基于组态王的液体混合监控系统的设计

薛珊珊　孙永华　李国琳

摘要：介绍了利用组态王软件开发的液体混合监控系统，本系统可以实现实时数据的采集和历史数据的查询及动态显示系统运行情况等功能，有助于学生加深对系统设计的理解和提高对组态王软件的感性认识。

关键词：组态王;液体混合;数据采集

0  引言

组态王软件是一种通用的工业监控软件，它将过程控制设计、现场操作及工厂资源管理融为一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用及信息交流汇集在一起，实现最优化管理[1]。组态王软件适应性很强，可以用在企业各个层次以及工控环节中不同的位置，极大地提高了生产效率;利用组态王软件能快速并且灵活地搭建实时监控系统，可以对现场大量数据及时进行分析，在减少原料成本的基础上实现生产过程的优化。在教学中，利用组态王软件可以让学生观察到完整的生产制造控制过程，能极大地调动学生的积极性和创造性。

1  液体混合监控系统设计

在机械、电气、制造等行业中，工作现场粉尘、气味、噪音污染非常严重，对人的身体健康有极大的危害，所以设计该系统，帮助一些企业实现多种液体混合的自动控制。该液体混合监控系统包括液体混合系统、报警信息、实时趋势曲线和历史趋势曲线四部分。

1.1 液体混合系统画面的设计

通过组态王的工程浏览器新建画面，命名为液体混合系统，利用工具箱中形状、按钮、调色板、图库管理器、立体管道等绘制该系统中的各个部分，并进行连接，制作好的画面如图1所示。

1.2 设备连接和定义变量

在实际运行的过程中，下位机和程序之间发送和接收数据是由I/O设备负责的，为了方便画面程序的调试，组态王中的仿真I/O设备，可以模拟下位机向画面程序提供数据。本项目就是采用组态王提供的三菱PLC设备，型号为FX2N-485，通过向导即可连接好设备。

数据库是组态王最核心的部分，在运行系统运行时，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，所有的这一切都是以实时数据库为核心，所以说数据库是联系上位机和外部设备的桥梁[2]。在工程浏览器左侧的目录树中选择“数据词典”，就可以使用数据库中的变量或者新建变量，本项目所需要的变量如图2所示。

1.3 建立动画连接

主画面中液位的升降、搅拌器的旋转、液位值的实时显示等等都需要“动”起来，那么将画面的图素与数据库变量建立对应关系的过程就叫做建立动画连接。本项目中反应器中液体需要设置填充动画连接如图3所示，启动按钮需要编辑按下时的命令语言连接如图4所示。

1.4 编写画面命令语言

画面命令语言就是决定画面是否显示或怎样显示的命令语言程序，打开画面，在“编辑”菜单下选择“画面属性”，单击“命令语言”按钮，在弹出的编辑器中进行命令语言的编写。该系统自动控制的流程图如图5所示，部分命令语言如图6所示。

2  运行与调试

将所有画面都全部保存后，选择文件菜单中的切换到view进入运行系统界面。

3  数据采集

系统运行的过程中，可以对实时数据进行采集，也可以对历史数据进行存储，这两部分数据在画面中除了以值输出的方式和以报表显示外，还可以以曲线形式显示。

3.1 监控液位实时高度

系统启动时A液体阀门打开，液位上升，当液位超过液位B时，A液体阀门关闭，同时B液体阀门打开，液位上升，当液位超过液位C时B液体阀门关闭，同时搅拌器开始搅拌，如图7所示，直至液位值达到最大时停止上升。

3.2 采集报警信息

当系统液位大于450时Y1报警灯闪烁，当液位小于100时Y2报警灯闪烁，所有报警信息可在系统运行中记录下来，如图8所示。

3.3 实时趋势曲线和历史趋势曲线

在系统运行过程中，液位值随时间一直在变化，可以采用组态王中趋势曲线来记录数据变量的变化。趋势曲线分实时趋势曲线和历史趋势曲线，趋势曲线中横轴代表时间，纵轴代表变量的数值或量比。

实时趋势曲线可以随着时间变化自动卷动，但时间轴不能回卷，图9为系统液位的实时趋势曲线。传统实验无法查询已经做过的实验中的历史数据的，组态王提供的历史趋势曲线可以查询数据的历史记录，克服了传统实验的缺点，图10为系统液位的历史趋势曲线。

4  结论

本文研究了基于组态王软件开发的液體混合监控系统的设计。本系统的设计与传统实验相比具有以下优点：全部功能都可以通过组态王软件来实现，仅仅用计算机就可以完成任务，实验室采购仪器的费用大大减少;组态王软件的操作简单，易于控制，学生学习起来不费劲，输入数据的修改灵活方便，可以多次进行重复实验;可以对实验中的历史数据进行查询、浏览，便于前后数据的比较分析;通过组态王软件可以将“抽象”变“形象”，曲线图表可以将系统的运行状态更生动更直观的显示出来，学生理解起来更简单。综上，通过组态王软件进行实验教学具有一定的研究意义。

参考文献：

[1]石敬波，迟颖.工业组态控制技术实例教程[M].北京：电子工业出版社，2017.

[2]张玲霞，李学军，李杰.基于组态王的液位控制系统仿真实验[J].长春大学学报，2010（04）：65-68.

[3]左华山，张立恒，薛建高.基于PLC和组态王的气顶液制动系统实训平台的设计[J].内燃机与配件，2017（21）：26-27.

课题项目：山东劳动职业技术学院院级课题（项目编号：2018RW12）。

作者简介：薛珊珊（1989-），女，山东济南人，硕士研究生，助教，研究方向为高校电气控制。