工业控制组态软件及应用.docx
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工业控制组态软件及应用
实验一组态软件的应用特点及项目的创建
一、实验目的：
1、了解WinCC的特点。
2、熟悉和掌握项目管理器的结构。
3、掌握项目项目创建的步骤。
二、组态软件的介绍
WinCC是进行廉价和快速组态的HMI系统，从其他方面看，它是可以无限延伸的系统平台。
WinCC的模块性和灵活性为规划和执行自动化任务提供了全新的可能。
从组态的角度上来看，在WinCC中有三种解决方案：
①使用标准WinCC资源的组态；②利用WinCC通过DDE、OLE、ODBC和ActiveX使用现有的Windows应用程序；③开发嵌入WinCC中的用户自己的应用程序（用VisualC++或VisualBasic语言）。
WinCC是基于Microsoft的32位操作系统（WindowsNT4.0，Windows2000和Windows2000XP）。
该操作系统是PC平台上的标准操作系统。
WinCC为过程数据的可视化、报表、采集和归档以及为用户自由定义的应用程序的协调集成提供了系统模块。
此外，用户还可以合并自己的模块。
WinCC的特点如下：
1．WinCC的开放性WinCC对用户所添加的任何形式的扩充是绝对开放的。
该绝对开放性是通过WinCC的模块结构及其强大的编程接口来获得。
2．将应用软件集成到WinCC中WinCC提供了一些方法将其他应用程序和应用程序块统一地集成到用于过程控制的用户界面中。
OLE应用程序窗口和OLE自定义控件（32位OCX对象）或ActiveX控件可以集成到WinCC应用软件中，就好像是真正的WinCC对象一样。
3．WinCC中的数据管理WinCC中的默认数据库SybaseSQLAnywhere从属于WinCC，该数据库用于存储（事务处理保护）所有面向列表的组态数据（例如变量列表和消息文本），以及当前过程数据（例如消息、测量值和用户数据记录）。
该数据库具有服务器的功能，WinCC可以通过ODBC或作为客户通过开放型编程接口（C-API）来访问数据库，也可以将同样的权限授予其他程序。
因此，不管应用程序是在同一台计算机上运行，还是在联网的工作站上运行，Windows中的应用程序均可访问WinCC数据库的数据资源，在数据库查询语言SQL和相关连接的工具（例如ODBC驱动程序）的帮助下，其他客户端程序（例如UNIX数据库，Oracle、Informix、Ingres等）也可以访问WinCC数据库的数据资源。
4．在项目开始之前规定组态分类在项目开始之前，组态规定分为：
WinCC项目的名称，变量的名称，WinCC画面的名称，创建脚本和动作的规则，组态规则（共同标准、库函数、按组工作），归档项目和方法。
运行项目的规定：
这些规定很大程度上取决于应用领域（例如冶金、汽车工业、机械制造等）。
规定有：
用户界面（画面安排、字体和字体大小、运行语言、对象显示等）；控制概念（画面体系、控制原理、用户权限、有效键操作等）；用于消息、限制值、状态、文本等的颜色；通信模式（连接类型、更新的周期和类型等）；数量表（报警、归档值、趋势、客户端程序等的数目）；消息和归档的方法。
三、项目管理器
1．启动
WinCC安装成功后，WinCC将出现在操作系统的开始菜单上。
启动WinCC可使用WindowsControl5.0命令，也可通过其他方式启动WinCC项目管理器。
2．WinCC项目管理器的结构
使用WinCC项目管理器，可完成以下工作：
创建和打开项目。
管理项目数据和归档。
打开各种编辑器。
激活或取消激活项目。
WinCC项目管理器的用户界面由以下元素组成：
标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏、
浏览窗口和数据窗口，如图1-1所示。
图1-1WinCC项目管理器
（1）．标题栏标题栏显示当前所打开项目的详细路径和项目是否被激活。
（2）．菜单栏菜单栏包含在WinCC项目管理器的组态系统中所有的有效命令。
这些命令排列成组并分配给不同的菜单。
执行命令时可以打开适当的菜单，单击该命令。
如有必要，在打开的对话框中设置所需的参数。
（3）．工具栏工具栏上的图标使动作的实施更快捷。
不需要通过菜单实现所需的功能。
工具栏上各图标的描述如下：
图标
描述
“文件”“新建”
“文件”“打开...”
