通信与现场总线课设报告.docx

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通信与现场总线课设报告

编号：

通信与现场总线

设计报告

题目：

基于三维力控6.1组态软件的

智能搅拌罐远程控制的设计

目录

一、摘要•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1

二、总体任务与要求•••••••••••••••••••••••••••••••••2

三、选用的主要器件•••••••••••••••••••••••••••••••••2

四、用到的基本知识•••••••••••••••••••••••••••••••••3

五、平台开发步骤•••••••••••••••••••••••••••••••••••5

六、特色设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20

七、遇到的问题及解决办法••••••••••••••••••••••••••24

八、心得体会••••••••••••••••••••••••••••••••••••••25

九、致谢••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••27

一、摘要：

在本次通信与现场总线课程设计中，要求我们用所学通信与现场总线知识及相应的网络知识，借助三维力控组态软件和其他必要设备来实现对两个交流电机的远程控制功能并能够通过力控组态软件反映系统运行状况；绘制相应的实时、历史报表；实现报警监控、用户管理、事件记录等功能。

在这份设计报告中，我将着重围绕本次课程设计的力控软件开发步骤、相应的程序设计、遇到的问题及解决办法、心得体会等几个方面进行必要地陈述。

关键词：

现场总线，组态，课程设计，报告

Abstract：

InthecourseofCommunicationandFieldbusDesign,wearerequiredthatusetheknowledgeofcommunicationandfieldbusandthebasicnetworkknowledgethatwelearnt,usingSunwayForceControlconfigurationsoftwareandothernecessaryequipmenttoachievethetworemotecontrolACmotorandtheabilitytoreflectedthroughthepowercontrolsystemconfigurationsoftwarerunningcondition;drawthecorrespondingreal-timeandhistoricalreports;toachievethealarmsystem,usermanagementsystem,eventlog,andsoon.

Inthisdesignreport,Iwillfocusoncoursedesignaroundtheedgeofthiscontrolsoftwaredevelopmentprocess,appropriateprogramdesign,problemsencounteredandsolutions,andexperienceotheraspectsthatnecessarytostate.

Keywords:

Fieldbus,Configuration,CurriculumDesign,Report

二、总体任务与要求

①通过三维力控组态软件，制作远程智能搅拌罐控制系统的界面

②借助三维力控平在，通过实验室提供的网络环境，实现对远程两台交流电机的监控、报警、绘制曲线、用户管理、事件记录等功能。

三、选用的主要器件

实验室提供的，装有三维力控组态软件的作为服务器端的上位机一台；西门子变频器两台；西门子可编程控制器（ProgrammableLogicController）一组；交流电机两台；装有三维力控组态软件的仿真计算机一台；以太网线若干等。

四、用到的基本知识

①系统介绍

图1.1设计任务中的网络结构图

控制系统的网络结构如图1.1所示。

现场控制层是一个工业现场总线PROFIBUS网。

SIEMENS的可编程序控制器S7-300，CPU为314C-2DP（订货号6ES7314-6CF02-0AB0）与2台SIEMENSMM440变频器进行主从通信，实现搅拌罐的PLC本地控制。

管理层是具有以太网连接的PC机，在这台PC上运行网络服务器（Server）软件，通过以太网与客户端进行通信。

在网络服务器主机的PCI总线插槽上内置CP5611，用SIEMENS内部的多机接口协议MPI实现与SIEMENS的可编程控制器S7-300连接。

在内置CP5611的网络服务器上分别装有SIEMENS的工控软件平台STEP7（v5.4sp1）和三维力控的组态软件Forecontrol（V6.1sp3）。

在工控软件STEP7平台上实现对SIEMENS的可编程序控制器S7-300及其通过工业现场总线PROFIBUS连接的2台SIEMENSMM440变频器进行系统设置、软件编程和系统调试。

