6.动画连接与测试通过变量连接，将静态画面中的相关图素与智能调节器中的相关变量连接起来，实现上、下位机的通信，即实现工艺过程的动态显示。
第26页：第七章总结
第七章总结：本章主要介绍人机接口（HMI/SCADA）技术、监控组态软件概述、基于监控组态软件设计人机交互界面、实时数据库、监控组态软件的I/O设备驱动、监控组态软件的网络通信、监控组态软件的控制功能、计算机控制系统中的数据交换技术、监控组态软件应用举例。
第27页：本讲结束
本讲结束：本页为本讲内容的收束页。
