毕业论文物料输送线监控系统设计

1、2010届毕业生毕业论文题目:物料输送线监控系统设计 院系名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：教师职称： 副教授 2010 年 05 月 25 日摘 要物料输送系统的工作环境通常比较恶劣，设备所处环境一般粉尘较大，空气相对湿度高，操作分散，所以对输送输送控制系统工作的安全性、可靠性、维护简便性要求较高。以前，电器控制系统中大多使用分立的继电器，接触器等电器元件作为控制元件，其控制系统复杂，操作难度大，并且安装接线工作量大、修改控制策略难，维护量大，严重影响了正常生产。因此，对物料输送系统的输送工艺过程进行实时监控，有着很重要的意义。本文讨论了物料传输系统的种类，分析了选择物料

2、传输系统时一般策略以及与物料传输系统选择相关因素，设计了物料输送系统，确定了物料传输系统的结构。其次，对计算机监控管理系统的功能及应用进行了讨论，并对计算机监控管理系统的特点、计算机监控管理系统的分类及计算机网络监控管理系统进行了详细分析，为计算机监控管理系统的进一步开发提供了理论依据。再其次针对物料监控管理系统上位机的功能，对软件平台的选择及系统构成进行讨论，确定了具体设计方案，并就如何开发物料管理上位机监控系统进行了详细介绍。最后，对物料传输系统监控管理下位机进行了分析讨论，就小车定位控制原理、控制过程及过程实现进行了详细的讨论。最后从系统集成的角度对串行通讯方式、PLC与上位机的连接等方

3、面进行了介绍，并应用到物料传输系统监控管理中。通过系统软硬件的设计与调试，物料输送线监控系统能够正确地对物料输送线进行监控，达到了预期的设计要求。关键词：物料运输；监控；组态王；PLCTitleA MonitoringSystem Design for Material Transfer Line ABSTRACTPacking materials delivery systems work environment, usually a bad environment in general, air relative humidity dust, and so the operation of

4、 the control system of work safety, reliability and relatively higher requirement for maintenance portability. Once upon a time, the electric control system of division of the use of the relay, contact, electrical components as a control elements, the control system, difficult and complex operation

5、and installation of the heavy workload, modify, control strategies and maintain a very difficult and serious impact on the normal production. Therefore, the material transfer system for real-time monitoring process of course, has a very important.The paper discusses the kinds of the system and analy

6、ses the common strategies when choosing the system as well as the factors which are related to the choice of the system in this section. The design and the structure of the system are given.Secondly; the function and application of the computer detection-controlling management system are discussed.

7、In the section, we will give a particular analysis of the features and the classification of the computer detecting-controlling management system,which will provide theory foundation for the further improvement of the system.Then，the function of upper engine and choice of software flat as well as co

8、nfiguration of the system are discussed.In the section,we will confirm a particular scheme for the detecting-controlling management system.Which will put a focus on how to develop upper engine detecting-controlling system.At the last,The detecting-controlling management lower engine system is analyz

9、ed and discussed.In the section,the detailed discussion is carried on in control principles and process along with whose realization of the dolly location. At the end of the section, the modes of the serial communication and the connection between the PLC and upper engine etc will be introduced from

10、 the point of system integration，and that will be applied to the detecting-controlling management of the material transportation system.Through system design and debugging of hardware and software, Monitoringsystem design for material transfer LineCan right to materialtransfer lines carry out monito

11、ring, and it can achieve the desired design requirements.Keywords：Material; Transportation;Monitor; King-View; PLC目次摘要IABSTRACTII1 引言11.1 物料输送线监控系统研究的目的和意义11.2 远程监控系统发展现状及分析21.3 本章小结42 物料输送线监控系统的工作原理52.1 物料输送系统的种类52.2物料输送系统的工艺流程62.3 物料传输系统系统监控管理总体方案72.4 物料输送控制程序的设计思想82.5 本章小结103 计算机监控管理系统113.1 计算机监控

