三維力控® ForceControl工控組態(tài)軟件是一個(gè)基于Windows環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、處理和控制軟件包。利用該組態(tài)軟件提供的工具，通過簡單形象的組態(tài)工作，即可構(gòu)成所需的軟件功能，它正以其便捷的軟件開發(fā)性能、易維護(hù)性和較低的開發(fā)費(fèi)用而成為國內(nèi)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主流軟件。 一、組態(tài)軟件功能分析 (1)DRAW功能強(qiáng)大的人機(jī)界面組態(tài)工具。豐富的畫面顯示組態(tài)功能組態(tài)軟件提供給用戶豐富強(qiáng)大的繪圖編輯、動(dòng)畫連接和腳本工具。DRAW是集成的開發(fā)環(huán)境，它使用面向?qū)ο蟮膱D形對(duì)象創(chuàng)建動(dòng)畫式顯示窗口，同時(shí)它還為開發(fā)者提供了大量常用的工業(yè)設(shè)備圖符、儀表圖符、趨勢圖、歷史曲線、報(bào)警對(duì)象等功能，它使用面向?qū)ο蟮膱D形對(duì)象創(chuàng)建動(dòng)畫式顯示窗口。這些窗口的數(shù)據(jù)，圖形顯示可以來自過程I/O或Microsoft Windows第三方應(yīng)用程序。 (2)VIEW高可靠、快速的圖形界面運(yùn)行系統(tǒng)。VIEW用來運(yùn)行由DRAW創(chuàng)建的圖形窗口，支持的畫面數(shù)量不受限制，數(shù)據(jù)刷新速度快于5ms。軟件提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字模型庫和控制功能庫，滿足用戶所需的測控要求，能夠?qū)y控信息進(jìn)行記錄存儲(chǔ)、顯示計(jì)算、分析、打印，界面操作靈活方便，為保證數(shù)據(jù)安全性，還設(shè)有口令保護(hù)功能。 (3)DB先進(jìn)的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。DB是整個(gè)系統(tǒng)的核心、構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它負(fù)責(zé)整個(gè)力控®應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)示處理。DB與DRAW構(gòu)成服務(wù)器/客戶機(jī)模式，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的DB通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序可以構(gòu)建成復(fù)雜的分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。單機(jī)數(shù)據(jù)處理能力超過1萬點(diǎn)，歷史數(shù)據(jù)可以保存10年以上，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力超過5萬點(diǎn)。 (4)I/O Server即I/O驅(qū)動(dòng)程序。I/O Server完成與各種檢測、控制設(shè)備的通信，負(fù)責(zé)從過程I/O設(shè)備讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)將來自圖形界面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的控制命令寫入I/O設(shè)備。DB與I/O Server構(gòu)成服務(wù)器/客戶計(jì)算模式。I/O Server由很多單體程序構(gòu)成，每個(gè)單體程序能夠完成特定設(shè)備的通信功能，支持大多數(shù)主流控制設(shè)備生產(chǎn)商所提供的硬件。 (5)NetClient和NetServer高性能的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)程序。在NetClient和NetServer內(nèi)部采用的TCP/IP通信協(xié)議，它保證用戶可以充分利用Intranet或Internet的網(wǎng)絡(luò)資源，保證數(shù)據(jù)刷新速度快于5ms，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力超過5萬點(diǎn)。 二、三維力控®Force Control組態(tài)軟件在大慶管修廠鉆桿磨擦焊生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 依據(jù)上述對(duì)組態(tài)軟件的功能分析，結(jié)合鉆桿磨擦焊生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇了三維力控®組態(tài)軟件作為此工控系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件。