“文件”“取消激活”
“文件”“激活”
“编辑”“剪切”
“编辑”“复制”
“编辑”“粘贴”
“查看”“大图标”
“查看”“小图标”
“查看”“列表”
“查看”“详细资料”
“编辑”“属性”
“帮助”“查找...”
（4）．状态栏状态栏显示在WinCC项目管理器的下方空白处。
左边显示的是关于当前项目的常规信息，右边显示键盘状态。
使用“查看”“状态栏”菜单条目显示/隐藏状态栏。
在状态栏中各区域名的含义如下：
区域名含义
已组态变量的数目在此显示已组态的外部变量的数目。
连接变量的数目在此显示许可证包括的变量数目。
CAPSCapsLock是激活的。
NUM数字键盘在键盘的右边，它是激活的。
SCRLScrollLock是激活的。
（5）．浏览窗口浏览窗口位于WinCC项目管理器的左边，浏览窗口列出属于项目的所有组件（例如“计算机”、“变量管理器”等）。
在浏览窗口中有一个以项目名称代表的主节点。
浏览窗口包含WinCC项目管理器中的编辑器和功能的列表。
双击“列表”或使用相应的快捷菜单可打开相应的编辑器。
浏览窗口中一个项目的组件含义如下：
项目组件含义
计算机分配给项目的所有工作站和服务器均在此区域里进行管理。
变量管理器所有的通道、逻辑连接、过程与内部变量以及变量组均在此区域里进行管理。
结构变量用来组合标准数据类型到一个新的数据结构。
这些数据类型形成一个逻辑单元。
编辑器包括图形系统（图形编辑器）、动作（脚本）处理（全局脚本）、消息系统（报警记录）、测量值归档和编辑（变量记录）、报表系统（报表编辑器）、用户授权（用户管理器）以及文本库。
这些模块均为WinCC系统的一部分，但并非所有模块均需安装。
同样可以安装选项，编辑器，即设备状态监控、基础数据和时间同步。
可以通过打开弹出式菜单，选择“属性”选项，编辑项目组件“计算机”和“变量管理器”的属性。
用户可在浏览窗口中进行如下移动：
1）在浏览窗口中，单击加号和减号来打开或者关闭附加的层。
2）双击名称打开或关闭附加的层（例如，双击“计算机”打开下一层）。
可使用鼠标或键盘在浏览窗口中移动。
键盘命令符合WindowsNT的规则（例如，箭头键、数字键盘上的加号和减号）。
位置的每次改变都将触发立即更新屏幕右边的数据窗口。
（6）．数据窗口数据窗口的内容根据浏览窗口中所选组件的不同而改变。
数据窗口位于WinCC资源管理器的右边。
数据窗口中各列的含义如下：
列含义
名称此列显示对象的名称，一个变量或一个文件（文件名已被分配给指定的编辑器）。
类型此列显示对象的类型：
例如，假设是计算机，此列会包含“服务器”；
若是变量，则显示每个变量的数据类型。
命令行参数此列显示外部变量的地址描述：
例如，数据块号码（DB）和数据字
地址（双字）。
关于内部变量，“内部变量”输入在此位置。
最新改变此列显示上次改变的日期和时间。
可以使用“名称”、“类型”“参数”以及“修改时间”按钮以升序或降序对数据窗口的内容进行排序。
可在数据窗口里进行如下的移动：
1）双击名称打开列表或对象。
2）选择一个对象并单击鼠标右键，会打开弹出式菜单。
3）如果在窗口的空白区域单击鼠标右键，会打开浏览窗口中相应列表元素的弹出式菜单。
3．项目类型
WinCC中的工程项目分为3种类型：
单用户项目、多用户项目和客户机项目。
项目包括“计算机”、“变量管理器”、“编辑器”等组件。
下面对该部分涉及到的几个术语进行描述。
客户机：
在多用户项目中被永久分配到服务器的客户机。
客户机能被用于多用户的项目或一个分布式的系统。
多客户机：
在WinCCV5.0中，一个多客户机可以访问多达6个服务器的数据。
多客户机不是服务器项目的组件。
服务器：
带客户机和多客户机的多用户项目的服务器。
冗余服务器组也能代表一个服务器。
功能分区：