在组态软件ForecontrolV6.1平台上，根据控制系统的工艺流程，完成上位监控软件的设计、编写和调试，并实现上位机的远程控制。

在管理层上，把上位主机作为C/S方式的服务器（Sever），并通过以太网实现客户机（Client）的C/S方式访问。

进一步还可以实现Internet网上的B/S方式的网络通信和控制。

②三维力控软件组成

力控软件由以下几个主要部分组成：

工程管理器：

工程管理器用于创建工程、工程管理等用于创建、删除、备份、恢复、选择当前工程等。

开发系统（Draw）：

开发系统是一个集成环境，可以创建工程画面，配置各种系统参数，启动力控其它程序组件等。

界面运行系统（View）：

界面运行系统用来运行由开发系统Draw创建的画面，脚本、动画连接等工程。

实时数据库：

实时数据库是力控软件系统的数据处理核心，构建分布式应用系统的基础。

它负责实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。

五、平台开发步骤

这里所讲的平台开发，指的是基于三维力控组态软件，利用其自身自带的强大图库、管理功能、曲线绘制功能等模块进行二次开发。

下面，我将主要说明一下我的制作步骤：

1、打开软件后，我们需要建立一个工程。

2、随后，点击界面上的“开发”按钮进行系统的开发。

由于当时所用到的软件为演示版，故在弹出窗口后我们点击忽略确定即可。

3、然后在左侧“工程项目”的树形界面里找到“窗口”，双击，创建我们的第一个窗口。

并可给其设置窗口标题、窗口位置、风格等参数。

如下图所示。

4、在刚刚建立好的窗口中，从左侧“工程项目”中找到“图库”。

按照课程设计的要求，在新建立好的窗口中绘制相应的图形。

绘制完成后，效果如下图。

5、按照同样的方法，按照要求，绘制出其他功能界面（主菜单；实时、历史曲线；数据报表；用户管理；报警监控；事件记录等）。

如下图所示：

欢迎界面

用户管理界面

实时曲线图界面

历史曲线图界面

数据报表界面

系统报警界面

事件记录界面

系统报告界面

权限提示界面

6、设置远程控制参数。

由于本次课程设计是远程控制。

故系统中我们所监视和控制的变量应为远程数据库中的变量和参数。

在把图形和相应的数据库关联之前，我们需要先对本机环境进行相应的设置。

首先在左侧树形菜单中选择“系统配置”标签栏。

然后双击“节点配置”，进行本机节点的配置。

如，当时我在实验室用的机器的IP为192.168.0.15，故按照下图的方式进行本地节点的配置。

在配置完成后，点击Add（或者“增加”）按钮完成本地节点的配置工作。

如下图：

本地节点的配置

然后双击左侧的“网络结点”，建立新的网络结点。

如下图。

由于本次课程设计的服务器端的IP地址为192.168.0.16.故在节点IP设置应填上次IP。

在本机网卡出填写本机的IP地址。

网络节点配置

确定关闭后，再从左侧找到并双击“数据源”中的Server图标。

在弹出的数据源定义窗口中选择“远程数据库”，并将主机节点指向Server。

如下图

数据源定义

7、在第6步中配置好本机相应的参数和设置后。

我们便可以对各窗口中的图形进行和远程数据库相连的操作。

我们以主监控界面举例说明。

双击搅拌罐罐体，在弹出的窗口中，找到“表达式”一栏，点击右侧的按钮，会弹出变量选择窗口，如下图

点击左侧的Server文件夹，然后，勾选左下角的“刷新远程数据库”。

如果网络畅通，则会在中间一栏刷新出远程服务器的数据库中的所有变量名称。

如果远程服务器设置了变量描述，则同样我们可以看到相应的变量说明。

由于这里我们点击的是罐体，故其页面高度的变量应该对应着远程的“LEVEL”变量。

随后在最右边一栏选中PV，单击选择按钮返回。

此时罐向导的窗口应该变为下图的样式。

我们可以根据喜好和工业要求，对罐体、液体的颜色以及填充量的设置进行修改。

到此，我们便完成了搅拌罐与远程数据库的挂钩。