12、管理系统113.2 计算机控制系统的设计133.3 监控系统主要实现的功能163.4 本章小结174 物料输送系统监控管理上位机的设计184.1 物料监控管理系统上位机的功能184.2 设计方案的确定184.3物料监控管理系统上位机监控系统用户界面的开发224.4 本章小结265 下位机监控系统的设计275.1 小车控制系统的功能275.2 可编程控制器的选择275.3 小车定位控制过程305.4 本章小结336 系统的集成346.1 物料传输系统监控管理上位机与下位机的连接346.2 S7-300与上位机的连接356.3 本章小结36结论37致谢38参考文献391 引言1.1 物料输送线监控

13、系统研究的目的和意义从上个世纪90年代以来，随着科学技术的迅速发展，人们的生产行为、生活方式都发生了重大的变化，作为生活生产中非常重要的一项技术即监控技术的重要性正在逐渐被人们所认识和重视。监控系统的演变，是一个从集中监控向网络监控的发展历史。早期的监控系统，采用大型仪表集中对各个重要设备的状态进行监视，并通过操作盘来进行集中式操作。而计算机监控系统是以监测控制计算机为主体，加上检测装置、执行机构与被监测控制的对象（生产过程）共同构成的整体。在该系统中，计算机实现了生产过程的检测、监督和控制功能。在现代企业的生产和管理中，大量的物理量、环境参数、工艺数据、特性参数需要进行实时检测、监督管理和自

14、动控制。由于工业生产过程控制要求的高环境适应性、高实时性、和高可靠性等特点，自动控制与检测技术一直沿着自己的道路发展，测控领域所使用的通信技术都自成体系，许多通信协议不开放，而且大多数系统都是面向单台，或单一类型的设备。随着生产力的进步，设备的分布越来越离散。单一的，各自独立的监测系统已不能适应工业化的需求，于是便产生了分布式系统。这种系统以计算机网络为基础，使系统资源分配趋于合理。但是由于目前运行的绝大多数分布式监测系统还只是在局域网上，通常的测控仅局限于同一地点，所以具有一定的地域局限性。Internet能实现资源的共享，从而使人们有能力解决以前在极有限的资源下很难解决的问题，为远程监控系

15、统的发展提供了有利的条件。远程监控是本地计算机通过网络系统如Internet/Intranet，对远端进行监视和控制，完成对分散控制网络的状态监控及设备的诊断维护等功能。我们通常把能够实现远程监控的通信媒体、计算机软件、硬件系统称为远程监控系统。在现场设备分布广泛或数据不易采集的场合，要能够及时地监视设备的运行状态并进行有效控制，这就是远程监控技术在工业生产上的需求。1.2 远程监控系统发展现状及分析远程监控系统的功能分析远程监控系统有两种类型，一种是生产现场没有现场监控系统，而是将数据采集后直接送到远程计算机进行处理，这种远程监控与一般的现场监控没有多大的区别，只是数据传输距离比现场监控系统

16、要远，其它部分则和现场监控系统相同；另一种是现场监控与远程监控并存。一般是采用现场总线技术将分布于各个设备的传感器、监控设备等连接起来，这样就从分立单元阶段进入了集成单元阶段，然后各个管理站点的服务再用局域网连接起来，这样就形成了企业内部网（Intranet）。由于建立了基本的网络信息基础结构，设备监测、维护技术进入了集成系统阶段，在一个单位的内部基本上实现了资源和信息共享。远程控制所实现的功能如下：采集与处理功能：主要是对生产过程的各种模拟或数字量进行检测、采样和必要的预处理，并且以一定的形式输出，如打印报表、显示屏和电视等，为生产人员提供详实的数据，帮助他们进行分析，以便了解生产情况；监督

17、功能：将检测到的实时数据、还有生产人员在生产过程中发出的指令和输入的数据进行分析、归纳、整理、计算等二次加工，并分别作为实时数据和历史数据加以存储；管理功能：利用己有的有效数据、图像、报表等对工况进行分析、故障诊断、险情预测，并以声光电的形式对故障和突发事件报警；控制功能：在检测的基础上进行信息加工，根据事先决定的控制策略形成控制输出，直接作用于生产过程。基于B/S和C/S的远程监控系统是以网络作为通信平台的监控系统，以HTTP技术为基础，具有简单、高效等优点，已经成为信息网络的一种最普遍应用的信息交互平台。利用网络通信技术、Socket技术、数据采集技术及面向对象等软件技术实现了整个系统的系

