下载文档原格式
基于组态王的数据采集与监视控制系统的设计摘要：工业控制系统已经广泛应用于国家能源领域和民生领域，随着信息技术和网络技术的发展以及“工业4.0”的发展，工业控制系统网络安全事件不断发生，其安全问题已经影响着生产安全、工业稳定以及国家的战略安全。
作为工业控制系统监控水平的上位机专用软件，监控设定软件( SupervisoryControl And Data Acquisition，SCADA )用于数据采集和过程控制，其可靠性和稳定性对工程控制系统的安全极为重要本文介绍的监控配置软件用于国产基于可信计算的加密机制的PLC (增加加密模块的硬件，分配专用的公钥和私钥，支持冗余)，跨平台、分布式C/S架构具备双机并网热备冗余机制，在国产计算机和Linux操作系统上运行，支持Windows操作系统，实现开发和运行环境的双重国产化，安全可控。
关键词：组态王；数据采集与监视；控制系统；设计引言组态王软件是一种通用的工业监控软件，集过程控制设计、现场操作和工厂资源管理为一体，将一个企业内各种生产系统、应用和信息交换集中在一起，实现优化管理。
生态王软件适应性强，在企业各级、工作控制环节可用于不同位置，大大提高了生产效率；利用组态王软件可以快速灵活地建立实时监控系统，及时分析现场大量数据，在降低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引导学生观察完整的生产制造控制过程，从而极大地调动学生的积极性和创造性。
1监控结构及功能设计目前市场上常用的配置软件有MCGS、组态王、WinCC等，其中WinCC可以集中多种自动化设备和控制软件，具有控制灵活、功能齐全等优点，可扩展性最高。
mgs是国内配置软件中较可靠的产品，具有现场数据采集、历史实时曲线输出、报告输出及视频显示等特点。
组态王经过9年的开发优化，具备实用、简单、可靠的优点。
目前，它已成为国内组态软件用户使用最多的软件，特别是在航空航天领域应用广泛。
基于组态王的数据采集监控系统
刘景华;王辛杰;吴则举
【期刊名称】《青岛理工大学学报》
【年(卷),期】2008(29)4
【摘要】系统以传感器技术、研华ADAM4000系列数据采集模块和组态王为基础,实现了气固两相流实验系统的数据采集、处理和监控.通过不同的传感器采集数据转化为ADAM4000模块可以接受的信号,采集后的数据通过RS485传输到工控机.工控机通过组态王对数据进行分析处理,并实时显示数据,为气固两相流实验的进行提供保障.
【总页数】4页(P105-108)
【作者】刘景华;王辛杰;吴则举
【作者单位】青岛理工大学,通信与电子工程学院,青岛,266033;青岛理工大学,通信与电子工程学院,青岛,266033;青岛理工大学,通信与电子工程学院,青岛,266033【正文语种】中文
【中图分类】TP274+.2
【相关文献】
1.基于西门子S7-200 SMART与TC35以及组态王的精馏装置数据采集与报警系统设计与实施 [J], 赵国新;黄波;张剑;韩翼飞
2.基于组态王的烧结仪表数据采集监控系统 [J], 刘彦伟;黄新建;孟翠芳;李秀芹
3.基于组态王的数据采集通信与控制系统设计 [J], 石建国;杨磊;李臣龙
4.基于组态王软件对Arduino模块和S7-200 SMART PLC的数据采集 [J], 李冰
涛;李曙俏;王策瑜
5.基于组态王的数据采集与监视控制系统的设计 [J], 崔军辉
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
实验3、基于研华数据采集卡的数据采集系统实验一、实验目的1. 学习研华4716数据采集卡的原理、功能。
2. 掌握研华4716数据采集的接线方法。
3.熟悉组态王开发软件的开发环境和基本的图形化编程方法。
二、实验装置1. 集成采集转换试验箱，2. 组态王软件三、实验任务及要求利用研华USB-4716模块实现对实验箱电压的测试及实时显示，采用组态王软件编制数据采集程序，实现对实验箱电压的采集，并对电压数据进行波形显示及实时数据显示。
数据采集及显示界面参考图1。
