工业组态课程设计

北京科技大学

工业组态软件设计报告

学院自动化

专业班级自1101

姓名孙文彦

学号 41151009

指导教师刘艳

成绩

2014 年 3 月

工业组态软件设计报告

目录

1背景 (1)

1.1软件背景 (1)

1.2选题背景 (1)

2目的 (2)

3内容 (2)

3.1创建主画面 (2)

3.1.1监控画面 (2)

3.1.2控制按钮 (3)

3.1.3登陆画面 (3)

3.2报警和事件 (3)

3.3趋势曲线 (4)

3.4控件 (4)

3.5报表系统 (5)

4结果 (6)

4.1数据库 (6)

4.2画面效果 (6)

5心得体会 (11)

自来水厂净化监控系统

1背景

1.1软件背景

组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层

三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实

时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三

方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对

监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现

场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动

画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。

组态王软件开发具有以下几个特点: (1)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计

算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费；(2)该系统是中

文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点；(3)对用户而言,操作简单易学且编程

简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数

变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能

力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。

1.2选题背景

对净化过程的监控是保证自来水厂净化过程安全有效进行的前提与保障，此次设计选取蓄水池液位、过滤器液位、消毒剂液位、消毒池液位作为研究模拟自来水厂的净化

过程，运用组态王完成动画设计、报警窗口和曲线报表的制作，以及其他功能的实现。

2目的

以组态王知识为基础，设计一个功能相对完整的工程，即设计的工程相对独立，自成系统，工程所包含的功能比较全面，能反应所设计系统的一些实际内容。通过设计完

成自来水厂净化监控系统，全面的了解组态王软件的各项功能和它的应用，达到能运用

组态王独立设计一个简单系统的目的，实现一个自动化专业学生的价值，为以后的学习

和工作打下扎实的基础。

3内容

●创建新工程，为工程创建一个目录用来存放与工程相关的文件。

●定义硬件设备并添加工程变量，添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变

量，包括内存变量和I/O 变量。

●制作图形画面并定义动画连接，按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画

面随着过程控制对象产生动态效果。

●编写命令语言，通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。

●进行运行系统的配置，对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行

设置，是系统完成用于现场前的必备工作。

●保存工程并运行，完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成

了。

3.1创建主画面

3.1.1监控画面

监控画面是反应系统各部分相互联系的直观表现，根据软件监控的需要，要对自来

水净化系统液位实行监控，但由于是模拟设计，没有真正的对象，于是构造一个虚拟对象，即设计一个基于组态王的液位的模拟控制，通过对模拟水箱液位的控制来模拟现场

真正的运行情况，一边进行监控。

新建监控画面，设置画面属性，使用工具箱和画板完成画面的美观设计，打开图库，从中选取反应器、泵、阀门、开关等，利用工具箱中的立体管道工具，连接各元件，使

