監(jiān)控組態(tài)軟件仿真教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)

邢婭莉 胡光雄 李謙

摘? 要：針對(duì)高職《監(jiān)控組態(tài)軟件技術(shù)》課程知識(shí)點(diǎn)零散、實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的特點(diǎn)，利用力控Forcecontrol組態(tài)軟件設(shè)計(jì)了組態(tài)軟件仿真教學(xué)系統(tǒng)，以單容水箱液位控制為研究對(duì)象，融合了監(jiān)控界面制作、腳本程序設(shè)計(jì)、趨勢(shì)曲線與專家報(bào)表、報(bào)警事件管理、用戶管理等知識(shí)點(diǎn)，將抽象的內(nèi)容具體化。實(shí)踐證明，系統(tǒng)為監(jiān)控組態(tài)軟件教學(xué)的有效輔助工具。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控組態(tài)軟件;仿真;教學(xué)

中圖分類號(hào)：TM764? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）06-0039-02

引言

近幾年，提出的德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略、“中國制造2025”規(guī)劃都表明集制造、信息、網(wǎng)絡(luò)和人工智能技術(shù)的智能制造業(yè)無疑是未來工業(yè)的發(fā)展方向[1-3]。監(jiān)控組態(tài)軟件作為工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)監(jiān)控層的專用軟件，負(fù)責(zé)對(duì)下集中管理控制層，向上連接管理層，與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，為現(xiàn)場(chǎng)制造、信息技術(shù)等軟硬件集成和深度融合提供了可能，是實(shí)現(xiàn)高效、高品質(zhì)、節(jié)能和可靠的智能制造的工具，得到廣泛應(yīng)用[4-5]。

為了進(jìn)一步適應(yīng)新時(shí)期技術(shù)技能人才需求，本文開發(fā)了典型的液體混合自動(dòng)控制系統(tǒng)，融入《監(jiān)控組態(tài)軟件技術(shù)》課程的重要知識(shí)和概念，將離散的知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化，直觀展示監(jiān)控組態(tài)軟件數(shù)據(jù)的收集、分析、控制、統(tǒng)計(jì)、管理能功能，可以根據(jù)不同需要，修改運(yùn)行參數(shù)，通過觀察控制對(duì)象或系統(tǒng)輸出變化，使學(xué)生對(duì)自動(dòng)化、柔性化、個(gè)性化等智能化生產(chǎn)方式加深認(rèn)識(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣，有效促進(jìn)理論知識(shí)和綜合素質(zhì)的提升。

1 系統(tǒng)功能分析

本系統(tǒng)利用力控Forcecontrol組態(tài)軟件創(chuàng)建，圍繞典型控制對(duì)象單容水箱混合液位控制展開。主要控制過程為：按下注液按鈕，入口閥1打開，向水箱注入A液體，（此時(shí)入口閥2、出水閥均關(guān)閉），水箱液位不斷增加，直至30后停止注液，入口閥門1自動(dòng)關(guān)閉;入口閥2打開，向水箱注入B液體，（此時(shí)入口閥1、出水閥均關(guān)閉），水箱液位不斷增加，直至60后停止注液，入口閥門2自動(dòng)關(guān)閉;設(shè)置好攪拌時(shí)間后，按下攪拌按鈕后，攪拌器運(yùn)行，并倒計(jì)時(shí)，直至設(shè)置時(shí)間后自動(dòng)停止。按下排液按鈕后，出口閥打開，入水閥1、2均關(guān)閉，攪拌均勻的液體排出，水箱里的水位逐漸下降，直到水位降為0，關(guān)閉出口閥，一個(gè)工作周期結(jié)束。在運(yùn)行的過程中，可隨時(shí)停止按鈕，出口閥、入水閥同時(shí)關(guān)閉，水箱里的水位保持不變。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)控制界面

系統(tǒng)共包含“操作界面”、“趨勢(shì)曲線”、“專家報(bào)表”“報(bào)警事件”“用戶管理”等5個(gè)子系統(tǒng)。可實(shí)現(xiàn)：（1）查看系統(tǒng)結(jié)構(gòu);（2）可根據(jù)需要自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行;（3）實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀況;（4）實(shí)時(shí)顯示液位運(yùn)行數(shù)據(jù);（5）可根據(jù)實(shí)際需要來改變攪拌時(shí)間，保證節(jié)能、高效;（6）可查詢歷史報(bào)警信息;（7）可查詢各用戶登錄，注銷，控制方式切換，系統(tǒng)管理員可查詢用戶具體操作內(nèi)容等歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行事件管理;（8）可設(shè)置設(shè)備日常運(yùn)行參數(shù);（9）可自動(dòng)生成、導(dǎo)出各類專家報(bào)表，并根據(jù)需要打印;（10）可繪制液位實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線;（11）系統(tǒng)提供了3個(gè)級(jí)別的用戶操作權(quán)限，進(jìn)行用戶管理;（12）系統(tǒng)可通過WEB瀏覽實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制。

系統(tǒng)各界面如圖1-5所示。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)組態(tài)

完成系統(tǒng)各個(gè)控制界面后，進(jìn)行數(shù)據(jù)組態(tài)，系統(tǒng)才能通過數(shù)據(jù)庫變量和I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控和管理。本系統(tǒng)共創(chuàng)建各數(shù)據(jù)點(diǎn)7個(gè)，及中間變量若干，各個(gè)點(diǎn)名及設(shè)置情況如圖6所示。

2.3 編制腳本程序

仿真系統(tǒng)控制功能，需根據(jù)系統(tǒng)要求編寫相應(yīng)腳本程序。以系統(tǒng)注液環(huán)節(jié)及后臺(tái)定時(shí)器控制攪拌器為例，利用系統(tǒng)提供的IF-then選擇結(jié)構(gòu)，編寫其相應(yīng)腳本程序如下所示。

3 結(jié)束語

本仿真教學(xué)系統(tǒng)，界面友好，便于開發(fā)，可突破實(shí)踐教學(xué)條件的限制，改善教學(xué)效果。實(shí)踐表明：學(xué)生通過參與仿真控制，觀察系統(tǒng)控制過程及控制效果，增加了學(xué)習(xí)興趣，加深了對(duì)抽象知識(shí)的理解，并提高了用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅建中.智能制造裝備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].機(jī)電工程，2014，31（8）：959-962.

[2]周靜.“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略對(duì)職業(yè)教育的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)[J].職業(yè)與教育，2017（2）：16-17.

[3]張曙.工業(yè)4.0和智能制造[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2014，43（8）：1-5.

[4]邢婭莉.高職電氣專業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件技術(shù)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].科教導(dǎo)刊，2014（03）：119-120.

[5]寧毅，陳顯軍，陳金龍.組態(tài)軟件技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2018（8）：208-209.