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吸塑机上位监控系统改造与设计
作者:浙江大学 董为荣    来源:《控制与传动》
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注塑机展厅
注塑机, 立式注塑机, 二手注塑机, 真空成型机, 发泡注塑机, ...
摘要:本文从实际应用出发,在对组态软件进行研究比较后,选用“组态王”软件开发出真空吸塑成形机的温度实时监控系统,详细阐述了组态王的特点和改造后上位监控系统的实现。“组态王”是优秀的国产组态软件,具有功能丰富、操作简单、实用性强等特点,适用于各种规模的工业控制计算机系统。和原来的BASIC应用程序相比,新系统实时性好,具有查询功能、在线设定和修改功能;并且可以根据成型材料的不同,选择不同控制方案。系统运行稳定,人机界面友好,获得厂方工作人员好评。
关键词:真空吸塑成型机;上位监控系统;组态王;PLC

1 引言

真空吸塑成型机是对薄软非金属板材进行加热后用模具进行成型的自动化机械设备。扬州科龙公司在1993年投资近2000万元,从日本进口一套四工位真空成型机,该设备硬件系统在当时是最先进的,使用FANUC伺服系统对板材进给进行准确定位,下位采用欧姆龙大型可编程控制器C2000H,上位采用欧姆龙386工控机并用BASIC编写上位软件,油压系统与气动系统相结合,在当时居于国际先进水平,在科龙冰箱生产线上处于举足轻重的地位。

十多年来,随着大规模集成电路、计算机技术、工业组态软件的发展,原来的控制系统在新硬件、新技术面前逐渐落后,并且由于欧姆龙公司在2000年前停产C2000H型号的PLC、和设备配套使用的工控机,突显出难以维护的问题。2009年初,因一个PLC模块损坏、工控机硬盘损坏而导致整个系统瘫痪,需要进行改造升级。

本四工位真空成型机,在引进时耗资巨大,设备质量很高,特别是机械设备至今仍然状态良好,伺服电机和伺服驱动器硬件未损坏,但伺服程序丢失,真空泵、油压系统良好,接触器、继电器、断路器等低压电器除个别故障需要更换外,大多状态正常。与目前国内生产的真空成型机相比,单工位成型机成型一个冰箱内胆需要90多秒的时间,三工位需要70秒左右,而本系统四工位只需要45秒左右,效率高,质量好,对科龙生产线具有很高的经济效益,改造升级原有控制系统与购买一台新的成套设备相比,可为公司节省巨额资金。在原机械设备基础上,升级后的系统具有以下改进(硬件方面略)。

在上位软件方面,原系统用BASIC编写的应用程序界面粗糙,不支持鼠标,给工人操作带来不便。改造后用组态王开发的上位监控系统,既克服了以上缺点,又使得实时数据库大大提高了通信的实时性,实现了对温度的监视和控制;同时还提供了历史数据查询、历史趋势查询、打印等功能;在线对报警温度设定和控制方案进行修改;并且可以根据成型的材料的不同,选择不同控制方案。系统界面友好,控制性能优良。

2系统概述

2.1系统总括

四工位真空成型机包括上料、预加热、加热、成型四个工位。其整体如图2-1所示,结构分解图如图2-2所示

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图2-1 成型机整体图

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图2-2成型机结构分解图
1—板材堆放处 2—移载小车和吸附头 3—供给小车4—预加热
5—加热 6—成型和换模 7—成品出口

真空成型机的内胆加工过程是这样的,塑料板材在上料工位被安装在移载车上的真空吸盘输送到供给车上,供给车前进将板材输送到链条,然后输送链条将板材输送到预加热工位进行预加热,预加热一定时间后,再将板材输送到主加热工位进行加热,加热一定温度后,输送到真空成型工位,通过内胆模具和框架的配合,利用真空吸附成型的原理,使工件成型,加工过程结束。在全自动状态下,移载车、供给车、预加热、加热、成型同时有5块板材处在加工线上,生产效率高。另外在成型部分,为了生产不同的冰箱内胆,需要更换不同的模具,对更换模具过程进行自动控制。

