现场总线实验指导书.doc

实验一 组态王软件实验（一）一实验目的1、了解组态王软件的结构2、了解工程的建立过程3、熟悉组态王软件动画的建立二实验内容安装组态王软件，建立一个新工程，学习动画的建立。三实验设备及仪器计算机四实验原理组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融合过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于Microsoft Windows XP/NT/2000操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时得获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户控制鞥里、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等工程。工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。运行系统：工程运行界面。从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。五. 实验内容与步骤1、 安装组态王软件2、 熟悉组态王软件的界面3、 创建新工程。创建新工程的的一般过程如下：1、 建立组态王新工程；2、 创建组态画面；3、 定义IO设备；4、 构造数据库；5、 建立动画连接；6、 运行和调试。请按照如上步骤，建立图1所示的动态显示画面。图1 动画演示说明：图中数字表示物料当前的液位，处于动态变化过程。实验二 组态王软件实验（二）一实验目的1、了解报警和事件窗口的作用2、掌握报警和事件窗口的设置方法3、掌握运行中的报警和事件窗口的操作方法4、掌握实时曲线的使用方法二实验内容1、 建立报警和事件窗口，并输出报警和事件。2、 建立实时曲线窗口，并输出连接的变量的实时变化曲线。三实验设备及仪器计算机四. 实验方法与步骤1、 建立报警和事件窗口。2、 进行相关设置。3、 建立实时曲线窗口。4、 建立和变量之间的连接。建立如下图2所示的实时曲线与报警窗口界面，对原料罐液位、催化剂液位、反应釜液位以及成品油液位设置低低、低、高和高高四种报警界限。图2 实时曲线和报警实验三 LonWorks控制网络组态实验一实验目的1、了解神经元芯片的原理2、了解LonWorks现场总线控制系统的原理和硬件结构3、了解LonWorks现场总线控制网络的软件框架4、熟悉网络组态软件的使用二实验内容熟悉网络组态软件Lonmaker的使用。三实验设备及仪器ST-B2000B-BAII实验系统四实验原理现场总线技术是计算机技术、通信技术和控制技术的综合与集成，它的出现使传统的自动控制领域产生了革命性的变革，形成了新型的网络集成或全分布控制系统即现场总线控制系统（FCS）。由于现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化和智能化发展的方向，它一经产生便成为全球工业自动化的热点，受到全世界的普遍关注。Lonworks技术是目前流行的主要现场总线技术之一，高可靠性、安全性、易于实现和互操作性，使得Lonworks产品应用非常广泛。它广泛应用于过程控制、电梯控制、能源管理、环境监视、污水处理、火灾报警、采暖通风和空调控制、交通管理、家庭网络自动化、楼宇自动化等。本实验室中的空调系统、消防报警联动系统、灯光控制系统都接入现场总线网络系统，通过Lonworks网卡及Lonworks网络管理软件可以实现楼宇综合自动化的集中控制。五. 实验方法与步骤1、 启动Lonmaker软件2、 点击“New Network”3、 点击“Enable Macros”4、 点击Finish进入组态界面。5、 添加现场总线设备。6、 添加功能块。7、 连接网络变量，修改配置参数。下面以建立照明控制为例，说明建立LonWorks网络的具体过程。1.建立网络。(1)运行LonMaker for Windows，出现如下界面。图1（2）选择New Network，出现如图2所示画面。图2（3）输入要建立的网络名称图3（4）选择网络接口。本实验系统，是通过iLon100将以太网和LonWorks网络连接在一起，网络接口名称选择如下。图4（5）设定设备管理模式。选择Onnet。图5（6）设定Plug-In注册图6点击完成，会出现如下的提示画面，表示对网络参数进行设置。图7图82.添加网络接口设备。待设置完成后，会出现如下所示的visio画面。我们首先添加网络接口设备iLon100。（1）添加iLon100。选择左侧的i.Lom 100 shapes 3.0，然后选择第一行的第一个设备 iLon100 FTT，用鼠标左键托至1号区域。按如下步骤对所选iLon100进行设置。图9图10信道类型选择。图11图12图13图14当出现如下画面时，先不要点选任何按钮，选择iLon100上的Service按钮，系统会自动进行后续操作。当参数设置完成后，会出现如图16所示画面，如果增加的iLon100显示为绿色，则表示设备通信正常，若显示为淡黄色，则表示通信不正常。图15图163.添加网络节点设备。本次实验所主要完成照明控制网络的建立。照明控制采用DDC方式，该DDC连接在LonWorks网络上。下面，我们逐步完成该DDC设备的添加。（1）在visio画面左侧的Stencil中，使用LonMaker Basic Shapes中的Device，用左键托至画面右侧，出现图18所示的对话框。按照图18-图中画面的设定，完成节点DDC设备的添加。图17图18图19图20图21图22图23图24当出现图25的画面时，请将对应DDC的Service按一次，系统会自动完成后续的设置，对新加设备进行初始化。待初始化完成，就会出现图27所示画面，表示设备已经完成添加，并且通信正常。至此，LonWorks的一个简单网络，就建立完成。