18、统管理、用户管理、设备监控、数据显示及报警等模块，其优点是充分利用了现有的局域网资源和广域网资源，以最高的性能价格比，以信息的实时获取和实时控制为中心，实现信息、资源及任务的综合共享和全局一体化的管理。例如：监控系统将设备运行情况提供给服务器，并由服务器发送到各个节点客户机，工作人员在客户机端（一般为远端）便可了解整个系统的工作状态及运行情况。简单地讲，对企业来说就是充分利用现代技术解决实时数据的采集、传输和处理以及进行实时控制的问题。正是它的这些优点使得它得以飞速发展。随着网络技术的不断发展，远程监控将更多地应用在企业生产过程的管理中，专业技术人员可以通过互联网来管理和维护生产过程，优化生产

19、工艺，提高设备的可用率，最终降低生产成本，提高效益。 远程监控系统所具备的优点借助于远程监控可以将企业内部的信息网（Intranet）与控制网有效地连接起来，实现对生产、运营情况的随时掌握，把生产运营状况同企业的经营管理策略紧密结合，从而实现企业的综合自动化，可以建立网络范围内的监控数据和网上知识资源库。通过远程监控可以实现现场运行数据的实时采集和快速集中，获得现场监控数据，为远程故障诊断技术提供了物质基础；通过远程监控，技术人员无须亲临现场或恶劣的环境就可以监视并控制生产系统和现场设备的运行状态及各种参数，使受过专业训练的人员“虚拟”地出现在许多监控地点，方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程

20、对象进行高级过程控制，以维护设备的正常运营，从而减少值守工作人员，最终实现远端的无人或少人值守，达到减员增效的目的。目前，越来越多的企业呈跨地域式的发展趋势，利用网络技术实现远程监控，对企业降低生产成本，提高劳动生产率，提高企业产品的科技含量，以及增强企业的综合竞争实力等方面都具有十分重要的意义。 远程监控系统所存在的技术问题随着网络技术的飞速发展和监控范围的扩大，监控系统由过去的单机监控过渡到现在的网络监控，但目前还存在着一些问题。首先，网络通信技术不足的问题。网络通信技术是远程监控技术中最为关键的技术，然而，目前网络通信一般简单采用Socket技术，甚至FTP或E-Mail等，这些技术无论

21、在传输的数据量、编程的灵活性还是安全性方面都有很大的欠缺，特别是对于现场多个端点的数据采集，会大大增加编程的复杂度，不能满足远程监控技术对网络通信的需求；其次，网络通信中多种结构并存的问题。目前的远程监控系统结构大多比较复杂，分布距离远，而且还存在着不同局域网，不同平台，甚至在同一局域网中的操作平台以及编程语言也可能有不同的问题，这就要求集成网络中的不同平台，实现相互之间的通信，而这些问题采用传统方法是难以解决的。1.3 本章小结本章主要阐述了物料输送线监控系统研究的意义，从对国际和国内对监控系统研究的现状，指出了目前监控系统所面临的问题，确立了本文的研究路线和主要的研究内容。2 物料输送线监

22、控系统的工作原理2.1 物料输送系统的种类物料系统的形式和种类比较多，归纳起来有以下几种：自动小车，又为自动引导车（AGV）和有轨道引车(RGV)、输送带系统、机器人传输装置。这三种物料输送装置是当今世界上常用的物料输送装置，在选择物料输送系统时，必须考虑以下几个特别重要的因素，如：物料输送的距离、速度、频率、所加物料的体积和重量、物料装置的定位精度、所需加工零件的种类和数量、总体布局型式。 物料传输系统结构的选择（1）如果物料传输的距离相当长，并且传送的工件的体积也比较大，两次装载工件的时间间隔较大，那么选择自动引导车（AGV）比较恰当，特别是在系统中有很多装卸站或传输路径几乎是随机的情况下

23、。（2）如果物料传输的距离相当长，并且传送的工件的体积也比较大，两次装载工件的时间间隔却比较小，那么最好进行分批加工，可以通过托盘装置来实现，这样能减少运输的次数，同理，也可以将两个或两个以上的托盘作为一批来运输。（3）如果物料传输的频率较高，距离又不是太长，传送的线路也比较固定，那么可以选择传输带装置，同样可以用托盘实现批量运输。（4）如果工件的加工时间比较短，上下料站的距离也比较短，那么就选择智能机器人。（5）如果零件的集合尺寸较大，加工工作站可以作直线布置，传递时间比较短那么选择有轨道引车（RGV）。根据实际工作环境，本设计选择的物料传输系统由装卸工作站、导轨系统、托盘库、物料小车及物料