图1 基于组态王的数据采集及显示界面四、实验步骤1.硬件连接：按要求接线（连接4716实验箱）。
2.启动实验箱电源按钮，让实验箱处于工作状态。
3.创建新工程：双击桌面组态王快捷方式启动组态王软件，创建一个名为“基于4716的数据采集系统”的新工程，将新工程路径设为桌面，并定为当前工程。
4.创建组态画面：双击工程器管理器中的新工程进入工程浏览器，工程浏览器对话框如图2所示。
在工程浏览器工程目录显示区中，鼠标左键双击“新建”图标，弹出新建画面对话框，新建画面对话框界面如图3所示。
图2 “工程浏览器”对话框图3“新建画面”对话框在图3中“画面名称”处输入新的画面名称，如Test，其它属性目前不用更改。
点击“确定”按钮进入内嵌的组态王画面开发系统。
组态王画面开发系统对话框如图4所示。
在图4组态王开发系统中从“工具箱”中分别选择“实时趋势曲线”和三个“文本”图标，将实时趋势曲线调整到合适的尺寸，将三个文本分别设置成如图5所示。
图4 “画面开发系统”对话框图5 基于研华USR—4716的电压采集系统对话框到此组态画面创建完成，完成时保存全部。
5.定义IO设备：进入工程浏览器，选择左侧大纲项“设备\COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行界面如图6的“设备配置向导”，选择板卡—研华—yanhuaUSB4716—板卡，完成选择后运行“下一步”进入图7界面为外部设备取一个名称，如usb4716，记住逻辑名称不能只是数字。
基于组态软件的PLC数据采集处理的控制应用工控组态软件是近年来在自动控制领域兴起的新型软件开发技术，通过与下位机进行通信可快速构造上位机的监控系统，形成计算机实时监控系统。
文章以力控组态软件为例，介绍西门子PLC在液体管路中的应用与数据处理，以及如何实现与PLC的通信，实现对现场设备的实时监控。
标签：西门子PLC；力控组态软件；模拟量模块；软件滤波1 引言在当前监控系统领域中常采用以下两种方式对现场设备进行监控：（1）采用计算机进行监控，主要硬件设备包括计算机，采集卡和控制卡，采集卡负责对现场信号进行采集，计算机通过采集卡对现场采集过来的信号进行处理显示，再通过控制卡输出相应的信号对现场设备进行控制，由于采集卡主要采集数字量信号，模拟量采集通道较少，且抗干扰能力较差，不适宜远程监控；（2）采用PLC 直接对现场设备进行控制，而计算机只起辅助作用，PLC具有通信简单、编程指令系统丰富、数据处理功能及抗干扰能力强、能建立现场子站，拓展性高，适宜远程集中监控。
文章就以PLC控制为主，计算机监控为辅简单介绍在液体管路上的应用。
2 PLC数据采集系统2.1 PLC系统的组成液体管路监控系统主要包括：计算机，PLC，模拟量输出输入模块，数字量输入输出模块等。
模拟量和数字量模塊负责对现场信号进行采集及控制信号的输出，而PLC作为核心处理器，负责对采集的信号进行处理，并可与计算机进行数据交换，实现计算机对现场设备的监控。
2.2 系统的设计假设液体管路系统有四个不同大小的管路组成，每个管路中分别装有差压计，流量计，电动阀门和温度传感器，并以电流信号两线制形式输出，同时可用电压信号控制阀门开度。
根据上述传感器信号，进行如图1所示设计。
其中PLC采用S7-200-CPU226系列，I/O点数为40（输入点数24，输出点数16），负责管路动力设备（水泵）的启停及报警输出；模拟量输入模块为EM231，4个模拟量通道输入，负责对现场四个管路上的压力，流量，温度，电动阀门开度进行信号采集，其中拨位开关SW1=0N，SW2=ON，SW3=OFF表示只采集0-5V 或0-20mA范围的模拟量信号；模拟量输出模块为EM232，负责对电动阀门进行控制，各个模块之间按顺序通过内部电缆进行连接。
19江苏电器 (2008 No.9)作者简介：周学礼(1979- )，男，讲师，硕士，研究方向为RFID、嵌入式系统。