各种服务器在指定的过程区域中承担不同的任务。
多客户机项目中涉及到的各个服务器执行不同的任务。
例如，一个WinCC服务器执行归档，另一个执行消息处理，而第三个则建立过程数据连接。
技术分区：
不同的服务器承担全部必需的指定区域的任务。
涉及到的各个服务器执行相同的任务，例如消息归档、测量值归档以及建立过程数据连接。
然而每个服务器被认为是不同的逻辑系统区。
在被周围子系统结构化的应用程序中，服务器被连接到不同的彼此独立的PLC上。
在PCS7中，逻辑分区的形式被首先使用。
（1）．单用户项目单用户项目是一种只拥有一个操作终端的项目类型。
在此计算机上可以完成组态、操作、与过程总线的连接以及项目数据的存储。
项目的计算机既用作进行数据处理的服务器，又用作操作员的输入站。
其他计算机不能访问该计算机上的项目（通过OPC等访问的除外）。
单用户项目可与多个控制器建立连接。
在单用户项目计算机所在的自动化网络中，一般只有一台PC机。
如果有多台PC机，则PC机上的数据也是相互独立的，不可通过WinCC进行相互访问。
如果只希望在WinCC项目中使用一台计算机进行工作，可创建单用户项目，运行WinCC。
（2）．多用户项目多用户项目的特点是同一项目使用多台客户机和一台服务器，在此最多可有16台客户机访问一台服务器，可以在服务器或任意客户机上组态。
项目数据，如画面、变量和归档，最好存储在服务器上，并且使它们能被所有客户机使用。
服务器执行与过程总线的连接和过程数据的处理，运行系统通常由客户机控制。
任意一台客户机可以访问多台服务器上的数据，任意一台服务器上的数据也可被多台客户机访问。
如果希望在WinCC项目中使用多台计算机进行协调工作，则可创建多用户项目。
在服务器上创建多用户项目，与PLC建立连接的过程通信只在服务器上进行，而客户机没有与PLC的连接。
（3）．多客户机项目多客户机项目是一种能够访问多个服务器的数据的项目类型。
每个多客户机和相关的服务器都拥有自己的项目。
其功能是：
在服务器或客户机上完成服务器项目的组态；在多客户机上完成多客户项目的组态。
最多16个客户机或多客户机能够访问服务器。
在运行时多客户机能访问至多6个服务器。
也就是说，6个不同的服务器的数据可以在多客户机上的同一幅画面中可视化显示。
四．图形编辑器
图形编辑器可以用来创建过程图。
1．浏览窗口的快捷菜单右击WinCC项目管理器的“图形编辑器”，将弹出快捷菜单，如图1-2所示，单击“打开”菜单项，打开图形编辑器，并新建一个画面。
2．画面名称的快捷菜单选择WinCC项目管理器的图形编辑器，在数据窗口中右击任一画面，将弹出快捷菜单，如图1-3所示，单击“打开画面”菜单项，打开图形编辑器。
图1-2浏览窗口的快捷菜单图1-3画面名称的快捷菜单
3．图形编辑器的布局图形编辑器的布局如图1-4所示。
用于操作图形编辑器的选项板和栏的功能如下：
菜单栏：
菜单栏包含图形编辑器中所有可用的菜单命令，不能激活的命令以灰色显示。
图1-4图形编辑器窗口
如果命令后面有三个点（省略号），将打开一个设置附加参数的对话框窗口。
操作方法与标准Windows操作类似。
标准工具栏：
用鼠标单击标准工具栏包含的图标可以执行一般命令。
标准工具栏是可组态的。
为了添加或从标准工具栏删除按钮，可按住“Alt”键，并双击任一按钮，“改编工具栏”对话框将打开，可以按需要改编标准工具栏。
状态栏：
除了常规程序信息以外，状态栏还显示所选对象的名称和坐标位置。
层面栏：
在层面栏中，单击16层（层0到层15）中应切换到可见状态的层，对象建立在第一图形可见层中。
在图形编辑器中为该目的而保留层0。
系统不允许关闭所有的层。
使用“层...”命令设置层为激活的或非激活的。
该操作在被设置的不同层上显示或隐藏对象。
对象可通过“对象属性”被分配到某个层面上。