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图2-3成型机工艺流程图

2.2系统各工位简介

(1)上料工位:上料工位包括移载车、供给车两部分,主要功能为将待加工成型的塑料板材HIPS或ABS输送到预加热工位;塑料板材的加工范围为2000*1000*2-3.8mm。在输送板材时,将板材通过叉车放到固定位置,移载车往复运动,板材由吸盘传送到供给车上,板材对中装置将板材对中后,通过安装在输送链条上的输送夹具固定板材,输送到下一工位。

(2)预加热工位:预加热工位主要功能是将待加工成型的板材进行预加热。上下两面加热瓦进行加热,每面有98(14×7)块低电压、大电流的加热瓦,并安装了掉料探测光电开关,如果板材温度过高,严重变形下垂,系统会立即自动关闭加热系统,并降下可升降的下加热器,防止板材掉到加热器上而造成火灾;板材加热到一定时间后,通过链条输送到下一工位。

(3)加热工位:加热工位主要功能是将待加工成型的板材进行最终加热。加热工位结构和预加热工位基本相似,不过上下两面加热瓦数量更多,每面有144(16×9)块加热瓦,温度控制也更准确,对预热过的板材进行再加热,加热到成型要求的温度后,输送到下一工位进行真空成型。

(4)真空成型工位:该工位是这个真空成型机的重要组成部分,主要功能为将加热到一定温度的板材,利用模具和框架将板材固定,形成模具、板材或框架的密闭空间,然后先下真空吸泡,再上模具下降、上真空系统吸附和下压空同时动作,将板材吸附在模具表面上,形成冰箱内胆形状;经过冷风机进行冷却,冷却完成定型后模具退出,内胆成型结束,由链条输送出。

2.3链条输送控制和换模控制

板材在链条带动下,每次前进2.6米,包括从加热工位到成型工位、从预加热工位到加热工位、从进给工位到预加热工位。要求速度快,位置控制准确,系统采用FANUC伺服控制器和伺服电机进行位置控制。

成型不同的内胆,需要更换不同的模具。换模控制包括上下平台升降和锁模装置的控制,通过变频器控制滚轮转向和速度来运送模具等。

2.4系统IO点简介

系统共有输入输出点564点。部分如图2-4所示:

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图2-4 系统部分I/O点

3组态软件设计

组态的概念最早来自英文Configuration,含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置,达到使计算机或软件按照预先设置自动完成特定任务,达到使用者要求的目的。组态软件:一般英文简称有三种分别为HMI/MMI/SCADA,对应全称为Human and Machine Interface/Man and Machine Interface/Supervisory Controland Data Acquisition,中文翻译为:人机界面/监视控制和数据采集软件。

3.1组态软件的任务

工业控制系统组态软件的任务主要有两方面:一是根据现场的实际任务进行组态编程,对不同工业过程实现自动控制。二是对现场的数据处理,主要包括以下内容:

数据记录—反映工业现场状态的参数通过通信环节实时的传递到上位机的内存中,其中部分用户感兴趣的数据需加以保存,这些数据实时每刻都加以保存,这就需要对这些实时数据进行一定周期的采样。采样后的数据应先放在缓冲区再定期送到磁盘保存。

数据维护—随着时间的推移,数据记录将越积越多,这就需要对数据进行维护,或备份或删除。

数据再现—记录的数据主要保存在磁盘文件中,根据用户的需要,将磁盘中的数据显示到屏幕上并生成趋势曲线或输出到打印机。

3.2国内外主要组态软件产品简介

①InTouch:Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。在80年代末、90年代初,基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新,并且InTouch提供了丰富的图库。但是,早期的InTouch软件采用DDE(动态数据交换机制Dynamic Data Exchange)方式与驱动程序通信,性能较差,最新的InTouch7.0版已经完全基于32位的Windows平台,并且提供了OPC支持。

②Fix:Fix组态软件由原来的Intellution公司开发的。Fix6.x软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面,并提供完备的驱动程序(需单独购买)。在iFiX中,Intellution提供了强大的组态功能,但新版本与以往的6.x版本并不完全兼容。原有的Script语言改为VBA(Visual Basic For Application),并且在内部集成了微软的VBA开发环境。遗憾的是,Intellution并没有提供6.1版脚本语言到VBA的转换工具。在iFiX中,Intellution的产品与Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。Intellution也是OPC组织的发起成员之一。iFiX的OPC组件和驱动程序同样需要单独购买。