之组成完整的系统并保存。通过建立各元件与变量的联系，建立连接后蓄水池等反应

器的液位高度随着所设定液位的值变化而变化，能在画面中实时显示各部分的液位值，制作液体流动动画。

监控画面中还插入了日历控件和立体棒式图，使内容更加丰富。

3.1.2控制按钮

为了方便各画面之间的连接，在运行过程中便于切换，通过几个ShowPicture()的

函数，在控制按钮画面中添加了几个按钮，弹起时切换到相应的画面。

3.1.3登陆画面

登陆画面作为整个设计的门面，在其中插入了美丽的背景图画，提高整个设计的美观度，使设计看起来更完整系统化。登陆画面由登陆和退出两个按钮组成，登陆按钮弹

起时进入控制按钮画面，退出按钮弹起时退View状态。

3.2报警和事件

在报警和事件窗口中分为报警指示灯和报警事件记录两部分，其中报警事件又包括实时报警事件记录和历史报警事件录。指示灯与液位仪对照可以直观醒目的观察到是否

报警的状态，报警事件中详细的记录了报警日期、时间和原因等。

添加报警指示灯与液位报警指示的内存离散量相关联，并且编辑命令语言，如图1，在报警状态时变红，正常时是绿色。

图1 报警标志命令语言

3.3趋势曲线

在本次设计中制作了实时趋势曲线和历史趋势曲线。

新建画面，利用工具箱中的绘制实时趋势曲线，关联变量，设置属性。

新建画面，利用工具箱中的插入历史趋势曲线控件，在数据词典中设置数据变

化记录，增加历史曲线变量。

3.4控件

新建日历控件画面，在数据词典中定义年月日三个内存实型变量，利用添加Microsoft date and time picker control，绘制日历控件，设置属性，编辑命令语言。新建立体棒式图画面，在显示时和存在时分别编辑命令语言，如图2、3，使棒式图随

着液位变化而变化。并且将日历控件和棒式图控件插入到监控画面中，通过按钮连接。

图2 立体棒式图画面命令语言

图2 立体棒式图画面命令语言

3.5报表系统

报表系统由实时数据报表、历史数据报表、历史数据查询报表、1分钟数据查询报表、日报表等组成，可以查询、打印实时数据，也可以对一段时间内的数据进行分析比对，计算平均值，更加直观的反应容器内液位的高低，并做记录。

4结果

4.1数据库

在数据词典中定义变量，如图4，通过与画面中的内容关联，达到运行效果。

图4 数据词典

4.2画面效果

登陆画面，登陆按钮与控制按钮画面连接，画面之间相互切换。

图5 登陆和控制按钮画面

监控画面是系统的主画面，蓄水池、过滤器、消毒剂和消毒池的液位作为主要研究对象，并且插入了日历控件和立体棒式图控件，数据变化的效果在图中看起来更加明显。

图6 监控画面

报警和事件画面，由报警指示灯和报警事件记录两大部分组成。当液位高于最大值，低于最小值时报警灯变红，并且记录报警事件。

图7 报警和事件画面

实时趋势曲线画面随着时间发生变化，记录实时数据变化趋势；历史趋势曲线画面是记录各数据在较大周期内的变化趋势。

图8 实时趋势曲线画面

图9 历史趋势曲线画面

实时数据报表画面，包括实时数据自动打印、手动打印等几个按钮，记录数据实时值并实现相关功能。

图10实时数据报表画面

历史数据报表画面，设置历史数据查询按钮，添加命令语言，在按钮按下时显示数据。

图11 历史数据报表画面

1分钟数据报表画面，从整分开始动态实时显示这一分钟内秒的数据值。1分钟数据查询按钮与1分钟数据查询画面用命令语言连接起来，当按钮弹起时显示1分钟内数据和它们的平均值。日报表是一天内从起始时间每间隔一小时记录的数据。

图12 1分钟数据报表画面

图13 1分钟数据查询报表画面

5心得体会

在这次的组态王软件的实训中，通过自己不断的摸索，感觉到收获很多。此次课程

设计，按照设计的要求首先对组态王的指导教材进行了仔细的阅读和研究，力争每个步

骤都不出现不应有的错误，然后才进行画图的设计。因为我坚持做任何程序都要认真细心，任何一个小小的失误都会造成整个设计的失败，更懂得了没有足够的耐力和信心就

很难坚持对课程设计每一步的顺利进行。课程设计的过程中遇到错误时很多的，当遇到

错误时，我总是仔细寻找错误的根源，从根本上明白自己犯错误的原因，从而真正的解

决问题，真正明白自己的不足之处。对编程环节中出现的错误解决的同时，加深了我们

对程序的深层理解，清楚程序中每一步的功能，在程序的运行中是十分重要的，一个好

的结构在运行中能够充分的发挥程序的功能。结构设计的合理性决定了这个程序的价值。

通过本次运用组态王软件设计自来水厂净化监控系统这一工程，使我接触到了组态

王这一实用的软件，全面的了解了设计一个工程的设计步骤、方法。

随着工业自动化水平的逐渐提高，计算机在工业领域的广发应用，人们对工业自动

化的要求也越来越高，各种操作、监控软件层出不穷。通过对组态王软件的操作，使我

收获颇丰，提高了自身的专业技能，增加了就业优势。