24、管理系统组成。其中装卸站用于进行毛坯工件的安装、进入柔性制造系统以及加工完毕的工件卸下和送出柔性制造系统。装卸站具有发讯装置，能发出空、忙信号。托盘库用以暂时存放在托盘上工作。考虑到两台加工中心及平均加工时间，所以设置6个托盘架，组成托盘库。每个托架上均有发讯装置，能发出空、忙信号。物料小车用以在托盘库、加工中心、装卸站之间传送工作，为使结构简单，便于以后的扩展，采用有轨物料运输车，其上有自动交换托盘的驱动机构，以实现与托盘库、加工中心、装卸站交换托盘。小车自身应装有控制器、驱动动力源、驱动小车。另外，小车控制器应能具有故障自诊断能力，实现故障诊断和报警。导轨起着承重和导向的作用。概括起来，整

25、个物料输送系统具有以下功能：（1）实现托盘库、装卸站和加工中心三者之间工件的自动存贮、运送和交换。同事负责进行托盘、装卸站等各工位自动调节和调度。（2）物料系统的人机交互，物料传输和交换的半自动和手动控制。（3）实现物料系统的故障诊断与处理。2.2物料输送系统的工艺流程物料输送控制系统分为散库和包装库两组。散库主要存储不需要包装的散料，包装库进行成品包装。主要包括：1#8#线、A线（9#、15#、16#）、B线（10#、19#、20#）、C线（11#、17#）、D线（12#、18#）、E线（13#、21#）、F线（14#、22#）。各线工艺流程如图1所示。在该工艺流程中，除了要考虑各皮带内部按

26、顺序启动停止以及皮带的打滑、跑偏等问题外，还必须考虑相关配套设备。系统主要包括数字量输入67路，模拟量输入16路，数字量输出52路；需要控制的过程有各皮带的启动、停车和安全运行，各料槽的选择和设备故障时的处理。工艺流程图如图2.1所示。图2.1 工艺流程图2.3 物料传输系统系统监控管理总体方案2.3.1 物料监控管理系统的功能要求要对物料输送系统的工作过程进行实时控制，掌握托盘库、装卸站和加工中心三者之间工件的自动存贮、运送和交换过程，并进行托盘、装卸站等各工位自动调节和调度，必须对物料传输系统进行监控管理。物料监控管理系统的主要功能有：(1)物料系统的动画仿真，即实时仿真系统的工作状态。(

27、2)操作工的提示信息，显示系统运行状态，提示操作人员键人信息。(3)实时故障诊断处理，显示故障码，等待操作人员的处理。 物料传输系统监控管理总体方案根据物料监控管理系统的功能要求，设计物料系统采用二级计算机控制，由PC与PLC构成的二级计算机系统对物料系统进行监控管理，物料管理机作为本系统的上位机，主要完成本系统内部的管理、调度和监控。物料管理机运行的是基于组态王开发的组态控制软件。该软件充分利用Windows的图形和编辑功能，构成柔性系统的监控画面，以动画方式显示线内被控设备的运行状态。同时可对柔性加工过程中变量状态进行记录。小车控制器作为本系统的下位机，接收物料管理机的指令，实现对小车的实

28、时控制，使小车具有自动、手动、回零和示教四种工作模式，并具有故障自诊断及报警功能。物料管理机在系统中要具备友好的人一机界面，有管理物料系统数据的能力。2.4 物料输送控制程序的设计思想系统控制方式物料输送控制系统的控制方式分为自动控制、单机控制和现场手动控制三种。单机启动方式是指在上位机的连锁中,设有启动及停车按钮,在未进入连锁状态时，皮带可以独立启动/停止。控制程序设计该皮带输送系统共有二十二条皮带，根据皮带输送工艺可以将其为两大部分：1#8#线与AF线。根据包装室和散库控制室及现场皮带运行情况，得出该输送系统的控制策略：（1）选择控制方式：远程自动控制、现场手动控制或远程手动控制方式。（2