从而在运行时，当远程数据库中的LEVEL变量改变时，我们就可以在本地通过观测罐体来进行对远程罐中页面的高度的监测工作。

同理，将我们所看到的其他图形元素，如管道、指示灯、泵、阀门、报警传感器等和相应的远程服务器数据库中的变量进行关联。

从而完成关联工作。

部分截图如下：

8、对“增强型按钮”的动作设置。

从我设计的主监控界面中我们可以看到两个按钮，一个是“远程启动”，另一个是“远程停止”。

现在我们需要对这两个按钮进行相应的动作设置。

以实现在我们点击他们时，产生不同的效果。

双击“远程启动”按钮，选择“楚敏动作”栏中的“左键动作”按钮。

弹出的编程界面。

此时我们便可以对该按钮进行编程。

这里，由于是启动按钮，故我们应该在点击该按钮后，实现更改远程数据库中控制搅拌罐进液启动的变量。

通过查询远程数据库中的变量，我们找到了ON_YUAN这个变量，并对其赋值为1。

相应的，将远程数据库中控制搅拌罐停止进液的变量OFF_YUAN赋值为0，从而便实现了启动的功能。

如下图：

关闭按钮的编程方法同上，只是将两个远程变量的赋值进行颠倒即可。

9、至此，我们变完成了搅拌罐的远程控制功能。

然后，我们用类似的方法，对实时曲线、历史曲线图表进行设置。

这里我以实时曲线的设置为例。

首先，在左侧“工程项目”选项卡中的窗口文件夹中找到我命名为RealtimeGraph窗口。

双击，激活该窗口置最前端。

在窗口中双击刚刚建立的图表，即可显示该图表属性窗口。

在图表类型中选择实时曲线，在数据库源上选择远程数据库“SERVER”如下图：

然后在下面的变量设置中，对要显示在图表上的变量进行设置，其中较为关键的两个需要设置的地方是：

显示名称和变量。

需要注意的是，同前几步一样，此处的变量仍应该选择远程数据库中相应的变量，从而才能实现对远程系统状态的变化进行相应曲线的绘制工作。

如下图：

在配置好后，效果图如下：

点击确定关闭后，同理，对历史曲线进行配置。

配置方法同实时曲线图。

不同之处在于，图表类型中我们要选择“历史趋势”。

如图

10、接下来，我们还需要设置好报警界面、事件记录界面等窗口。

配置方法同上述配置方法大同小异，由于时间和篇幅的关系，在此不再赘述。

配置好的效果图请见步骤5中的各个界面截图。

至此，监控平台的开发工作基本上完成了。

六、特色设计

在完成本次课程设计的过程中，我利用课内、课外所学知识，加上自己的设计，对本监控平台进行了一些有特色的设计和制作。

具体内容如下：

1、在设计过程中，我没有利用力控软件自带的登录模块，而是通过自行编程，来实现对用户的管理、查看的权限控制。

在用户登录界面中，我对“用户登录”按钮进行了编程。

如下图：

程序代码如下：

Select=#combobox.ListGetSelection（）;

IFSelect==0&&#TextControl.Text=="123"THENMsgBox（"管理员,登录成功！

"）;panduan.pv=1;#Text16.Text="管理员";#Text17.Text="管理员";#Text18.Text="已登录"ELSE///MsgBox（"对不起,密码错误！

请重试"）ENDIFIFSelect==1&&#TextControl.Text=="123"THENMsgBox（"工程师,登录成功！

"）;panduan.pv=1;#Text16.Text="工程师";#Text17.Text="工程师";#Text18.Text="已登录"ELSE///MsgBox（"对不起,密码错误！

请重试"）ENDIFIFSelect==2&&#TextControl.Text=="123"THENMsgBox（"班长,登录成功！

"）;panduan.pv=1;#Text16.Text="班长";#Text17.Text="班长";#Text18.Text="已登录"ELSE//MsgBox（"对不起,密码错误！