4．设置和改变对象属性的对话框窗口“对象属性”窗口显示所选对象、对象组的所有属性或对象类型的默认设置，可以改变或复制这些属性。
此外，在这里还可以通过设置相应属性的方法使对象动态化，并且可以与动作相链接。
“对象属性”窗口由下列条目组成：
图钉：
用来固定窗口。
吸管：
用来复制和分配属性。
对象列表：
“属性”标签和“事件”标签。
5．选项板用于创建和编辑图形对象，其功能如下：
颜色调色板：
使用鼠标分配面向对象的16种标准颜色之一，即一种基本的颜色或一种自定义的颜色。
对象选项板：
使用对象选项板选择将在图形工作空间的第一可见层面创建的对象。
0层为图形编辑器保留。
对象选项板包含“标准”和“控件”标签。
“标准”标签中可用的对象由对象组来组织。
“控件”标签提供ActiveX控件。
该标签的内容可以由用户更改。
“标准”标签：
标准对象，例如多边形、椭圆和矩形；智能对象，例如控件、OLE元素、棒图和I/O域；Windows对象，例如按钮和复选框。
样式选项板：
使用样式选项板改变选定对象的外观。
对齐选项板：
使用对齐选项板，可改变一个或多个对象的绝对位置。
改变所选择的对象相互之间的位置关系，使多个对象的高度和宽度一致。
缩放选项板：
用滚动条或按钮可设置进入工作状态的窗口的缩放因子。
当前缩放因子显示在滚动条下方。
也可以通过标准工具栏功能一步步设置缩放。
文本选项板：
使用字体选项板快速改变文本对象的字体和字体颜色以及标准对象的线颜色。
五、创建项目的步骤
第一步：
准备工作。
创建项目前应对项目的结构给出一些初步的考虑。
可从如下几个方面进行：
1．项目类型在开始创建项目前，应清楚创建的是单用户项目，还是多用户项目。
图1-5指定项目的类型
2．项目路径可将WinCC项目创建在一个单独的分区上，不要将WinCC项目放在系统分区上。
3．项目名称建议在创建项目前就确定合适的名称。
因为一旦完成项目的创建，再对项目的名称进行修改就会涉及许多步骤。
第二步：
指定项目的类型。
单击WinCC项目管理器工具栏上的
按钮，或单击“文件”菜单上的“新建”，或使用组合键“Ctrl+N”，可打开“WinCC资源管理器”对话框，如图1-5所示。
选择所需要的项目类型，并单击“确定”按钮，即打开“创建新项目”对话框，如图1-6所示。
图1-6“创建新项目”对话框
第三步：
指定项目名称和项目存放的文件夹。
在图1-6所示的“创建新项目”对话框中输入项目名称和完整的项目存放路径，然后单击“创建”按钮。
第四步：
更改项目的属性。
单击WinCC项目管理器浏览窗口中的项目名称，并在快捷菜单中选择“属性”菜单项。
打开“项目属性”对话框，如图1-7所示。
图1-7“项目属性”对话框
在“项目属性”对话框中，可修改项目的类型、修改者及版本等内容。
在“更新周期”选项卡上，可选择更新周期，并可定义五个用户周期。
用户周期的时间为可选择。
在“热键”选项卡上，可为WinCC用户登录和退出定义热键。
第五步：
更改计算机的属性。
打开“计算机属性”对话框。
在“常规”选项卡上，检查“计算机名称”输入框中是否输入了正确的计算机名称。
此名称应与Windows的计算机名称相同。
如果创建了一个多用户项目，则“计算机类型”可指示此计算机组态是服务器还是客户机。
单击“确定”按钮，关闭对话框。
如果对项目中的计算机名称进行了修改，则必须关闭再重新打开项目才能生效。
六、实验内容：
创建一个项目名称为Qckstart的项目；在图形编辑器（名称为START.pdl）中，编辑如下所示图形。
实验二WinCC变量及变量的连接
一、实验目的：
1、掌握WinCC变量的创建。
2、熟悉掌握按钮的直接连接、库元件的创建、创建和动态话I/O域、创建和动态化滚动条等。
二、WinCC变量