③Citech:CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。Citech具有简洁的操作方式,但其操作方式更多的是面向程序员,而不是工控用户。Citech提供了类似C语言的脚本语言进行二次开发,但与iFix不同的是,Citech的脚本语言并非是面向对象的,而是类似于C语言,这无疑为用户进行二次开发增加了难度。

④WinCC:Simens的WinCC也是一套完备的组态开发环境,Simens提供类C语言的脚本,包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持,并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂,用户最好经过Simens的培训以掌握WinCC的应用。

⑤组态王:组态王是国内第一个较有影响的组态软件(更早的品牌多数已经湮灭),由北京亚控科技发展有限公司开发。组态王提供了资源管理器式的操作主界面,并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。组态王也提供多种硬件驱动程序,支持OPC,具有网络功能。

⑥Controx(开物):华富计算机公司的Controx2000是全32位的组态开发平台,为工控用户提供了强大的实时曲线、历史曲线、报警、数据报表及报告功能。作为国内最早加入OPC组织的软件开发商,Controx内建OPC支持,并提供数十种高性能驱动程序。提供面向对象的脚本语言编译器,支持ActiveX组件和插件的即插即用,并支持通过ODBC连接外部数据库。Controx同时提供网络支持等功能。

⑦ForceControl(力控):由大庆三维公司推出的,从时间概念上来说,力控也是国内较早就已经出现的组态软件之一。因为早期力控一直没有作为正式商品广泛推广,所以并不为大多数人所知。在1993年左右,力控就已形成了第一个版本,只是那时还是一个基于DOS和VMS的版本。之后也陆续推出一些版本,但影响不大至。在1999~2000年期间,力控得到了长足的发展,最新推出的2.0版在功能的丰富特性、易用性、开放性和I/O驱动数量,都得到了很大的提高。

其他常见的组态软件还有GE的Cimplicity,Rockwell的RsView,NI的LookOut,PCSoft的Wizcon以及国内一些组态软件通态软件公司的MCGS,也都各有特色。

3.3监控系统组态软件选择依据

目前市场上的组态软件基本功能类似,只是提供实现这些功能的方法、途径各不相同。以下从使用组态软件的角度进行分析。

(1)脚本语言:每个组态软件虽然都提供脚本语言,但实现的方式有较大不同。目前组态软件提供脚本语言分为三种:类C/Basic语言、微软的VBA(Visual Basic for Application的简写,它以VB语言为基础,经过修改并运行在Microsoft Office的应用程序)的编程语言、面向对象的脚本语言。国产组态软件采用类C/Basic。语言,如:组态王、力控及国外的Intouch,Citech,Wincc等。类C/Basic语言目前功能不够完善,它要求用户编写程序,使用系统提供的函数组合完成系统功能。在书写脚本程序时有一定困难。组态王提供的命令语言函数包括字符串函数、数学函数、系统函数、其它函数共计82个;Intouch提供116个函数;力控提供85个函数。iFix原有的脚本语言改为VBA,内部集成了微软的VBA开发环境。VBA程序的语法错误可以在解释执行过程中及时发现。ControIX提供面向对象的脚本语言编译器,支持ActiveX组件和插件的即插即用。国产组态软件提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。

(2)数据采集与通信方式:大多数组态软件提供多种数据采集程序集中体现在对OPC的支持。OPC技术(OLE for process control),本来意思把OLE(原意是对象链接和嵌入)应用于工业控制领域。现在已经成为独立于计算机语言、操作系统甚至硬件平台的一种规范,它为工业控制领域提供了一种标准的数据访问机制。工业控制领域用到大量的现场设备,在OPC出现以前,软件开发商需要开发大量的驱动程序来连接这些设备。即使硬件供应商在硬件上做了一些小小改动,应用程序就可能需要重写;同时,由于不同设备甚至同一设备不同单元的驱动程序也有可能不同,软件开发商很难同时对这些设备进行访问以优化操作。自OPC提出以后,这个问题终于得到解决。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了一套完整的“规则”,只要遵循这套规则,数据交互对两者来说都是透明的,硬件供应商无需考虑应用程序的多种需求和传输协议,软件开发商也无需了解硬件的实质和操作过程。因此,目前国内外的工业控制软件均致力于OPC技术工作。