请重试"）ENDIFIFSelect==3&&#TextControl.Text=="123"THENMsgBox（"操作工,登录成功！

"）;panduan.pv=1;#Text16.Text="操作工";#Text17.Text="操作工";#Text18.Text="已登录"ELSE//MsgBox（"对不起,密码错误！

请重试"）ENDIF

此处，我新增了一个本地系统变量“panduan”。

我是通过此变量来检测用户是否登录成功。

如果用户登录成功，则该变量的PV值为1，否则为0。

这样做的目的是为了，在点击左侧各个按钮时，先检测这个panduan变量的值是否为1，如果为1，则可顺利显示相应按钮所对应份额窗口，否则就显示用户管理窗口并通过msgbox语句弹出对话框提示用户登录。

如下图：

类似地，我把“用户注销”等按钮也进行了相应的编程。

如在“用户注销”按钮上我设置的功能是，当用户点击注销按钮后，将当前用户状态恢复成尚未登录，把panduan.pv赋值为0并弹出注销成功的对话框，从而用户便不能进入左侧相应的窗口进行检测或控制。

注销按钮的源程序代码和截图如下：

panduan.pv=0;#Text16.Text="尚未登录";#Text17.Text="尚未登录";#Text18.Text="尚未登录";#TextControl.Text="";MsgBox（"注销成功！

"）

2、第二个个人特色是我对各个监控界面上的元素一一进行了整理和排列，力争让其显得整齐、得体。

另外，我还设计了界面清新、友好又不张扬的欢迎界面，以供在系统启动时显示，给用户一好心情。

效果图如下：

3、在完成基本的功能实现后，我又对系统内的许多按钮进行了人性化配置。

如弹出相应的欢迎使用，感谢使用等信息。

使人感到友好、亲切，如：

七、遇到的问题及解决办法

本次课程设计过程中，从最初的图形界面设计、数据库的关联到最后的真机控制的过程中，我的确遇到不少难题。

下面我就几个遇到的重点问题进行说明和处理。

首先，是时间紧迫。

在12月31号刚刚讲完本次课程设计的任务、要求以及相应的操作后的第三天，我们就要上机调试，完成验收工作，加上还有单片机、电子测量等课程设计的影响，时间显得非常紧张。

但另一方面，如此紧张的时间里需要我们完成软件熟悉、界面开发、数据库变量设定等工作，这就需要我们提高快速掌握软件、单位时间高效率工作的能力，从而才能顺利地按时按要求完成验收任务。

其次，在数据库设置的开始过程中，由于没有完全理解系统模型以及对远程和本地数据库概念的混淆，导致在开始时系统出现各种问题。

如搅拌罐中的搅拌器不能旋转、管道液体不流动等情况。

然而，在当天的调试过程中，通过老师和助教的再一次讲解，我才了解、体会到了这两种数据库的不同之处以及本次课程设计的具体模型和要求。

再次，本次课程设计中遇到的最大的问题在于，由于多人同时联机对远程服务器中的数据库进行请求查询、赋值等操作，以及实验室内交换机性能等限制，导致在调试当天网络出现大面积拥堵的情况。

具体表现在，同学无法正常运行界面，或者即使登录界面后也无法正常地控制和监控。

遇到这一问题的解决办法就是，由班长或者某一同学进行有序地引导。

即限制同一时间联入远程服务器的机器数。

从而网络不再拥堵，从而实现正常地监控和调试操作。

最后，历史曲线往往不容易检测出来。

后来经过分析原因，我才意识到，既然是历史曲线，则我们需要等待一段时间来等系统绘制。

否则，便和实时曲线无异。

但由于当时在实验室有多人同时不停地启动、停止系统。

故导致系统被频繁地启动和停止。

因此历史曲线总是不能有足够的时间来绘制。

因此没有抓取到相应的历史曲线。