基于组态王的温度采集记录系统设计周学礼，张宏卫(常熟理工学院 信息与控制工程系，江苏 常熟 215500)Abstract: Introduction was made to a temperature-collection recording system design based on Kingview, whose core was microcon-troller unit (MCU). Programming fl owchart and main parts of the program were given out. The system had many functions, including real-time temperature measurement, light alarm, real-time temperature display on LCD, Kingview based temperature detecting human-machine interface. The system can detect the environmental temperature in real time. Key words: DS18B20; Kingview; RS -232 serial communicationZHOU Xue-li, ZHANG Hong-wei（Department of Information and Control Engineering, Changshu Institute of Technology, Changshu 215500, China ）Temperature-Collection Recording System Design Based on Kingview摘 要：介绍了以单片机为核心基于组态王的温度采集记录系统设计方法。
基于组态王OPC的数据采集的组态方案设计作者：郭婵来源：《电子世界》2013年第07期【摘要】在开发自动控制系统中，能否准确无误的采集输入数据，完成数据输入，直接制约系统功能的预定实现，同时完成系统的仿真测试是及其重要的一步，通过测试，可以验证系统功能能否达到实际需求，能否满足系统响应的速度，本文就基于组态王OPC的数据采集介绍一种简单有效的方案。
【关键词】组态王；数据采集；OPC；仿真一、模型OPC服务器设置先设置模型的OPC服务器，因为OPC技术是基于DCOM基础上的，所以在添加OPC服务器前，必须完成PC机上的DCOM设置。
在运行窗口中输入“dcomcnfg”，对Knight.OPC.Server.VC模型OPC Server编辑以下分布式COM配置属性：进入“默认安全机制”属性页进行定义，对“默认访问权限”、“默认启动权限”和“默认配置权限”进行设置，将everyone用户设置为“允许访问”、“允许调用”和“完全控制”。
然后选中“OpcEnum”，进行“属性”配置。
在“安全性”属性页中选中“使用自定义访问权限”，“使用自定义启动权限”和“使用自定义配置权限”，并分别编辑，把“Everyone”用户设置为允许访问、允许调用和完全控制。
然后再“身份标识”属性页中选中“交互式用户”。
针对不通的模型建立不同的工程，并进行数据库组态。
四、基于组态王的过程控制仿真实验流程组态（一）控制方案组态1.单回路PID控制控制方案组态在组态画面中插入通用PID控件，并进行变量连接，在组态王的PID控件中，SP关联数据库中的液位设定，PV关联液位测量值，YOUT关联阀位输出。
2.串级控制组态该控制回路与变频支路控制回路相同，只是有2个被控变量，主控变量是下水箱液位，副控制变量是支路流量。
串级控制包括2个控制器，在画面组态中，需要2个PID控件，在关联变量时，主控制器的输出YOUT是关联到副控制器的SP。
另外也需要变频器的初始化控制按钮和变频器状态输出框。
link appraisement
张凌霄
安顺供电局
张凌霄（1990－）女，汉族，助理工程师，主要从事节能服务工作；
廖前伟（1981－）男，汉族，工程师，从事计量自动化工作。
基于组态软件的配电网信息采集系统
图4 兼容性测试结果
定义设备类型（主要包括驱动类别，设备类型等）；
设备地址（主要包含端口地址、设备端口号以及相互之间的通信方式定义等）；