(3)性价比:目前国内的工控组态软件价格相对低廉。对于64点:国内组态软件价格为2-4千元;进口的价格为5千元左右。对于256点:国内价格为1万元以内;进口的价格为1.1—3万元。对于512点:国内价格为1.11-1.15万元,进口的价格为2万元以上。开发者与使用者依实际进行开发与使用的需要来选购。

(4)扩展功能组件:国外的组态软件相对更加成熟,扩展组件品种多、功能较完善。有的增加了自适应、模糊、神经元等先进的控制算法和统计分析、质量管理能力,为用户提供了分析数据与实施的方便。力控策略编辑生成及运行程序Strategy-builder基于PC-based和嵌入式系统的自动化控制软件,提供了比PLC更为强大灵活的功能。在组态王6.5中也提供了相应的功能。

(5)其它:对计算机硬件要求。例如Fix, Onspec, Wizcon等,相比之下Intouch、组态王、Easycontrol等对硬件要求较低。外围硬件支持能力:各组态软件都在完善应用程序与各种设备驱动程序的通讯问题,使组态软件支持外围硬件能力更加强大和完善。组态王支持华控、康拓、研华等多种产品。

由以上对比可以看到,组态王软件作为国内使用量最大的国产组态软件,具有许多优秀的性能,甚至可以与国外优秀的软件相媲美。尤其是在本系统中考虑到系统的成本、需要实现的功能、采用的硬件类型等因素后,组态王软件成为我们的首选。

3.4 组态王软件简介

3.4.1组态王特点和功能

组态王6.5是一个具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。运行在Windows操作系统。其功能特点如下:

1、工程管理

组态王工程管理器的主要作用就是为用户集中管理本机上的所有组态王工程。工程管理器的主要功能包括:新建、删除工程,对工程重命名,搜索指定路径下的所有组态王工程,修改工程属性,工程的备份、恢复,数据词典的导入导出,切换到组态王开发或运行环境等。

另外,组态王开发系统提供工程加密,画面和命令语言导入、导出功能。

2、画面制作系统

(1)支持无限色和过渡色:组态王的任一种绘图工具都可以使用无限色,大部分图形都支持过渡色效果,巧妙地利用无限色和过渡色效果,可以轻松构造逼真、美观的画面。

(2)图库:使用图库具有很多好处;降低了工程人员设计界面的难度,缩短开发周期;用图库开发的软件将具有统一的外观,方便工程人员学习和掌握;利用图库的开放性,工程人员可以生成自己的图库元素。“一次构造,随处使用”,节省了工程人员人力投资。

组态王图库还提供具有属性定义向导的图库精灵,用户只需稍做调整即能制作具有个性化的图形。

(3)按钮和图形:组态王支持按钮的多种形状和多种效果,并且支持位图按钮,用户可以根据需要构造漂亮的按钮。另外,组态王支持多种图形格式,用户可以充分利用已有的资源,轻松构造自己功能强大且美观的应用系统。

(4)可视化动画连接向导通过可视化图形操作,直接完成移动、旋转的动画连接定义。

3、报警和事件系统

组态王报警系统具有方便、灵活、可靠、易于扩展的特点。组态王分布式报警管理提供多种报警管理功能。包括:基于事件的报警、报警分组管理、报警优先级、报警过滤、死区和延时等功能,以及通过网络的远程报警管理。组态王还可以记录应用程序事件和操作员操作信息。报警和事件具有多种输出方式:文件、数据库、打印机和报警窗,并且可以利用控件等工具轻松浏览和打印报警数据库的内容。

4、报表系统

组态王提供一套全新的、集成的内嵌式报表系统,内部提供丰富的报表函数,用户可创建多样的报表。提供报表工具条,操作简单明了,报表能够进行组态,例如有日报表、月报表、年报表、实时报表的组态,另外,报表打印时可以进行预览和页面设置。