29、）根据包装与否控制包装流水线和散库流水线运行，并按要求顺序停止。（3）根据料槽料位控制AF线启动、停止。本系统中STEP7用户程序分为组织块（OB）、功能块（FC）和数据块（DB）。功能块根据控制任务用于建立用户程序。将整个控制过程按工艺分为模拟量信号处理、AF线起/停、38#线皮带起停。3#-6#皮带工作情况如图2.2所示。图2.2 3#-6#皮带控制流程图总料位计算、模拟量变换、料槽料位运算、报警处理、16#皮带速度处理、12#皮带起停和分料器选择等程序块。针对工艺流程的具体情况，用语句表（LAD）形式编程。图4给出了3#6#皮带控制流程图。数据块用来存放皮带速度和料槽料位的数据。控制设计

30、思想（1）回路启动顺序由下游向上游（来料方向为上游），按一定延时，逐个启动，若回路启动过程中无故障,则为正常启动；若有故障则为异常启动，程序启动遇到故障时，就不再继续往下启动。（2）回路停止顺序由上游向下游,它包括正常停止和事故停止。正常停止为顺序停止,即正常操作时程序按一定时间延时由上游向下游逐个停止设备。事故停止是在启动或正常运行过程中回路中某一设备发生故障时,上游的设备立即停止,下游设备可运行。（3）在逻辑梯形图中,凡是带有分支的联锁回路都有记忆功能。因为前一台设备可以根据需要启动下面的各个分支回路的设备,回路梯形逻辑的记忆功能,可保证有故障回路的设备能正确停车。（4）上位机能显示出整个

31、皮带运行状态。亦能显示单条回路运行的设备。2.5 本章小结本章讨论了物料传输系统的种类，分析了选择物料传输系统时一般的策略以及与物料传输系统选择相关的因素，根据实际环境，设计所选择的物料输送系统由装卸工作站、导轨系统、托盘库、物料小车及物料管理系统组成。3 计算机监控管理系统3.1 计算机监控管理系统 计算机监控管理系统的特点（1）实时性计算机监控系统是一种实时计算机系统，实时性是它区别于普通(通用)计算机系统的关键特点，也是衡量计算机监控系统性能的一个重要指标。实时性有下述几层涵义：首先，是系统对外界激励(事件)及时做出响应的能力，即系统能在多长时间内响应外部事件的发生。第二，系统在所要求的

32、时间内完成规定任务的能力。第三，实时是与分时相对应的。（2）可靠性计算机监控系统的可靠性是指系统无故障运行的能力。工业生产在连续运行，计算机系统也必须同步连续运行，并对过程进行监测和控制。即使系统由于其他原因出现故障错误，计算机系统仍能做出实时响应并记录完整的数据。可靠性常用“平均无故障运行时间”，即平均的故障间隔时间MTBF(meantime between fanners)来定量地衡量。(3)维护性可维护性是指进行维护工作时的方便快捷程度。计算机监控系统的故障会影响工业生产过程的正常操作，有时会大面积地影响生产过程的进行，甚至使整个生产瘫痪。因此，方便地维护计算机监控系统的正常运行，在最短

33、时间内排除它的故障成为计算机监控系统的重要特点。（4）过程量采集及输出监控系统的一个突出特点是具有强大的1/0功能，即大量的现场信息要直接从工业现场采集并送入计算机中。（5）人机交换计算机监控系统中，入机交互的方式比较丰富。特别是复杂、大型、综合、连续的生产过程中，操作人员要在短时间内接受多个信息，进行分析判断，完成有关操作，因此要求监控系统具有多种而不是单一的人机交互方式。除常规的键盘、鼠标、CRT显示器外，通常还有触摸屏、专用键盘、大屏幕显示、语音等。（6）通信功能主要是指在监控系统中，计算机与计算机之间、相同类型或不同类型总线之间以及计算机网络之间的信息传输。在实际应用中，往往有多种类型

