監控組態軟件仿真教學系統開發

邢婭莉 胡光雄 李謙

摘? 要：針對高職《監控組態軟件技術》課程知識點零散、實訓設備不足的特點，利用力控Forcecontrol組態軟件設計了組態軟件仿真教學系統，以單容水箱液位控制為研究對象，融合了監控界面制作、腳本程序設計、趨勢曲線與專家報表、報警事件管理、用戶管理等知識點，將抽象的內容具體化。實踐證明，系統為監控組態軟件教學的有效輔助工具。

關鍵詞：監控組態軟件;仿真;教學

中圖分類號：TM764? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）06-0039-02

引言

近幾年，提出的德國“工業4.0”戰略、“中國制造2025”規劃都表明集制造、信息、網絡和人工智能技術的智能制造業無疑是未來工業的發展方向[1-3]。監控組態軟件作為工業網絡控制系統監控層的專用軟件，負責對下集中管理控制層，向上連接管理層，與網絡系統結合，為現場制造、信息技術等軟硬件集成和深度融合提供了可能，是實現高效、高品質、節能和可靠的智能制造的工具，得到廣泛應用[4-5]。

為了進一步適應新時期技術技能人才需求，本文開發了典型的液體混合自動控制系統，融入《監控組態軟件技術》課程的重要知識和概念，將離散的知識點系統化，直觀展示監控組態軟件數據的收集、分析、控制、統計、管理能功能，可以根據不同需要，修改運行參數，通過觀察控制對象或系統輸出變化，使學生對自動化、柔性化、個性化等智能化生產方式加深認識，提高學習興趣，有效促進理論知識和綜合素質的提升。

1 系統功能分析

本系統利用力控Forcecontrol組態軟件創建，圍繞典型控制對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，（此時入口閥2、出水閥均關閉），水箱液位不斷增加，直至30后停止注液，入口閥門1自動關閉;入口閥2打開，向水箱注入B液體，（此時入口閥1、出水閥均關閉），水箱液位不斷增加，直至60后停止注液，入口閥門2自動關閉;設置好攪拌時間后，按下攪拌按鈕后，攪拌器運行，并倒計時，直至設置時間后自動停止。按下排液按鈕后，出口閥打開，入水閥1、2均關閉，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，關閉出口閥，一個工作周期結束。在運行的過程中，可隨時停止按鈕，出口閥、入水閥同時關閉，水箱里的水位保持不變。

2 系統設計與實現

2.1 系統控制界面

系統共包含“操作界面”、“趨勢曲線”、“專家報表”“報警事件”“用戶管理”等5個子系統。可實現：（1）查看系統結構;（2）可根據需要自動/手動調節系統運行;（3）實時監控系統的運行狀況;（4）實時顯示液位運行數據;（5）可根據實際需要來改變攪拌時間，保證節能、高效;（6）可查詢歷史報警信息;（7）可查詢各用戶登錄，注銷，控制方式切換，系統管理員可查詢用戶具體操作內容等歷史數據，進行事件管理;（8）可設置設備日常運行參數;（9）可自動生成、導出各類專家報表，并根據需要打印;（10）可繪制液位實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線;（11）系統提供了3個級別的用戶操作權限，進行用戶管理;（12）系統可通過WEB瀏覽實現遠程網絡控制。

系統各界面如圖1-5所示。

2.2 系統數據組態

完成系統各個控制界面后，進行數據組態，系統才能通過數據庫變量和I/O設備進行數據交換，實現數據的監控和管理。本系統共創建各數據點7個，及中間變量若干，各個點名及設置情況如圖6所示。

2.3 編制腳本程序

仿真系統控制功能，需根據系統要求編寫相應腳本程序。以系統注液環節及后臺定時器控制攪拌器為例，利用系統提供的IF-then選擇結構，編寫其相應腳本程序如下所示。

3 結束語

本仿真教學系統，界面友好，便于開發，可突破實踐教學條件的限制，改善教學效果。實踐表明：學生通過參與仿真控制，觀察系統控制過程及控制效果，增加了學習興趣，加深了對抽象知識的理解，并提高了用理論知識解決工程實際問題的能力。

參考文獻：

[1]傅建中.智能制造裝備的發展現狀與趨勢[J].機電工程，2014，31（8）：959-962.

[2]周靜.“工業4.0”戰略對職業教育的挑戰及應對[J].職業與教育，2017（2）：16-17.

[3]張曙.工業4.0和智能制造[J].機械設計與制造工程，2014，43（8）：1-5.

[4]邢婭莉.高職電氣專業監控組態軟件技術教學改革與實踐[J].科教導刊，2014（03）：119-120.

[5]寧毅，陳顯軍，陳金龍.組態軟件技術現狀與發展[J].電腦知識與技術，2018（8）：208-209.