5、控件

组态王支持的控件(主要为可视控件)包括Microsoft提供的标准ActiveX控件和用户自制的ActiveX控件。ActiveX控件的引入在很大程度上方便了用户,用户只需要通过调用控件、设置控件的属性、事件、方法就可完成工作,而无须在组态王中做大量的复杂的工作。组态王6.5以上版本中几个功能强大的控件,即数据表格控件(可将ODBC数据源里的大量数据在组态王中进行显示和打印);历史曲线控件(可动态增删曲线,进行曲线比较,并且数据来源可以是ODBC数据源);PID调节控件(对过程量进行闭环控制,可实现三种PID控制算法:标准型,归一参数型,和近似微分型);多媒体控件:AVI动画播放控件、视频动画控件和AVICapture视频动画控件,其中后两类控件可实现抓拍、摄像、回放等功能。

6、OPC

全面支持OPC标准,开发人员可以从任何一个OPC服务器直接获取动态数据,并集成到组态王中;同时组态王作为OPC服务器,可向其他符合OPC规范的厂商的控制系统提供数据。并且组态王提供SDK(SoftwareDevelopmentKit的缩写,即“软件开发工具包”),用户可以自己利用VC,VB编制程序,利用组态王的OPC接口来访问组态王的变量和变量的域。组态王可以同时挂接任意多个OPC服务器,每个OPC服务器都被作为一个外部设备,工程人员可以定义、增加或删除它,如同一个PLC或仪表设备一样。

7、通讯系统

(1)支持远程拨号:组态王支持与远程设备间通过拨号方式进行通讯。组态王的远程拨号与组态王原有驱动程序无缝连接,硬件设备端无需更改程序。利用远程拨号能实时显示现场设备运行状况,随时打印,报警和历史数据自动上传等功能。

(2)开发中进行硬件测试开发系统中有硬件测试界面。在不启动运行系统的情况下,能测试对硬件设备的读写操作,并且I/O变量支持时间戳和质量戳,能随时判断数据采集的时间和检查通讯质量的好坏。

(3)支持网络DDE(Dynamic Data Exchange动态数据交换)组态王6.0以上版本支持win2000操作系统下的DDEshare方式,实现组态王与excel和vb程序间通过网络进行数据交换。

8、安全系统

组态王采用分级和分区保护的双重保护策略。新增用户组和安全区管理,999个不同级别的权限和64个安全区形成双重保护,用户只有在相应的安全区和权限下才可以进行操作;组态王能记录程序运行中操作员的所有操作;可以对工程加密解密;为防止误操作,运行和退出过程中可以实行操作员、监督员双重认证。

9、网络功能

组态王完全基于网络的概念,是一种真正的客户—服务器模式,支持分布式历史数据库和分布式报警系统,可运行于TCP/IP协议的网络上。组态王的网络结构是一种柔性结构,可以将整个应用程序分配给多个服务器,用户可以根据系统需要设立专门的IO服务器、历史数据服务器、报警服务器、登陆服务器和WEB服务器等。

10、冗余系统

组态王提供全面的冗余功能,能够有效地减少数据丢失的可能,增加了系统的可靠性,方便了系统维护。组态王提供三重意义上的冗余功能,即双设备冗余、双机热备和双网络冗余。对于这三种冗余方式,设计者可综合运用,可以同时采取或采取其中的任意一种或两种。采用冗余后,系统运行时将更加稳定、可靠,对各种异常情况都能应付自如。

11、Web功能

组态王WEB功能包括画面发布和数据发布。组态王WEB功能采用B/S结构(Browser/Server结构即浏览器和服务器结构),客户可以随时随地通过Internet/Intranet实现远程监控,而远程客户端仅仅需要的软件环境就是安装了Microsoft Internet Explore 5.0以上或者Netscape3.5以上的浏览器以及JRE插件(第一次浏览组态王画面时会自动下载并安装并保留在系统上),IE客户端获得与组态王运行系统相同的监控画面,IE客户端和WEB发布服务器保持高效的数据同步,通过网络能够在任何地方获得与在WEB服务器上一样的画面和数据显示、报表显示、报警显示、趋势曲线显示等,以及方便快捷的控制功能。