要在变量管理器中创建WinCC变量，首先必须组态一个与PLC的连接。
但是，不必安装硬件，安装所期望的通信驱动程序并组态期望的连接就足够了。
创建变量组与变量的具体过程如下：
图2－1创建新的驱动程序
1．安装新的驱动程序。
这可以通过鼠标右键单击变量管理器，并从弹出式菜单中选择添加驱动程序来完成，如图2－1所示。
2．选择所期望的驱动程序。
从所显示的对话框中，通过单击“打开”按钮将驱动程序插入WinCC项目中，WinCC资源管理器即可将驱动程序条目显示在变量管理器中，而不是仅显示内部变量。
例如建立S7PLC与WinCC的连接，如图2-2所示。
图2-2创建S7PLC的驱动程序
3．通过鼠标右键单击“新驱动程序”连接条目，可显示一个或几个子条目（所谓的通道单元）。
接下来就可以创建一个连接，这通过鼠标右键单击“通道单元”条目并从弹出式菜单中选择新建驱动程序连接来完成，如图2-3所示。
图2-3新建驱动程序连接
在图2-3所显示的对话框中，在常规信息标签内为连接分配一个名称。
连接参数可通过单击“属性”按钮来进行设置。
4．通过鼠标右键单击“新添加的连接”条目
，可按上面所描述的方式添加变量组或变量。
在创建WinCC变量时，除定义内部变量所需的设置外，还必须定义地址和格式调整设置，地址需要参考PLC中变量地址。
二、按钮事件的直接连接
在图形编辑器中的实现（直接连接）在图形编辑器中实现直接连接如图2-4所示。
图2-4直接连接变量
1．在变量管理器中创建一个二进制类型的变量。
例如使用BINi_varia_but_12变量。
2．在某个画面中，组态Windows对象中的“按钮”。
3．在“对象属性”对话框的“事件”→“鼠标”→“按左键”处为该按钮组态了一个直接连接。
将“源常量”设置为“1”并与“目标变量”→“BINi_varia_but_12”连接，单击确定按钮即可应用这些设置。
在“对象属性”对话框的“事件”→“鼠标”→“释放左键”处为该按钮组态另一个直接连接，但这次将“源常量”设置为“0”。
4．通过BINi_varia_but_12变量对动画进行控制。
三、创建和动态话I/O域、动态化滚动条
1．在变量管理器中创建变量，例如使用变量M。
2．在画面中对智能对象中的I/O域进行组态。
在组态对话框中设置变量M，在更新域中将默认值“2s”修改为“根据变化”，并将域类型设置为“输出”，如图2-5所示。
图2－5I/O域组态
3．在同一画面中，组态Windows对象中的“滚动条”对象。
在“对象属性”对话框的“事件”→“其他”→“对象改变”处创建一个直接连接，如图2-6所示。
图2-6滚动条对象属性
4．在直接连接对话框中，将“源对象”→“过程驱动连接程序”与“目标变量”→“变量M”相连接。
单击确定按钮即可应用这些设置。
四、实验要求及内容
建立变量名为“TankLevel”的“无符号16为数”的内部变量；创建建两个名称为“START.pdl”和“SAMPLE.pdl”的画面。
在图形编辑器中完成如图所示画面。
通过模拟测试时，滚动条由最低滑动到最高时，水塔的水变满，同时塔身上的I/O域窗口中的数字由0变到100，当点击SAMPLE按钮时，画面切换到“SAMPLE.pdl”的画面。
实验三画面组态
一、实验目的：
熟悉和掌握画面切换、显示画面窗口、操作控制权限等方法和步骤
二、画面切换的方法与步骤
通过直接连接打开画面
1．说明在画面窗口中，通过按钮及借助直接连接，可完成画面切换。
使用三个“Windows对象”选项板中的“按钮”，当将按钮按下时，即可将该按钮对应的画面显示在画面窗口中，通过按不同的按钮，即可进行画面切换。
“画面窗口”从“智能对象”选项板中选取，在画面中，所用的“静态文本”从“标准对象”选项板中选取，静态文本用于说明画面切换后画面窗口中所显示的画面的名称。