基于以上考慮其數(shù)據(jù)采集和控制器件采用日本OMRON CQM1H系列PLC、宇光溫控儀、美國RETEC測溫儀和日本TOSHIBA變頻器；網(wǎng)絡(luò)連接采用RS485總線傳輸，連接距離1.5公里，通信速率9600波特率；計(jì)算機(jī)采用研華工控機(jī)1GHz、256M內(nèi)存、30G硬盤、20寸菲利浦大屏幕顯示器；通訊適配器采用RS232C/RS484 RS422信號(hào)轉(zhuǎn)換適配器。 本生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)為單機(jī)集中式控制系統(tǒng)，今后還可以通過電話撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)或Intranet把工控機(jī)連接到各管理部門工作站上，以實(shí)現(xiàn)集中式管理。在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到：如果工控機(jī)出現(xiàn)故障不能工作，操作員可以在生產(chǎn)線現(xiàn)場對(duì)每一條生產(chǎn)線進(jìn)行控制，回到傳統(tǒng)的手動(dòng)控制方式。 整個(gè)工控系統(tǒng)硬件控制模式如下圖。 1、 磨擦焊生產(chǎn)線概況與監(jiān)控要求 ⑴生產(chǎn)概況：磨擦焊生產(chǎn)共有三條，退火生產(chǎn)線、淬火生產(chǎn)線和回火生產(chǎn)線。控制系統(tǒng)基本的分布情況是：退火定位信號(hào)2點(diǎn)、上料信號(hào)1點(diǎn)、中頻感應(yīng)圈溫度信號(hào)1點(diǎn)；淬火定位信號(hào)4點(diǎn)、上料信號(hào)1點(diǎn)、中頻感應(yīng)圈溫度信號(hào)1點(diǎn)；回火定位信號(hào)2點(diǎn)、上料信號(hào)1點(diǎn)、中頻感應(yīng)圈溫度信號(hào)1點(diǎn)。 ⑵監(jiān)控要求：監(jiān)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求。 ①信號(hào)采集：信號(hào)采集包括對(duì)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號(hào)的采集和對(duì)中頻感應(yīng)圈溫度信號(hào)等非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號(hào)的采集。 ②監(jiān)控操作：監(jiān)控操作包括操作控制、參數(shù)設(shè)定等。 ③動(dòng)態(tài)顯示：包括動(dòng)態(tài)流程圖顯示、報(bào)警顯示、實(shí)時(shí)溫度曲線顯示等。 ④操作畫面：通過畫面操作可查詢與管理生產(chǎn)系統(tǒng)，如打印實(shí)時(shí)報(bào)表和歷史報(bào)表，并可任意設(shè)定打印的歷史報(bào)表的時(shí)刻。 ⑤系統(tǒng)具備可擴(kuò)展性。 2、軟件設(shè)計(jì) 根據(jù)生產(chǎn)線的實(shí)際情況和監(jiān)控要求，此工控系統(tǒng)共組態(tài)DI（數(shù)字量輸入）36路；DO（數(shù)字量輸出）32路；AI（模擬量輸入）16路；AO（模擬量輸出）3路。應(yīng)用系統(tǒng)主要開發(fā)了24個(gè)顯示畫面，畫面內(nèi)容豐富，包括了如模擬表盤、數(shù)字表、趨勢圖、總貌圖、歷史曲線、實(shí)時(shí)溫度曲線、歷史報(bào)警、生產(chǎn)流程圖、生產(chǎn)報(bào)表和在線幫助等十多種顯示組件。在系統(tǒng)中采用了兩種方法來處理輸入/輸出量的控制：一是不需要控制，數(shù)據(jù)從現(xiàn)場采集到工控機(jī)后，可以直接在顯示器顯示；二是需要進(jìn)行判斷、計(jì)算的各種參數(shù)和變量，需要經(jīng)過相應(yīng)模塊的計(jì)算、判斷、編程，然后再進(jìn)行顯示、輸出和控制。 ⑴數(shù)字量信號(hào)：現(xiàn)場電磁閥及報(bào)警信號(hào)的檢測采用CQM1H系列PLC完成，力控®I/O驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)完成PLC數(shù)據(jù)的讀／寫操作。 ⑵模擬量信號(hào)：中頻感應(yīng)圈溫度信號(hào)由美國RETEC測溫儀采集后送往宇光溫控儀，溫控儀將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)再采用RS485與上位機(jī)中的力控®軟件通信由其處理采集到的信號(hào)，將其測量值與上限報(bào)警值相比較據(jù)此產(chǎn)生超溫報(bào)警信號(hào)，并在顯示器上顯示。 ⑶智能通信傳送：由于一臺(tái)上位機(jī)同時(shí)監(jiān)控三條生產(chǎn)線，所以必須對(duì)各條生產(chǎn)線的PLC及溫控儀等控制設(shè)備加以區(qū)分。本系統(tǒng)中將不同的PLC及溫控儀賦以不同的站點(diǎn)號(hào)來加以區(qū)分。 ⑷顯示畫面：根據(jù)工藝提出的生產(chǎn)要求，力控®軟件操作畫面的設(shè)計(jì)采用主菜單的形式。并且在每幅畫面中分別有按鈕進(jìn)行切換，畫面包括主菜單、動(dòng)態(tài)流程圖及溫控曲線畫面、報(bào)表畫面、報(bào)警畫面、歷史數(shù)據(jù)查詢畫面等。 在流程圖畫面中（如下圖），根據(jù)流程圖當(dāng)前批示顏色和閃爍狀態(tài)可以確定現(xiàn)場各條生產(chǎn)線此時(shí)所處的工作狀態(tài)。例如：退火流程圖監(jiān)控下的圓形回退指示塊此時(shí)顯示為紅色且在不斷閃爍，這說明淬火生產(chǎn)線上的鉆桿當(dāng)前正處于回退的操作中。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常報(bào)警時(shí)，實(shí)時(shí)報(bào)警畫面自動(dòng)彈出（如下圖），并且在畫面右上方的報(bào)警指示燈在不斷閃爍，同時(shí)上位機(jī)發(fā)出報(bào)警鈴聲，以警告操作者。根據(jù)報(bào)警顯示畫面中給出的異常位號(hào)和注釋，可以判斷出是哪部分出現(xiàn)了異常和異常情況的類型。 通過點(diǎn)擊歷史報(bào)警按鈕，還可以查詢過去曾經(jīng)發(fā)生過的所有報(bào)警情況。 ⑸DDE動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)鏈接（客戶程序和服務(wù)器程序之間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)通信方式）：服務(wù)器方檢測數(shù)據(jù)變化，當(dāng)數(shù)據(jù)一旦發(fā)生變化則服務(wù)器方自動(dòng)將變化過的數(shù)據(jù)發(fā)向客戶方面而不需客戶方的請(qǐng)求。在組態(tài)應(yīng)用程序時(shí)需要給出DDE的定義，包括服務(wù)（Service）和主題（Topic）。服務(wù)就是服務(wù)器程序的名字，本程序中為EXCEL；主題就是服務(wù)器程序提供服務(wù)名，即EXCEL的各個(gè)工作表。 3、系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行情況 應(yīng)用腳本程序編制時(shí)，一定要考慮通信的速度。如果不停地循環(huán)地向控制器（PLC）下置數(shù)據(jù)，會(huì)影響數(shù)據(jù)采集速度。因此，向PLC發(fā)送控制命令的程序動(dòng)作應(yīng)該盡量放在數(shù)據(jù)改變腳本中執(zhí)行。 根據(jù)不同的設(shè)備可以反復(fù)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)的配置，使之達(dá)到最佳工作狀態(tài)，因?yàn)椴煌脑O(shè)備對(duì)采集速率有不同的要求。重要的控制功能由穩(wěn)定可靠的PLC去完成，這樣當(dāng)上位機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)就不會(huì)影響現(xiàn)場控制，做到危險(xiǎn)分散、集中控制。 經(jīng)過近二年的實(shí)際應(yīng)用，結(jié)果表明：大慶管修廠磨擦焊車間自從鉆桿磨擦焊生產(chǎn)線微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)投入使用以后，大大地提高了勞動(dòng)效率、產(chǎn)品合格率，而且降低了工作強(qiáng)度、簡化了操作和維修、降低了生產(chǎn)費(fèi)用、車間的經(jīng)濟(jì)效益得到了顯著的提高。 三、結(jié)束語 目前，在我國大多數(shù)工業(yè)企業(yè)中對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)管理調(diào)度的要求日益迫切，因此組態(tài)軟件得到了迅速發(fā)展，代表產(chǎn)品有組態(tài)王、Intouch、Fix、力控、Genie以及Siemens公司組態(tài)軟件等。開發(fā)人員可根據(jù)具體的控制系統(tǒng)、控制對(duì)象和用戶的具體要求選用合適的組態(tài)軟件。 參考文獻(xiàn) 1、《監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用》 清華大學(xué)出版社 2001 2、《微機(jī)接口技術(shù)》邵時(shí)主編 清華大學(xué)出版社 2004 3、《過程控制系統(tǒng)》涂植項(xiàng)、朱麟章 機(jī)械工業(yè)出版 1987