3.4.2组态王工程开发的步骤

(1)运行组态王软件,建立组态王新工程,并将工程设为当前工程

(2)创建组态画面

进入组态王开发系统后,就可以为每个工程建立数目不限的画面,在每个画面上生成互相关联的静态或动态图形对象。这些画面都是由“组态王”提供的类型丰富的图形对象组成的。系统为用户提供了矩形(圆角矩形)、直线、椭圆(圆)、扇形(圆弧)、点位图、多边形(多边线)、文本等基本图形对象,及按钮、趋势曲线窗口、报警窗口、报表等复杂的图形对象。提供了对图形对象在窗口内任意移动、缩放、改变形状、复制、删除、对齐等编辑操作,全面支持键盘、鼠标绘图,并可提供对图形对象的颜色、线型、填充属性进行改变的操作工具。


(3)定义IO设备

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变量和它们交换数据。

(4)构造数据库

数据库是“组态王”软件的核心部分,工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上,操作者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介环节。在TouchVew运行时,它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义,定义时要指定变量名和变量类型,某些类型的变量还需要一些附加信息。数据库中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。

(5)建立动画连接

定义动画连接是指在画面的图形对象与数据库的数据变量之间建立一种关系,当变量的值改变时,在画面上以图形对象的动画效果表示出来;或者由软件使用者通过图形对象改变数据变量的值。

“组态王”提供了如下21种动画连接方式:

属性变化:线属性变化、填充属性变化、文本色变化

位置与大小变化:填充、缩放、旋转、水平移动、垂直移动

值输入(出):模拟值输入(出)、离散值输入(出)、字符串输入(出)

特殊:闪烁、隐含

滑动杆输入:水平、垂直

命令语言:按下时、弹起时、按住时

一个图形对象可以同时定义多个连接,组合成复杂的效果,以便满足实际中任意的动画显示需要。

(6)运行和调试

组态王工程已经初步建立起来,进入到运行和调试阶段。在组态王开发系统中选择“文件\切换到View”菜单命令,进入组态王运行系统。在运行系统中选择“画面\打开”命令,从“打开画面”窗口选择已经建立的画面,则显示出组态王运行系统画面

3.5 组态王与PLC通信

本系统PLC采用西门子S7-300系列。组态王与S7300系统连接方式有下面两种:本系统采用第一种方式。

1)组态王通过西门子MPI通讯卡(如西门子公司提供的CP5611卡/CP5613)与S7300系列PLC的连接:将MPI卡安装在计算机的PCI插槽中,用MPI电缆将MPI卡与S7-300的MPI口相连。示意图如下:

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2)组态王通过PC-Adapter与S7-300系列PLC的连接:将PC-Adapter的一端与计算机的串口相连,另一端与S7-300的MPI口相连。示意图如下:

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3.6 组态王数据库技术

3.6.1系统数据库的组成

数据库存储系统包含所生成的各种配置信息,是目标系统正常运行的基础。系统数据库从逻辑上可分为组态数据库、实时数据库和历史数据库。

实时数据库和历史数据库是依据组态数据库中的组态信息建立起来的,其存储系统运行所需的重要数据以及近期运行采集到的各种数据,同时要保证数据的实时响应,是系统运行的核心。实时数据库特点:

①真实状态的映像。

②数据值与时间一致性

③事务处理的“实时”性,即确保事务的及时处理

历史数据库存储系统长期运行积累的各种数据。与实时数据库相比,历史数据库实时性要求不高,但数据保存时间长、存储量大,通常以硬盘作为存储介质。在组态王软件中,提供了一个高速历史数据库,利用这个数据库即可以实现实时数据库的功能,又可以实现历史数据库的功能。它具有存储速度快、数据不易丢失、存储时间长、所用空间小、访问速度快等优点。

3.6.2组态王对数据库访问的实现

为了实现对数据库的访问,在数据词典中定义变量时,在记录和安全一项中选中“数据变化记录”并填入数据变化灵敏度或选中“定时记录”并选则时间,就可以实现对这一变量的记录,同时可以设置记录时数、数据保存天数、保存路径等。

此外,像历史趋势曲线、实时趋势曲线等也是基于高速历史数据库。组态王的SQL访问功能还可以实现组态王和其它的ODBC数据库之间的数据传输。组态王支持的数据库有Oracle,SyBase.MSSQLServer,dBase,MSAccess等。组态王提供一系列的SQL函数用于与这些数据库的通信。在工程中经常需要访问开放型数据库中的大量数据,如果通过SQL函数编程查询,则费时费力,不易使用。