2．实现步骤
1）打开“图形编辑器”。
2）通过“文件”菜单中的“新建”菜单条目，创建一个新的画面，并通过“文件”菜单中的“另存为…”菜单条目，将其以名称pictu_5_kzz_00.pdl进行保存。
将鼠标指向新建画面，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“属性”菜单条目，打开“对象属性”对话框（见图3-1）。
如图3-1所示将“属性”标签下的“几何”部分中的“画面宽度”设置为270，“画面高度”设置为280。
3）在pictu_5_kzz_00.pdl画面中，组态一个静态文本。
鼠标点击该“静态文本”对象，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“属性”菜单条目，打开“对象属性”对话框，如图3-2所示。
将“属性”标签下的“字体”部分中的“粗体”设置为“是”，将“文本”的默认内容从静态列中删除，这样可以避免建立画面时输出不正确的文本。
图3-1新建画面对象属性对话框图3-2静态文本对象属性对话框
因“静态文本”中显示的是“画面窗口”中所显示的画面的名称，随着画面的切换，其所显示的名称也将随着改变。
欲达到此目的，可在“静态文本”中使用C动作，该C动作把当前画面名称作为返回值返回。
作用于C动作的触发器，使用默认周期1小时（低系统负载，不需任何修改）。
在本例中，建立C动作的过程如图3-2所示，选取“字体”条目下的“文本”属性，指向该属性的“动态”列，单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“C动作…”菜单条目，然后在弹出的界面中输入、编译C动作程序段。
静态文本的C动作程序段如下：
#include＂apdefap,h＂
char*_nain（char*lpszpictureName,char*lpszobjectName,char*lpszPropertyName）
{
Char*name=lpszPictureName;
Char*pdest;
intch=＂:
＂;
//checkifpicturepathcontainschar
Pdest=strrchr（lpszPicureName,ch）;
//readonlypicturenamewithoutpath
If（pdest==NULL）returnlpszPictureName;
else{
name=strcpy（name,strrchr（name,ch）+1）;
returnname;
}//else
}
4）在pictu_5_kzz_00.pdl画面中，组态全局库中的“反应器6”对象作为所要显示的信息。
组态的方法为：
首先通过“查看”菜单中的“库”菜单条目或通过工具栏上的
按钮打开库浏览，如图3-3所示；然后将“反应器6”对象拖到画面适当位置，即完成组态。
图3-3库浏览
5）组态两个以上用于画面切换的画面，简便的方法可通过利用“文件”菜单中的“另存为…”菜单条目完成。
一个画面名称为“pictu_5_kzz_01.pdl”，另一个画面名称为“pictu_5_kzz_02.pdl”。
在这两个画面中分别组态期望显示的内容。
画面名称显示在静态文本中，画面切换时不需要改变静态文本对象。
6）通过“文件”菜单中的“新建”菜单条目，创建一个新的画面，在该画面中，组态一个画面窗口。
修改画面窗口的尺寸，使其大小与先前创建的画面的大小一致。
为了使窗口在运行系统中带边框显示，可将“画面窗口”的“边框”属性设置为“是”。
7）在同一画面中，组态一个按钮。
打开“按钮”的“对象属性”窗口，在窗口中选取
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