图25图26图26选中网络中的设备，右键选Browser，出现图28所示画面，从画面中，我们可以看到，该设备上定义的网络变量及其当前取值。本实验系统的照明控制，就是通过nviA_DO0、 nviA_DO1和nviA_DO2三个输出变量控制，当三个变量取值为ST_OFF，则关掉对应回路的灯，取值为ST_ON，则打开对应回路的灯。nviA_DO0、 nviA_DO1和nviA_DO2分别对应第1个回路（蓝灯）、第2个回路（红灯）、第3个回路（白灯）。在Browser界面，可以通过对网络变量直接赋值，实现控制。同学们可尝试对nviA_DO0、 nviA_DO1和nviA_DO2进行赋值，观察灯的明灭。图27图28关闭Browser以及visio。六. 思考 1、如何将Lonworks设备连入控制网络？实验四 基于LonWorks的灯光控制系统设计一 实验目的1、掌握LonWorks组网原理2、掌握LonWorks组态技术3、熟悉DDC控制原理二 实验内容建立基于LonWorks的照明控制系统，灯具采用DDC控制。三 实验设备及仪器ST-B2000B-BAII实验系统四 实验原理1、照明监控系统的控制，主要是对建筑物内外的各种照明器具进行控制，以便在保证设计照度的前提下取得明显的节能效果。监视则是对照明配电箱或照明回路的工作状态、故障报警等进行监视。照明监控系统的实现，一般是用接触器触点控制相应的回路或照明配电箱的电源进线。 在ST-2000B-BAII型实验系统中，由于每路只有3个灯，功率及回路电流较小，我们用继电器来代替接触器，来控制每个回路。在智能建筑中通常采用两种控制方式：（1）定时控制方式。用软件编制各组照明灯的开启、关闭时间表，以满足不同时间段的照明需要。（2）智能控制方式。用传感器来探测照明区域的信息，控制器以此作为依据，控制照明回路的开启或关闭。根据上面所述，实验模型作如下设计：照明接线及控制点表照明控制实验台实验台回路1回路2回路3配电箱控制箱线槽跳线端子ST2000B-BAII2、在本次实验中，使用到的三个软件工具分别是LonMaker、LNS DDE Server以及组态王。LonMaker集成工具是一个软件包，它可以用于设计、安装、操作和维护多厂商的、开放的、可互操作的LonWorks网络。它以Echelon公司的LNS网络操作系统为基础，把强大的客户-服务器体系结构和很容易使用的Microsoft Visio用户接口综合起来。这使得LonMaker成为一个完善的，并足以用于设计和启动一个分布式的控制网络的工具。同时，它又相当经济，足以作为一个操作和维护工具。LNS DDE Server是一个软件包，它允许任何DDE或者SuiteLink相兼容的Microsoft Windows应用程序监视和控制LonWorks网络而无需编程。用于LNS DDE Server的典型的应用程序包括和人机界面应用程序、数据记录和趋势分析应用程序以及图像处理显示的接口。LNS是一个LonWorks网络的开放的、标准的操作系统。LNS以强大的客户/服务器体系结构为基础，允许多个安装人员或者维护人员同时访问和修改一个公共数据库。通过建立LNS和Microsoft DDE协议的连接，与DDE相兼容的Windows应用程序可以使用以下方法和LonWorks节点进行交互： 读、监视和修改任何网络变量的值； 监视和改变配置属性； 接收和发送应用程序消息； 测试（Test）、使能（Enable）、禁止（Disable）以及强制（Override）LonMark对象； 测试、闪烁（Wink）以及控制节点；组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。 它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法： (1)图形界面的设计 (2)构造数据库 (3)建立动画连接 (4)运行和调试 使用组态王软件开发具有以下几个特点: (1)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费。 (2)该系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。 在采用组态王开发系统编制应用程序过程中要考虑以下三个方面: (1)图形,是怎样用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。 (2)数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。 (3)连接,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作者输入控制设备的指令。五 实验方法与步骤1、 使用LonMaker工具，设计系统2、 根据设计方案，进行连线3、 使用LNS DDE Server工具配置节点及网络数据4、 使用组态王建立人机界面控制程序，使得三组灯可以手动开关，以及可以定时开关。根据以下步骤完成基于DDE的组态控制。1、 启动LNS DDE Server。如果在LonMaker中网络配置正确，则在LNS DDE Server中就可看到该网络，然后在该网络上右键执行Open。2、选择对应的网络变量，右键，执行Copy Link Ctrl+C，则然后在写字板或者word中，执行粘贴操作，则可得到以下内容=LNSDde|zhaoming.Subsystem 1.DevNV!zhaoming.nviA_DO0=LNSDde|zhaoming.Subsystem 1.DevNV!zhaoming.nviA_DO1=LNSDde|zhaoming.Subsystem 1.DevNV!zhaoming.nviA_DO2以上信息用于组态王中DDE通信。3、打开组态王，建立新工程，并把新建工程设置为当前工程。5、 建立设备。选择DDE设备，按如下步骤操作=LNSDde|zhaoming.Subsystem 1.DevNV!zhaoming.nviA_DO0第1部分：LN