针对这种情况组态王提供了一个通过ODBC数据源访问开放型数据库中大量数据的控件—KvDBGrid。该控件具有以下功能:

①显示数据库一个表中的数据,可自由选择显示字段,查询条件限制。

②开发状态可设置显示表头。

③运行状态可编辑表格中数据。并且可以更新数据库(Access不支持)。

④运行状态可动态设置过滤条件,刷新显示。

⑤可打印表格中显示的数据,可进行横向和纵向分页。

4监控系统设计

4.1系统设计原则

监控系统的设计实施的原则如下:

①实用性与先进性:方案中必须强调实用性与先进性的结合。采用成熟的自动控制技术、计算机技术,使自动化系统保证实用。在开放性与标准化方面,整个自动化系统的设计是采用开放型结构,便于系统的升级、扩展和互联。

②可靠性与安全性:在系统设计中,必须强调系统设备的可靠性与安全性,主要是采用高可靠的控制设备和传输设备,设置系统的用户表及口令限制等手段。

③经济性和可扩展性:在满足工程需要的前提下,选用性能价格比高的控制设备和通信设备。采用的设备充分的考虑易升级换代,并且在升级时可以最大限度地保留原有的硬件设备和软件投资。

④在需要时能够方便地融入全厂的管理信息系统。

4.2监控系统的基本功能

①自动采集各个监测点的温度信息,并在显示器和数字显示仪上显示。

②提供直观的操作界面,操作员可以对报警温度等参数进行在线修改。

③可根据成型材料的不同选择控制方案。

④具有故障报警、越限报警功能及报警自动记录功能,并可实时打印

⑤建立当地实时数据库、历史数据库,便于查询。

⑥提供操作员安全等级设置,具有操作员自动登记功能。

4.3控制系统操作步骤


1、启动工控机,会自动显示登陆画面,若监控画面没有自动打开,请双击桌面图标,请选择相应的登录名与密码登录。

2、点击“系统管理”,出现下拉菜单,可以进行“用户登录”、“更改密码”“退出登陆”“用户管理”操作。

3、登录后,“数据表1”和“数据表2”中是各相应参数,请根据具体工艺参数作相应修改。“数据表1”中参数是基本按照成形顺序来排列的。

4、点击“加热器设定”会出现下拉菜单,包含第一上、第一下、第二上和第二下加热器共4个画面,可选择不同的画面来设定各单个加热瓦的加热率。各加热率设定范围是0—10。

5、点击“退出系统”会出现退出画面,操作员与监督员必须选择不同用户名和密码才能保证顺利退出。

4.4系统设计

4.4.1登陆画面设计

启动组态王,进入登陆界面。相应用户登陆,有相应操作安全区和操作权限。

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图4-1 登陆画面

在登陆画面中用到两个函数

1.LogOn此函数用于在TouchVew中登录。调用格式:LogOn();此函数无参数画面上登陆按钮建立命令语言连接:LogOn();画面程序运行时单击此按钮,弹出“登录”对话框如上图。

2.Exit此函数使组态王运行环境退出。调用形式:Exit(Option);

参数Option:整型变量或数值0-退出当前程序;1-关机;2-重新启动windows;此处参数一般设为0。

4.4.2总体画面设计

整个画面由以下模块画面构成:系统管理,数据表1,数据表2,加热器设定,板材加热监控,画面打印,报警,模具选择,退出系统。

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画面左上角显示当前日期和时间。日期和时间均采用动画连接字符串输出,用到两个系统自变量$日期和$时间。

4.4.3系统管理画面设计

系统管理采用菜单形式,其菜单项有四个:用户登陆,退出登陆,更改密码和用户管理。其命令语言为

if(MenuIndex==0)

{logon();}//用户登陆

if(MenuIndex==1)

{logoff();}//退出登陆

if(MenuIndex==2)

{changepassword();}//更改密码

if(MenuIndex==3)

{EditUsers();}//用户管理

4.4.4数据表设计

画面中设定值用于显示控制系统相关参数,用户可进行设定,改变PLC内部存储区数据,从而调整工艺参数。数据表2和数据表1在设计上很相似。

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4.4.5加热器画面设计

加热器画面采用菜单,参数设定共四个画面,在每个画面下,对每个加热瓦进行点火率的设定。四个加热器画面相似,只是在加热瓦的数量上有区别:第1,第2加热器各有98片加热瓦,第3,第4加热器各有144片加热瓦。每片加热瓦的模拟值输入来自外部设备。

