1 前言
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越泛，而且由于計算機的價格越來越低，訓(xùn)算機控制也成為一種經(jīng)濟實惠的控制方式。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。組態(tài)軟件是使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。對于不同的系統(tǒng)只需根據(jù)各自的硬件結(jié)構(gòu)分別進行軟件組態(tài)，使用戶能快速建立自己的人機接口界面。
2 組態(tài)軟件的功能與結(jié)構(gòu)劃分
2.1 controX2000組態(tài)軟件的功能
controX2000提供了強大的功能:全面支持ActiveX技術(shù)，提供極其靈活的面向?qū)|的動態(tài)圖形功能以及豐富的圖形庫，具有實時和歷史數(shù)據(jù)的記錄及超強的趨勢曲線圖設(shè)置功能，卓越的報警和報警的管理以及在線組態(tài)功能:擁有強大的數(shù)據(jù)庫連接能力，提供靈活的報告與報表生成功能。
controX2000組態(tài)軟件還為有其他特殊需求的用戶提供了Web Server軟邏輯等可以選購的組件，方便用戶更快、更有效的利用控制系統(tǒng)來提高生產(chǎn)效率。
2.2 controX2000組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)
controX2000總體結(jié)構(gòu)由Studio、iCore和View構(gòu)成。Studio是一個工程開發(fā)設(shè)訓(xùn)工其:iCore作為數(shù)據(jù)處邢的核心，用于根據(jù)Studio的設(shè)計與硬件設(shè)備通訊，采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加工處理和傳送:View從iCore獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)由Studio的動畫設(shè)計顯示動畫畫面，同時實現(xiàn)人與控制設(shè)各的交互操作。
3 系統(tǒng)硬件組成
燒結(jié)爐陳控系統(tǒng)要求采集九臺燒結(jié)爐的工作電流、電壓與溫度等數(shù)據(jù)，用計算機對九臺燒結(jié)爐的工作狀態(tài)實行實時監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
每臺鑰絲燒結(jié)爐通過日本島電SR80系列智能溫度儀表陳控，儀表采用了專家PID算法，提供了RS485和RS232數(shù)字通訊端口可供選配。目前計算機至少有一個串行通訊端口RS232.但鑒于傳輸距離，傳輸速率及連網(wǎng)能力的要求，我們選用儀表的RS485通信接口,采用RS485總線構(gòu)造以PC為上位機、島電智能儀表為下位機的小型集散系統(tǒng)。通過此系統(tǒng)實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)在智能儀表與計算機之間的雙向傳輸。我們通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)RS232信號令標準至RS485信號令標準的轉(zhuǎn)換。由于轉(zhuǎn)換硬件中采用了自動識別數(shù)據(jù)流向的技術(shù)，可以自動切換數(shù)據(jù)傳輸方向，因此無須通信握手信號，使得通信總線僅由一根屏蔽雙絞線組成。
一號爐 9號爐
圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
而通過傳感器采集到的電流、電壓模擬量及行程開關(guān)、電機開關(guān)數(shù)字量信號，通過信號處理后集中到插入式數(shù)據(jù)采集卡，采集卡安插在工控機擴展插槽內(nèi)。采集卡采用研華PCL-812PG型I/O卡，它是一款I(lǐng)SA總線的半長卡，能夠為PC其兼容系統(tǒng)提供五種最需要的測量與控制功能。這些功能包括:A/D轉(zhuǎn)換,D/A轉(zhuǎn)換，數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出及計數(shù)器/定時器功能。
4 儀表的系統(tǒng)驅(qū)動程序
系統(tǒng)驅(qū)動程序是連接組態(tài)軟件與硬件的接口部分，通過調(diào)用硬件產(chǎn)商提供的驅(qū)動程序，對硬件進行操作。我們采用RS485總線進行工控PC與儀表的半雙工通信，儀表的系統(tǒng)驅(qū)動程序設(shè)計取PC為主節(jié)點，多個儀表為從節(jié)點。主機與從機通訊時，根據(jù)從機設(shè)定的地址，共同約定的數(shù)據(jù)格式，波特率等通訊規(guī)約.發(fā)送通訊報文，從機在接收地址符合，接收字符格式和校驗正確后才能進行正常的通訊。主機采用輪詢方式向各個儀表發(fā)送報文，保持只有一個從節(jié)點與主節(jié)點進行通信，避免總線沖突。儀表系統(tǒng)驅(qū)動程序的通信流程如圖2。