寄存器列表说明（用户设备的信息存储空间，起始访问地址等）。
3.编写代码
在完成上述设备信息、存储器信息定义完成的基础上，利用组态王驱动开发包3.0提供了包括数据、类和函数的驱动的框架，在实际使用时针对部分特定函数进行修改即可实现相应的功能，在本文中，主要针对以下部分函数进行修改，具体修改函数见表1。
表1 需修改函数表
4、仿真实验
根据上述设计方法及步骤，以实验室小型配电系统的监控和管理为例进行了简易系统的设计。
需要采集的设备参数2所示。
表2 采集设备及参数。
基于组态王研华板的数据采集系统应用各种计算机测控系统中，PC插卡式是最基本最廉价的构成形式。
它充分利用了PC计算机的机箱、总线、电源及软件资源。
本章以研华（中国）公司生产的PCI-1710HG多功能数据采集卡为例，详细介绍数据采集卡的软、硬件安装过程，并以此为基础，对基于板卡的模拟量输入/输出、开关量输入/输出程序的设计过程进行详细的描述。
5.1 基于板卡的计算机测控系统的组成基于板卡的计算机测控系统的组成如图5-1所示，它可分为硬件和软件两大部分。
图5-1 基于板卡的测控系统组成框图5.1.1 测控硬件子系统1．传感器传感器的作用是把非电物理量（如温度、压力、速度等）转换成电压或电流信号。
例如，使用热电偶可以获得随着温度变化而变化的电压信号，转速传感器可以把转速转换为电脉冲信号。
2．信号调理器信号调理器（电路）的作用是对传感器输出的电信号进行加工和处理，转换成便于输送、显示和记录的电信号（电压或电流）。
常见的信号调理电路有电桥电路、调制/解调电路、滤波电路、放大电路、线性化电路、A/D转换电路及隔离电路等。
例如，传感器输出信号是微弱的，就需要放大电路将微弱信号加以放大，以满足过程通道的要求；为了与计算机接口方便，需要A/D转换电路将模拟信号变换成数字信号等。
如果信号调理电路输出的是规范化的标准信号（如4～20mA、1～5V等），这种信号调组态软件数据采集与串口通信测控应用实战理电路称为变送器。
在工业控制领域，常常将传感器与变送器做成一体，统称为变送器。
变送器输出的标准信号一般送往智能仪表或计算机系统。
3．输入输出板卡应用IPC对工业现场进行控制，首先要采集各种被测量，计算机对这些被测量进行一系列处理后，将结果数据输出。
计算机输出的数字量还必须转换成可对生产过程进行控制的量。
因此，构成一个工业控制系统，除了IPC主机外，还需要配备各种用途的I/O接口产品，即I/O板卡。
常用的I/O板卡包括模拟量输入/输出（AI/AO）板卡、数字量（开关量）输入/输出（DI/DO）板卡、脉冲量输入/输出板卡及混合功能的接口板卡等。
各种板卡是不能直接由计算机主机控制的，必须由I/O接口来传送相应的信息和命令。
I/O接口是主机与板卡和外围设备进行信息交换的纽带。
目前绝大部分I/O接口都是采用可编程接口芯片，它们的工作方式可以通过编程设置。
常用的I/O接口有并行接口、串行接口等。
4．执行机构它的作用是接受计算机发出的控制信号，并把它转换成执行机构的动作，使被控对象按预先规定的要求进行调整，保证其正常运行。
生产过程按预先规定的要求正常运行，即控制生产过程。
常用的执行机构有各种电动、液动及气动开关，电液伺服阀，交直流电动机，步进电机，各种有触点和无触点开关，电磁阀等。
在系统设计中需根据系统的要求来选择。
5．驱动电路要想驱动执行机构，必须具有较大的输出功率，即向执行机构提供大电流、高电压驱动信号，以带动其动作。
另一方面，由于各种执行机构的动作原理不尽相同，有的用电动，有的用气动或液动，如何使计算机输出的信号与之匹配，也是执行机构必须解决的重要问题。
因此，为了实现与执行机构的功率配合，一般都要在计算机输出板卡与执行机构之间配置驱动电路。
6．计算机主机它是整个计算机控制系统的核心。
主机由CPU、存储器等构成。
它通过由过程输入通道发送来的工业对象的生产工况参数，按照人们预先安排的程序自动地进行信息处理、分析和计算，并作出相应的控制决策或调节，以信息的形式通过输出通道，及时发出控制命令，实现良好的人机联系。
目前采用的主机有PC机及工业PC机（IPC）等。