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加热器选择画面

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图4-5第1上加热器画面

4.4.6板材加热监控设计

“板材加热监控”界面显示加热器和板材的温度曲线。在画面运行时实时趋势曲线对象由系统自动更新,从而达到对加热状态进行监控的目的。画面中各条曲线连接的对象为:第二上加热器温度,第二下加热器温度,板材1温度和板材2温度。

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4.4.7打印画面设计

“画面打印”按钮可以通过打印机打印正在显示的画面。其实是打印历史历史趋势曲线画面。

使用历史趋势曲线控件,可以实现对历史数据打印的功能。并且历史趋势曲线,功能很强大,使用比较简单,不但可以实现组态王历史数据的曲线绘制,还可以实现ODBC数据库中数据记录的曲线绘制,而且在运行状态下,可以实现在线动态增加/删除曲线、曲线图表的无级缩放、曲线的动态比较、曲线的打印等等。通过函数实现的功能有:在线更改曲线连接数据,获取指示器处日期或者时间,获取曲线最值、平均值,放大、缩小曲线范围,重设曲线起点、终点等。

当然,打印还可以使用报表系统。数据报表是反应生产过程中的数据、状态等,并对数据进行记录的一种重要形式。是生产过程必不可少的一个部分。它既能反映系统实时的生产情况,也能对长期的生产过程进行统计、分析,使管理人员能够实时掌握和分析生产情况。

4.4.8报警画面设计

由于本系统报警是通过声光报警,控柜前数码管显示报警号,“报警界面”提供报警号的报警原因和解决错误的方法。报警类型有:低低、低、高、高高、大偏差、小偏差、变化率、开、关、变位。报警事件类型有:报警、恢复、确认

4.4.9模具选择画面设计

模具选择画面功能:当需要成型不同类型的冰箱内胆,需要更换模具和板材,同时需要在上位设置好相应的参数。但是成型机系统参数多(仅加热瓦就484个),如果一个接一个地设置这些参数就会耽误时间,故提出使用配方功能,可以一次设置大量的控制变量参数,使用配方定义存储,使用时,调用配方就可满足生产过程的需要。配方在制造领域用来描述生产一件产品所用的不同配料之间的比例关系,是生产过程中一些变量对应的参数设定值的集合。本系统中,配方是一套模具对应的所有参数的集合。

组态王提供的配方管理由两部分组成:配方管理器和配方函数集。配方管理器打开后,弹出对话框,用于创建和维护配方模板文件;配方函数允许组态王运行时对包含在配方模板文件中的各种配方进行选择,修改,创建和删除等一系列操作。在配方管理器中定义配方模板,配方文件以扩展名为csv的文件格式存储。

配方的使用时建立配方模板后,通过使用配方命令语言实现的。本系统主要使用了以下三个命令语言函数。

RecipeLoad:此函数将指定配方调入模板文件中的数据变量中。

RecipeSave:此函数用于把对原配方的修改存入已有的配方模板文件中。

RecipeSelectRecipe(“filename”,”recipeNameTag”,”Mess”):此函数用于在指定的配方模板文件中选取工程人员需要的配方


4.4.10退出系统画面设计

点击“退出系统”,弹出退出画面,必须在操作员和监督员不是同一人,并且密码正确的情况下才可以退出,从而保证安全操作。

启动画连接为“弹起时”命令语言为:

\\本站点\shenfen=PowerCheckUser(\\本站点\$用户名,"czl");

if(shenfen==1)

{logoff();//退出组态王运行界面

showpicture("登陆界面");//返回登陆界面}


5 结束语

本系统通过计算机通讯和组态软件的开发使用,形成了一个稳定的、可靠的、功能全面的、便于工厂集中管理的监控和数据采集系统,该系统实现了对电冰箱生产线真空吸塑机的实时温度监测和控制,实现了数据的实时传输和实时处理,可进行历史数据查询,趋势显示,可生成数据报表,实现报警提示等功能,并以多个画面动态的表现出来。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (4/9/2012)
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