34、的多台监控计算机在一起联合工作，这时就需要在计算机之间进行通信，实时、可靠地传递信息。特别在分级计算机监控系统、分布式计算机监控系统中，通信是一个非常重要的问题。（7）信息处置和控制算法在设计计算机监控系统中，信息处理和控制算法的设计、开发、调试是最为核心的内容，也是最花费时间的工作，它占据了开发调试的大部分工作量。信息处理和控制算法主要是软件工作，这些软件的开发编制除了和采用的操作系统、软件开发工具有关外，还和硬件(特别是接El部件)以及生产工艺要求有密切关系。正因如此，监测系统的软件开发往往难度更大，它要求开发设计人员具有更全面和广泛的知识。 计算机监控管理系统的分类 根据对象的不同监控要

35、求，系统所完成监控功能和基本特点可分为下列四类： （1）计算机监控系统计算机监测系统(Computer monitor system)又称计算机数据采集与处理系统(Computer data acquisition system)它的主要功能是以计算机为核心对生产过程的参数和工况进行巡回检测。监测系统的输出不直接作用于生产进程的执行机构，不直接影响生产进程的进行，它是一个开环监测系统。生产进程的控制和调节由人工完成。(2)计算机监督系统计算机监督系统(Computer supervisory system)以具有分析决策功能为特点。它在检测系统的基础上，发挥计算机智能的特点，充分利用计算机快速

36、计算、大容量记忆、综合分析、逻辑判断等功能，对预处理后的信息进行二次加工。（3）计算机控制系统计算机控制系统(computer control system)3L称直接数字控制系统。它的特点是具有自动控制功能，即由计算机直接对生产过程进行控制。它是在监测系统的基础上根据事先决定并存储在计算机中的一种或多种控制策略，输出控制信息，直接作用在执行机构上，完成自动控制和调节功能。它是一个闭环系统，不仅有从生产过程送至计算机系统的检测信息通道，而且有从计算机系统送至生产过程的控制信息通道。（4）计算机监控系统计算机监控系统(Computer supervisory control system)综合了

37、上述三种系统的功能，由计算机完成输入处理、信息加工、分析决策以及输出控制调节。3.2 计算机控制系统的设计 基本要求计算机监控系统对于不同的应用对象有不同的具体要求，但对大多数监控系统的设计来说，运行上可靠、技术上先进、使用上方便、应用上灵活、时间上节省、经济上合理是共同的基本要求。（1）运行上可靠性由于计算机监控系统的运行环境一般都相对恶劣，能否适应这种环境是系统不可避免要面临的考验，其次，计算机监控系统往往负担着重要的任务，它一旦出现故障，将造成整个被监控过程的混乱，引起严重的后果，由此造成的经济损失往往远非计算机监控系统本身的造价所能比拟，所以，能否确保长期可靠地运行成为计算机监控系统中

38、首要考虑的问题。特别是对一些影响面大的重要应用系统，如连续生产过程的控制、电力系统的监控等，是不允许故障率高的系统存在的。（2）技术上先进计算机监控是一个综合性、交叉性强的技术领域，它综合了计算机技术、自动控制、信息处理和通信、检测技术和仪表以及生产过程和管理方面的知识，其技术先进性概括来说体现在硬件设备、软件平台和工具、信息处理和控制策略这三方面。计算机监控系统设计的一个原则应当是不盲目追求新技术，而在技术成熟的前提下尽量采用先进的技术。一方面，先进的技术可以获得更好的监控效果，从而可能获得更高的经济效益，因此在保证可靠性和经济上允许的前提下，应尽可能采用先进的技术；第二，计算机技术发展十分

39、迅速，硬件和软件更新换代的周期越来越短，采用先进的技术意味着延长系统的生命期限；第三，计算机监控系统大多作为整套生产设备的一部分出现，而高技术含量往往又体现在控制系统上，先进技术的采用可以极大提高整套设备的附加值，带来可观的经济和社会效益。（3）使用上方便计算机监控是一个综合性、交叉性强的技术领域，它综合了计算机技术、自动控制、信息处理和通信、检测技术和仪表以及生产过程和管理方面的知识，其技术先进性概括来说体现在硬件设备、软件平台和工具、信息处理和控制策略这三方面。计算机监控系统设计的一个原则应当是不盲目追求新技术，而在技术成熟的前提下尽量采用先进的技术。一方面，先进的技术可以获得更好的监控效

