本书内容分两部分: 一部分是现场总线技术,介绍现场总线的基本概念、典型现场总线控制技术,重点介绍PROFIBUS现场总线控制技术,包括PROFIBUS的三种类型、通信协议、实现方法、安装接线、标准的认证与测试技术。另一部分是组态软件应用,以组态王软件为例,详细介绍它的组成及使用方法,包括工程管理器与工程浏览器的使用、变量的定义和管理、I/O设备管理、图形画面与动画连接、趋势曲线和其他曲线、报警和事件系统、命令语言、组态王运行系统、组态王信息窗口、图库、控件、系统安全管理、报表系统、组态王历史库,最后介绍组态王软件的典型应用和PROFIBUS水位自动控制系统实训。
本书将PROFIBUS现场总线控制技术和组态软件应用放到一起进行介绍,这两项技术是一个自动控制系统所不可缺少的。另外,本书为适应高职院校的“项目”教学,在最后两章以课题的形式介绍了15个模拟课题和一个实际课题的组态编程方法。通过本书的学习,读者能更快、更好地掌握这两项技术,并且将其应用到工业生产的实际中。
本书可作为高职高专电气自动化、生产过程自动化、自动控制技术等专业的教材,也可作为现场总线控制技术与组态软件应用系统设计、应用技术开发人员的培训教材。
为适应全面提高高等职业教育教学质量和培养面向生产、建设、服务、管理第一线需要的高技能人才的要求,我们根据高等职业技术学院“现场总线技术与组态软件应用”教学大纲的要求,组织编写了这本教材。
本书的特点如下。
1. 知识新
现场总线技术是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的应用和发展,在自控领域掀起了新一轮革命。它已成为自动化技术发展的原动力,它融合PLC、DCS技术构成的全集成自动化系统以及信息网络技术,将成为21世纪自动化技术发展的主流。
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件,是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,具有灵活多样的组态方式(而不是编程方式)。它能够提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法,其预设置的各种模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能。
2. 教学模式新
采用项目教学法,即采用教材配套资源中的习题、项目训练、综合练习和自动控制系统实训展开教学(可登录清华大学出版社网站www.tup.com.cn下载得到),便于学生学习和掌握这门新技术。本书的教学时数为60~80学时。
现场总线与组态软件应用技术是现在自动控制系统应用发展中的新技术,并且应用越来越广泛。编写本书的目的是向读者介绍现场总线与组态软件应用的基本理论和基本技能,以在系统应用、产品开发方面对读者起到一些积极的促进作用。
全书共分两部分。第1部分为现场总线技术。第1章介绍现场总线控制技术的基本概念,第2、3章介绍PROFIBUS现场总线控制技术及其实现方法、安装接线。第2部分为组态软件应用。第4、5章介绍组态王工程管理器和工程浏览器的使用方法,第6~8章介绍变量的定义和管理、I/O设备管理、图形画面与动画连接,第9~18章分别介绍趋势曲线和其他曲线、报警和事件系统、命令语言、组态王运行系统、组态王信息窗口、图库、控件、系统安全管理、报表系统和组态王历史库,第19章为组态王软件综合训练,第20章是PROFIBUS水位自动控制系统实训。
本书第1~8章以及第20章由辽宁机电职业技术学院周兵老师编写,第9~19章由辽宁机电职业技术学院林锦实老师编写。本书在编写过程中得到辽宁机电职业技术学院领导的关心和大力支持,在此向他们表示真挚的感谢!