7．外围设备主要是为了扩大计算机主机的功能而配置的。
它用来显示、存储、打印、记录各种数据，包括输入设备、输出设备和存储设备。
常用的外围设备有打印机、记录仪、图形显示器（CRT）、外部存储器（软盘、硬盘、光盘等）、记录仪、声光报警器等。
8．人机联系设备操作台是人机对话的纽带。
计算机向生产过程的操作人员显示系统运行状态和运行参数，发出报警信号；生产过程的操作人员通过操作台向计算机输入和修改控制参数，发出各种操作命令；程序员使用操作台检查程序；维修人员利用操作台判断故障等。
–146 –第5章基于板卡的测控系统及其典型应用实例9．网络通信接口对于复杂的生产过程，通过网络通信接口可构成网络集成式计算机控制系统。
系统采用多台计算机分别执行不同的控制功能，既能同时控制分布在不同区域的多台设备，又能实现管理功能。
数据采集硬件的选择要根据具体的应用场合并考虑到自己现有的技术资源。
5.1.2 测控软件子系统软件使PC和数据采集硬件形成了一个完整的数据采集、分析和显示系统。
没有软件，数据采集硬件是毫无用处的——或者使用比较差的软件，数据采集硬件也几乎无法工作。
大部分数据采集应用实例都使用了驱动软件。
软件层中的驱动软件可以直接对数据采集硬件的寄存器编程，管理数据采集硬件的操作并把它和处理器中断，将DMA和内存这样的计算机资源结合在一起。
驱动软件隐藏了复杂的硬件底层编程细节，为用户提供了容易理解的接口。
随着数据采集硬件、计算机和软件复杂程度的增加，好的驱动软件就显得尤为重要。
合适的驱动软件可以最佳地结合灵活性和高性能，同时还能极大地降低开发数据采集程序所需的时间。
为了开发出用于测量和控制的高质量数据采集系统，用户必须了解组成系统的各个部分。
在所有数据采集系统的组成部分中，软件是最重要的。
这是由于插入式数据采集设备没有显示功能，软件是您和系统的惟一接口。
软件提供了系统的所有信息，您也需要通过它来控制系统。
软件把传感器、信号调理、数据采集硬件和分析硬件集成为一个完整的多功能数据采集系统。
组态软件Kingview（即组态王）是目前国内具有自主知识产权、市场占有率相对较高的组态软件。
组态王运行于Microsoft Windows 9x/NT/XP平台，主要特点：支持真正客户/服务器和Internet/Intranet浏览器技术，适应各种规模的网络系统，支持分布式网络开发；可直接插入第三方ActiveX控件；可以导入导出ODBC数据库；组态王既是OPC客户，又是OPC 服务器；允许Visual Basic、Visual C++直接访问组态王等。
组态王的应用领域几乎囊括了大多数行业的工业控制，采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行可靠。
5.1.3 测控系统的特点随着计算机和总线技术的发展，越来越多的科学家和工程师采用基于PC的数据采集系统来完成实验室研究和工业控制中的测试测、量任务。
基于PC的DAQ系统（简称PCs）的基本特点是，输入/输出装置为板卡的形式，并将板卡直接与个人计算机的系统总线相连，即直接插在计算机主机的扩展槽上。
这些输入/输出板卡往往按照某种标准由第三方批量生产，开发者或用户可以直接在市场上购买，也可以由开发者自行制作。
一块板卡的点数（指测控信号的数量）少的有几点，多的可达24点、32点甚至更多。
–147 –组态软件数据采集与串口通信测控应用实战– 148 –5.2 PCI-1710HG 多功能板卡的安装5.2.1 PCI-1710HG 多功能板卡介绍PCI-1710HG 是一款功能强大的低成本多功能PCI 总线数据采集卡，如图5-2所示。
其先进的电路设计使得它具有更高的质量和更多的功能，这其中包含5种最常用的测量和控制功能：16路单端或8路差分模拟量输入、12位A/D 转换器（采样速率可达100kHz ）、2路12位模拟量输出、16路数字量输入、16路数字量输出及计数器/定时器功能。
PCI-1710HG 多功能板卡的主要特性如下。
（1）单端或差分混合的模拟量输入。
PCI-1710HG 有一个自动通道/增益扫描电路。