40、果，从而可能获得更高的经济效益，因此在保证可靠性和经济上允许的前提下，应尽可能采用先进的技术；第二，计算机技术发展十分迅速，硬件和软件更新换代的周期越来越短，采用先进的技术意味着延长系统的生命期限；第三，计算机监控系统大多作为整套生产设备的一部分出现，而高技术含量往往又体现在控制系统上，先进技术的采用可以极大提高整套设备的附加值，带来可观的经济和社会效益。（4）应用上灵活一个优良的计算机监控系统应当适用于不同的设备和不同的控制对象，即应具有良好的通用性，能灵活地扩充、修改和升级。当应用对象不同时(例如生产工艺要求有改变，或系统应用于另一种完全不一样的生产过程)，只需在基本系统中作适当的改动，增

41、减某些硬件模块，便可满足对象的要求。为此，在系统的总线结构、通信规约上要标准化，采用国际国内的统一标准和规范；设计指标要有一定余地，如输入输出通道数不应用满，软件的设计也应规范化、模块化。模块要易于连接和组织，程序应可读性强，清除多余语句，并有适量的说明注释，以便于修改。（5）时间上节省设计(包括生产、安装、调试、投运等环节)时间应尽量短。一方面可以以更快的速度满足用户的要求，更快产生经济效益，这在市场竞争的环境下尤为重要。另一方面计算机硬软件的技术发展十分迅速，更新换代很快，而其价格又呈下降趋势，要保持性能价格比高的优势，时间是一个重要的因素。第三，尽量缩短设计周期，可以降低整个系统的开发费

42、用。（6）经济上合理这是一个综合性很强的内容，应当进行全面的经济技术权衡。而这又与具体应用对象有密切的关系，应当根据应用对象的要求和当前的市场情况进行具体分析。 设计的主要步骤 开发一个计算机监控控制系统大体包括设计、生产制造、调试运行。包括下述步骤。项目的确定或出于市场的需求(经过市场调研)，或由用户的提出，或基于有关部门的计划。对项目的来源和要求基本了解后，进一步研究以明确建立该计算机监测控制系统的目的、系统适应的对象(哪一类或哪些类)、设计开发的周期、总的投资预算等。项目的确定或出于市场的需求(经过市场调研)，或由用户的提出，或基于有关部门的计划。对项目的来源和要求基本了解后，进一步研究

43、以明确建立该计算机监测控制系统的目的、系统适应的对象(哪一类或哪些类)、设计开发的周期、总的投资预算等。综合具体应用对象，到有关的生产企业和应用部门详细了解控制对象的工作过程和工艺流程、设备情况、工艺参数的范围，明确各项监测控制要求，定量地确定有关的指标。（2）确定总体方案根据设计说明书，参照过去工程的经验和现有系统的资料，考虑当前技术主流并顾及今后的发展趋势，确定系统中关键的技术内容。这些内容是总体性的、原则性的。（3）制定性能规范系统的性能规范是从应用该系统的角度，从外部对该系统的描述，主要包括功能描述、配置描述、环境描述三方面。（4）具体设计工作包括硬件和软件两大部分。在具体设计中通常需

44、要注意：尽量选择标准模块，对于通用的计算机和标准的总线，目前市场上已有丰富的标准模块，能提供各种语言的驱动程序和调试程序，使用起来十分方便。处理好硬件和软件的关系有两方面含义：其一，硬软件合理分工。一般原则是，在保证性能相近的前提下用软不用硬。只有在处理速度要求很快，非硬件莫属，或其功能用软件实现规模庞大耗时耗力的情况下，才用硬件实现。其二，硬软件密切配合。软件和硬件相互间是不可截然分割的，在选购或研制硬件时要有软件设计的总体构思，在具体设计软件时要了解清楚硬件的性能和特点。硬软件彼此间要留有一些余地(例如端口地址、访问周期等)。新设计的硬件软件要经过试验和仿真硬件尽量采用标准部件或已用过的部

45、件，而新设计的硬件必须经过研制和模拟试验。完全采用标准的或己应用过的软件的情况是很少的，但软件的开发可以借助于己有的类似系统和资料进行扩充修改，设计好的模块和系统应当逐个地用仿真工具(例如微机开发系统、系统仿真软件等)进行仿真、调试、修正。规范化设计有三方面含义：第一采用国际通用或国家颁稚的标准进行设计，以使所设计的系统能与其它系统或部件互联或兼容，与国际接轨。第二采用软件工程学的思想和方法进行软件设计，可以高效地进行软件设计，获得优质的软件产品。第三要注意设计文件的规范化。3.3 监控系统主要实现的功能（1）显示功能：工艺流程、测量值、设备运行状态、操作模式、报警等显示、画面调用等功能；（2