由于编者的水平有限,并且现场总线与组态软件应用技术是不断发展的新技术,书中的缺点和不足在所难免,恳请读者批评指正。
编者
2008年5月
第1部分现场总线技术
第1章现场总线控制技术
1.1现场总线控制技术概述
1.1.1自动控制系统的发展过程
1.1.2什么是现场总线控制技术
1.1.3现场总线控制技术的国际标准
1.1.4现场总线控制技术的特点
1.2典型现场总线控制技术
1.2.1PROFIBUS现场总线控制技术
1.2.2基金会现场总线控制技术(FF)
1.2.3LonWorks现场总线控制技术
1.2.4CAN现场总线控制技术
1.2.5HART协议
1.3现场总线控制技术的应用情况
1.3.1现场总线控制技术在我国的应用情况
1.3.2我国现场总线控制技术的标准情况
1.3.3与现场总线控制技术相关的网站
小结
习题
第2章PROFIBUS现场总线控制技术
2.1PROFIBUS现场总线控制技术概述
2.1.1PROFIBUS基本特性
2.1.2PROFIBUSDP
2.1.3PROFIBUSPA
2.1.4PROFIBUSFMS
2.2PROFIBUS通信协议
2.2.1PROFIBUS与ISO/OSI参考模型
2.2.2PROFIBUS系统配置
2.2.3应用PROFIBUS时应考虑的问题
小结
习题
现场总线技术与组态软件应用
目录
第3章PROFIBUS实现方法及安装接线
3.1PROFIBUS实现方法
3.1.1单片机+软件解决方案
3.1.2使用PROFIBUS通信专用ASIC芯片
3.1.3应用总线桥技术的解决方案
3.1.4三种方案的比较
3.2PROFIBUS安装接线
3.3PROFIBUS技术标准认证、测试
3.3.1PROFIBUS组织情况
3.3.2为什么要做PROFIBUS产品测试与认证
3.3.3测试与认证对产品技术发展的重要性及给产品
开发商带来的利益
3.3.4PROFIBUSDP从站的主要测试内容
小结
习题
第2部分组态软件应用
第4章工程管理器
4.1组态王软件的特点
4.2工程管理器介绍
4.3新建工程
4.4添加一个已有的组态王工程
4.5搜索一些已有的组态王工程
4.6设置一个工程为当前工程
4.7修改当前工程的属性
4.8清除当前不需要显示的工程
4.9工程备份和恢复
4.9.1工程备份
4.9.2工程恢复
4.10工程删除
小结
习题
第5章工程浏览器
5.1工程浏览器介绍
5.2新建一个画面
5.3查找一个画面
5.4组态王画面开发系统菜单详解
5.4.1“文件”菜单
5.4.2“编辑”菜单
5.4.3“排列”菜单
5.4.4“工具”菜单
5.4.5“图库”菜单
5.4.6“画面”菜单
5.4.7“帮助”菜单
小结
习题
第6章变量的定义和管理
6.1变量的类型
6.1.1基本变量类型
6.1.2变量的数据类型
6.1.3特殊变量类型
6.2基本变量的定义
6.3I/O变量的转换方式
6.3.1线性转换方式
6.3.2开方转换方式
6.3.3非线性表转换方式
6.3.4累计转换方式
6.4变量管理工具一
6.4.1如何建立变量组
6.4.2如何在变量组中增加变量
6.4.3如何在变量组中删除变量
6.4.4如何删除变量组
6.5变量管理工具二
6.5.1数据词典导出到Excel中
6.5.2从Excel中导入数据词典
6.5.3如何获取变量使用情况信息和删除变量
6.5.4变量属性修改和变量替换
6.6自定义变量
小结
习题
第7章I/O设备管理
7.1设备管理
7.1.1组态王逻辑设备
7.1.2组态王逻辑设备的分类
7.1.3如何定义I/O设备
7.2组态王提供的模拟设备——仿真PLC
7.2.1仿真PLC的定义
7.2.2仿真PLC的寄存器
7.3组态王提供的通信的其他特殊服务
7.3.1开发环境下的设备通信测试
7.3.2如何在运行系统中判断和控制设备通信状态
小结
习题
第8章图形画面与动画连接
8.1动画连接概述
8.1.1连接概述
8.1.2“动画连接”对话框
8.2通用控制项目
8.2.1图形编辑工具箱
8.2.2变量浏览器的使用
8.2.3表达式和运算符
8.3动画连接详解
8.3.1线属性连接
8.3.2填充属性连接
8.3.3文本色连接
8.3.4水平移动连接
8.3.5垂直移动连接
8.3.6缩放连接
8.3.7旋转连接
8.3.8填充连接
8.3.9模拟值输出连接
8.3.10离散值输出连接
8.3.11字符串输出连接
8.3.12模拟值输入连接
8.3.13离散值输入连接
8.3.14字符串输入连接
8.3.15闪烁连接
8.3.16隐含连接
8.3.17水平滑动杆输入连接
8.3.18垂直滑动杆输入连接
8.3.19动画连接命令语言
8.4动画连接向导的使用
8.4.1水平移动动画连接向导
8.4.2垂直移动动画连接向导
8.4.3滑动杆输入动画连接向导
8.4.4旋转动画连接向导
小结
习题
第9章趋势曲线和其他曲线