该电路能代替软件控制采样期间多路开关的切换。
卡上的SRAM 存储了每个通道不同的增益值及配置。
这种设计能让您对不同通道使用不同的增益，并可自由组合单端和差分输入来完成多通道的高速采样（可达100kHz ）。
（2）卡上FIFO 存储器。
PCI-1710HG 卡上有一个FIFO （先入先出）缓冲器，它能存储4KB 的A/D 采样值。
当FIFO 半满时，PCI-1710HG 会产生一个中断。
（3）卡上可编程计数器。
PCI-1710HG 提供了可编程的计数器，用于为A/D 变换提供触发脉冲。
计数器芯片8254或与8254兼容的芯片，它包含3个16位的10MHz 时钟的计数器。
（4）支持即插即用功能。
PCI-1710HG 完全符合PCI 规格Rev2.1标准，支持即插即用。
在安装插卡时，用户不需要设置任何调线和DIP 拨码开关，所有与总线相关的配置，比如基地址、中断等均由即插即用功能完成。
图5-2 PCI-1710HG 多功能卡第5章 基于板卡的测控系统及其典型应用实例– 149 –5.2.2 用PCI-1710HG 多功能板卡组成的测控系统用PCI-1710HG 板卡构成完整的测控系统还需要接线端子板和通信电缆，如图5-3所示。
电缆采用PCL-10168型，如图5-4所示。
是两端针型接口的68芯SCSI-II 电缆，用于连接板卡与ADAM-3968接线端子板。
该电缆采用双绞线，并且模拟信号线和数字信号线是分开屏蔽的，这样能使信号间的交叉干扰降到最小，并使EMI/EMC 问题得到了最终的解决。
接线端子板采用ADAM-3968型，如图5-5所示，是DIN 导轨安装的68芯SCSI-II 接线端子板，用于各种输入输出信号线的连接。
图5-3 PCI-1710HG 产品的成套性图5-4 PCL-10168电缆图5-5 ADAM-3968接线端子板用PCI-1710HG 板卡构成的控制系统框图如图5-6所示。
使用时用PCL-10168电缆将PCI-1710HG 板卡与ADAM-3968接线端子板连接，这样PCL-10168的68个针脚和ADAM-3968的68个接线端子一一对应。
图5-6 基于PCI-1710板卡的控制私系统框图接线端子板各端子的位置及功能如图5-7所示，信号描述如表5-1所示。
组态软件数据采集与串口通信测控应用实战– 150 –图5-7 ADAM-3968接线端子板信号端子位置及功能表5-1 ADAM-3968接线端子板各端子信号功能描述AI0 68 AI2 67 AI4 66 AI6 65 AI8 64 AI10 63 AI12 62 AI14 61 AIGND 60 AO0_REF 59 AO0_OUT 58 AOGND 57DI0 56 DI2 55 DI4 54 DI6 53 DI8 52 DI10 51 DI12 50 DI14 49 DGND 48 DO0 47 DO2 46 DO4 45 DO6 44 DO8 43 DO10 42 DO12 41 DO14 40 DGND 39 CNT0_CLK 38 CNT0_OUT 37 CNT0_GATE 36+12V 35 34 AI1 33 AI3 32 AI5 31 AI7 30 AI9 29 AI11 28 AI13 27 AI15 26 AIGND 25 AO0_REF 24 AO1_OUT 23 AOGND 22 DI1 21 DI3 20 DI5 19 DI7 18 DI9 17 DI11 16 DI13 15 DI15 14 DGND 13 DO1 12 DO3 11 DO5 10 DO7 9 DO9 8 DO11 7 DO13 6 DO15 5 DGND4 PACER_OUT 3 TRG_GATE 2 EXT_TRG 1 +5V第5章 基于板卡的测控系统及其典型应用实例– 151 –续表5.2.3 PCI-1710HG 板卡设备的安装首先进入研华公司官方网站 找到并下载下列程序：PCI1710.exe 、DevMgr.exe 、PortIO.exe 、All_Examples.exe 、Utility.exe 等。