圖2 通信流程圖
5 用組態(tài)軟件進行系統(tǒng)設(shè)計
本系統(tǒng)在上位機以controX2000組態(tài)軟件為開發(fā)平臺。利用controX2000軟件設(shè)計鑰絲燒結(jié)爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要包括設(shè)備配置、設(shè)計圖形界面、構(gòu)造數(shù)據(jù)庫、建立動態(tài)連接、運行調(diào)試等幾方面。
(一)設(shè)備配置配置
設(shè)備配置就是完成與controX2000通訊設(shè)備的配置。本系統(tǒng)是智能儀表和數(shù)據(jù)采集卡與PC機端的controX2000軟件通訊。先在硬件系統(tǒng)配置窗日中配置好計算機節(jié)點，然后在此計算機節(jié)點下進行智能儀表及采集卡的配置。配置方法是依提示框引導(dǎo)填入設(shè)備型號及相關(guān)參數(shù)即可。
(二)設(shè)計圖形界面
圖形界面用于模擬實際現(xiàn)場和工控設(shè)備以及用表格曲線等單元傳遞信息，本系統(tǒng)設(shè)計圖形界面的一大任務(wù)就是繪制燒結(jié)爐工作的模擬畫面，如圖3所示。此外還有曲線趨勢畫面和報警查詢等畫面的繪。
圖3 燒結(jié)爐模擬畫面
(三)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫
數(shù)據(jù)是用來描述工控對象的各種屬性，controX2000的定義各種變量構(gòu)成數(shù)據(jù)庫。其中軟件與硬件設(shè)備打交道的輸入輸出點叫I/O變量:一種是軟件的全局變量，不與硬件打交道，叫內(nèi)存變量;此外，controX2000還提供了一種圖頁變量，圖頁變量僅在當前圖頁有效，每個圖頁變量提供有限數(shù)量的模擬變量、數(shù)字變量與文字變量，極大的方便了可視動畫的編程。在controX2000的開發(fā)環(huán)境下的標簽配置窗口建立好I/0變量和內(nèi)存變量，準確配置好每個變量的參數(shù);圖頁變量則可在為每個圖頁建立動畫連接及編寫應(yīng)用程序前創(chuàng)立。I/0變量與設(shè)備數(shù)據(jù)的交互由設(shè)備的系統(tǒng)驅(qū)動程序來實現(xiàn)。
(四)建立動畫連接
動畫連接是指對在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當變量值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來:或者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值，以實現(xiàn)圖
形界面與對象的雙向控制。如圖3所示的界面中我們要建立的動畫有電機的運轉(zhuǎn)、推舟與加熱物體的行進、火焰的跳動等。動畫連接的方法是在相關(guān)圖頁的屬性對象框中進行正確的變量標
簽的連接和事件腳本的編寫。如果關(guān)于變量的事件腳本在工程運行時需要一直執(zhí)行的，可在單獨的圖頁里添入圖頁變量，在其掃描事件里編寫程序，確定恰當?shù)膾呙柚芷?，然后對該圖頁加載，就可達到目。也可在工程窗口中建立事件，編寫程序周期執(zhí)行或由條件觸發(fā)執(zhí)行。在開發(fā)此燒結(jié)爐監(jiān)測系統(tǒng)時，把數(shù)字濾波程序，推舟運行的動畫程序等集中在同一個頁面的不同圖頁變量的掃描事件里，然后加載該圖頁。
(五)運行與調(diào)試
前面的設(shè)計都是在controX2000的開發(fā)環(huán)境Studio里進行，在界面設(shè)計后，就要通過運行與調(diào)試來檢驗界面設(shè)計的正確性了。運行該系統(tǒng)后，主要檢查推舟進程是否與現(xiàn)場一致，報警信
息是否能及時準確的出現(xiàn)與記錄等。調(diào)試過程中，I/0數(shù)據(jù)的準確交互是建立在controX2000開發(fā)系統(tǒng)時的設(shè)備配置、變量標簽配置與硬件的一致性的基礎(chǔ)上的。
6 結(jié)束語
以計算機為上位機的數(shù)據(jù)采集控制是現(xiàn)代陳控的發(fā)展方向，而使用組態(tài)軟件來設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)具有開發(fā)時間短、使用方便、可擴展性等優(yōu)點。我們利用國產(chǎn)controX2000組態(tài)軟件實
現(xiàn)對燒結(jié)爐的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控，此系統(tǒng)己經(jīng)正式投入運行，獲得良好效果。