9.1曲线的一般介绍
9.2实时趋势曲线
9.2.1实时趋势曲线的定义
9.2.2实时趋势曲线对话框
9.2.3为实时趋势曲线建立“笔”
9.3历史趋势曲线
9.3.1历史趋势曲线的定义
9.3.2与历史趋势曲线有关的其他必要设置
9.3.3通用历史趋势曲线
9.3.4历史趋势曲线控件
9.3.5个性化历史趋势曲线
9.4温控曲线
9.4.1在画面上放置温控曲线
9.4.2温控曲线属性设置
9.5XY曲线
9.5.1在画面上创建XY曲线
9.5.2XY曲线属性设置
小结
习题
第10章报警和事件系统
10.1关于报警和事件
10.2报警组的定义
10.3定义变量的报警属性
10.3.1通用报警属性的功能
10.3.2模拟量的报警类型
10.3.3离散型变量的报警
10.4事件类型及使用方法
10.4.1操作事件
10.4.2用户登录事件
10.4.3应用程序事件
10.4.4工作站事件
10.5记录、显示报警
10.5.1报警输出显示: 报警窗口
10.5.2报警记录输出一: 文件输出
10.5.3报警记录输出二: 数据库
10.5.4报警记录输出三: 实时打印输出
10.6报警相关的函数和变量的报警域
10.6.1“瘙嚜新报警”变量的使用
10.6.2报警相关的函数
10.6.3变量的报警域
小结
习题
第11章命令语言
11.1命令语言类型
11.1.1应用程序命令语言
11.1.2数据改变命令语言
11.1.3事件命令语言
11.1.4热键命令语言
11.1.5用户自定义函数
11.1.6画面命令语言
11.1.7动画连接命令语言
11.2命令语言语法
11.2.1运算符
11.2.2赋值语句
11.2.3If...Else语句
11.2.4While()语句
11.2.5命令语言的注释方法
11.3命令语言执行中变量值的跟踪
11.4在命令语言中使用自定义变量
11.5命令语言函数
小结
习题
第12章组态王运行系统
12.1配置运行系统
12.2运行系统菜单
12.2.1“画面”菜单
12.2.2“特殊”菜单
12.2.3“调试”菜单
12.2.4“导航”菜单
12.2.5“关于”菜单
小结
习题
第13章组态王信息窗口
13.1从信息窗口中获取信息
13.2保存信息窗口中的信息
13.2.1设置保存路径
13.2.2设置保存参数
13.3查看历史存储信息
13.4打印信息窗口中的信息
13.5信息窗口其他菜单的使用
小结
习题
第14章图库
14.1图库概述
14.2认识图库精灵
14.3创建图库精灵
14.4使用图库精灵
14.5管理图库
14.5.1“文件”菜单
14.5.2“编辑”菜单
14.5.3工具条
14.6将图库精灵转换成普通图素
14.7图库开发包
小结
习题
第15章控件
15.1控件简介
15.2组态王内置控件
15.2.1立体棒图控件
15.2.2温度曲线控件
15.2.3XY曲线控件
15.2.4列表框和组合框控件
15.2.5复选框控件
15.2.6编辑框控件
15.2.7单选按钮控件
15.2.8超级文本显示控件
小结
习题
第16章系统安全管理
16.1组态王开发系统安全管理
16.2组态王运行系统安全管理
16.2.1安全管理配置
16.2.2运行时登录用户
16.2.3运行时重新设置口令和权限
小结
习题
第17章报表系统
17.1创建报表
17.1.1创建报表窗口
17.1.2配置报表窗口的名称及格式套用
17.2报表组态
17.2.1报表工具箱与快捷菜单
17.2.2定义报表单元格的保护属性
17.3报表函数
17.3.1报表内部函数
17.3.2报表的单元格操作函数
17.3.3存取报表函数
17.3.4报表统计函数
17.3.5报表历史数据查询函数
17.3.6报表打印类函数
17.4套用报表模板
17.5制作实时数据报表
17.6制作历史数据报表
小结
习题
第18章组态王历史库
18.1组态王变量的历史记录属性
18.2历史记录存储及文件的格式
18.3历史数据查询
小结
习题
第19章组态王软件综合训练
19.1数字时钟、水箱的制作
19.2制作主画面,建立主画面与各分画面的切换
19.3实时指针时钟的制作
19.4温湿度指示仪的制作
19.530路温度显示仪的制作
19.6模拟一个4路喷灌系统
19.7棒图控件的使用
19.8温控曲线控件的使用
19.9XY曲线控件的使用
19.10历史趋势曲线的制作
19.11实时趋势曲线的制作
19.12报警的制作
19.13实时数据报表的制作
19.14历史数据报表的制作
19.15实现流量指示调节仪
第20章PROFIBUS水位自动控制系统实训
20.1实训目的及任务
20.2实训内容及所需仪器设备
20.2.1系统工作原理
20.2.2所需设备
20.2.3系统组成
20.2.4仪器设备工作原理
20.2.5建立模块和组态王的通信连接
20.2.6用组态王软件设计水箱水位自动控制过程
20.2.7部分参考控制程序
参考文献