摘 要：介绍了利用 WTK 软件和VC++语言实现虚拟现实技术在工业控制上的应用。
关键词：虚拟现实 WTK
Abstract This paper discusses and analyzes the implementation of virtual reality on industrial control through WTK and VC++ language
Keywords Virtual reality WTK
0 引言
组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设值的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各种功能，并能支持各种硬件厂家的计算机和I/O 设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。组态软件作为用户可定制功能的软件平台工具，是随着分布式控制系统（distributed control system, DCS）及计算机控制技术的日趋成熟而发展起来的。目前自动化产品呈现出智能化、小型化、网络化、PC 化、低成本的发展趋势，并逐渐形成了各种标准的网络结构，硬件规范。这使得自动化系统的“水平”和“垂直”集成变得更加容易。监控组态软件已经成为其中的纽带和桥梁，是自动化系统的重要组成部分。
经过多年来不断的探索和发展，国内在智能建筑领域已经取得了相当大的成绩，智能化程度较高。其产品在系统实时性、可靠性、安全性等方面都达到了很高的水准。同时，在监控界面的显示、报表/趋势图的生成、实时数据的管理、与现场控制器的实时数据传递以及远程监控、智能化控制（专家控制）等方面都取得了突破性的进展，并且发展日趋成熟，出现了西安协同、北京三维力控等制作组态软件的厂家，他们开发的产品虽然还不能同国外的知名产品相比，但在一定程度上却代表了国内智能监控系统的发展现状，如三维力控Force Control 是一个面向方案的HMI/SCADA 平台软件。它基于流行的32 位Windows 平台，具有丰富的I/O 驱动接口，能够连接各种现场设备。分布式实时数据库系统可提供访问工厂和企业系统数据的一个公共入口。内置TCP/IP 协议的网络服务程序使用户可以充分利用Intranet或Internet 的网络资源。
① 对现场模拟的逼真度不同。虚拟现实技术模拟现场的环境、物体等。现场所有物体的形状属性、材质属性以及环境中的灯光、灰尘等均可在监控界面上表现出来，三维物体的所有部分均可浏览与察看。而现有的系统由于均为二维界面，对现场对象的表达主要以图形显示，要么是位图格式的对象，要么是矢量图形。虽然矢量图格式表达起来较位图有很多优点，如缩放时图像不失真，占用存储空间小等，但相对于三维的物体表达方式来说其功能就不值一提了。
② 浏览场景的方式不同。虚拟现实旨在提供用户一个完全逼真的虚拟场景，用户在这个虚拟场景中的操作如同在现实生活中对对象的操作一样，可以看到物体的前、后、左、右等所有部位，可以操控虚拟场景中的所有对象。而目前在二维界面下的浏览操作仅仅是观察一个图画界面，显得单调而乏味。
③ 功能不同。相对于以上两个特点来说，这个特点是最有价值的。新型工业自控系统并不是华而不实的。它所具备的功能除了当前系统具有的所有功能外，还有一个最重要的功能就是训练、引导功能。可以足不出户浏览全部现场的情况和各个控制对象。
虚拟场景建模工具的设计是一个复杂的工作，开发建模工具也是很困难的。为此选择了市场上目前最广泛流行的3DS Max 作为虚拟场景建模工具，3DS Max 是美国Autodesk 公司推出的功能强大的三维设计软件包，也是当前世界上销量最大的一种虚拟现实技术应用软件。它集三维建模、材质制作、灯光设定、摄像机使用、动画设置及渲染输出于一身，提供了三维动画及静态效果图全面完整的解决方案。因此，3DS Max 软件已在平面设计、机械制造、建筑装潢、室内外环境设计、军事科技模拟、事故分析、科研教育、影视娱乐等全世界范围内的多种行业中得到了极为广泛的应用。基于以上原因，我们选择3DS Max 软件作为虚拟现实建模软件。但3DS Max 软件毕竟不是专门面向工控领域的虚拟现实建模软件，需要将现场的实时数据与虚拟场景中的模型对象相互关联，这样才能够根据现场的传感器数据更新虚拟场景的内容，这就需要3DS Max 环境具有数据配置功能。另外，考虑到3DS Max 场景建模过程比较复杂，我们设计了一些专门用于制作3DS Max 工控对象的插件。