46、）报警处理和报表生成功能：纪录报警发生时间、故障内容等信息，并对报警信息进行管理，系统报表有时报、日报、月报等；（3）历史趋势功能：对现场的皮带速度、料槽料位以曲线图形显示。每个趋势曲线显示的画面主要包括画面名称、时间、趋势等；（4）画面系统对系统料位参数进行修改，实现对系统自动/手动的切换；（5）管理权限：实现不同级别的系统管理权限，系统操作员可以选择操作模式，查看趋势曲线及报表等；系统工程师可以对监控软件和下位机软件进行修改。（6）操作控制功能：根据界面上的按钮可以对各条皮带进行操作，比如：启动、停止；对料位按工艺要求进行设定并对其进行选择。3.4 本章小结本章对计算机监控管理系统的功能及

47、应用进行讨论，并对计算机监控管理系统的特点、计算机监控管理系统的分类及计算机网络监控管理系统进行详细分析，为计算机监控管理系统的进一步开发提供理论依据。4 物料输送系统监控管理上位机的设计4.1 物料监控管理系统上位机的功能物料管理系统的核心单元是物料管理计算机，对物料系统的所有设备进行管理、调度与监控。指挥小车在托盘库、加工中心、装卸站之间传送工件，完成工件的装卸、托盘的运输及交换作用。在物料终端对物料系统的运行进行实时动画仿真，它有利于操作人员了解系统的工作情况及各工位的状态。物料系统的管理与调度是由物料管理计算机来实现的，主要包括人-机接口的设计与实现，通讯链路的设计与实现、物料进出托盘

48、库的调度策略等方面的内容。物料系统的人-机接口通过物料管理计算机的显示器和键盘组成的物料终端来实现。主要包括：物料系统的动画仿真、操作工的提示信息、实时故障诊断处理。4.2 设计方案的确定 软件平台的选择分析随着科学技术的不断进步，现代工业的生产技术、工艺过程日趋复杂，生产设备和装置的规模也不断扩大，企业生产自动化的要求越来越高，早期传统的、封闭式的、专用的工业监控系统已显得力不从心在这种形势下，各种新型的监控系统应运而生现在国际上流行的方式是：硬件部分采用通用硬件，软件部分则采用开放的组态软件。通用硬件开放性好，通用性强，产品的成本和价格可控制得较低，且便于维护和扩充软件方面，我们可以通过高

49、级语言像VB、VC+等来实现，也可以通过组态软件来实现但从软件开发角度来讲，自己动手编写程序完成数据采集和处理，虽可提供较为灵活的手段，但对设计者在软件、硬件方面的水平都提出了较高要求，对软、硬件接口的标准化带来不便，还要花费较多的开发时间。组态软件是一种控制系统的开发工具，用户只需要根据应用对象和控制任务的要求，利用组态软件提供的工具，通过简单形象的组态工作，就可以得到所需要的软件功能可见这种“搭积木”方式的系统构成方法使得工控应用软件的编制变得相当轻松明了，开发成本也随之降低而且由于监控应用系统是由这些可靠的“积木块”所组成，因此可靠性和可维护性大大增强；另外，图形界面和可视化的设计使组态

50、软件具备了良好的人机交互界面(HMI)这样就可以使工程技术人员从繁琐费时的人机界面和硬件接口的编程方式中摆脱出来，而把主要精力置于控制程序模块设计上由于组态软件一般都内置了许多硬件驱动程序，使得多种硬件能在Windows操作系统下直接使用，参数设置也非常方便。由于控制现场的情况越来越复杂，安全性和可靠性的要求也越来越高，开发界面友好、安全可靠的监控系统软件也比较困难特别是基于Windows9598和Windows NT下的监控软件更加困难。因此，国内外的Dos生产商和软件公司纷纷开发出用于工业控制系统的组态软件以方便用户。这些组态软件经过大量的测试和维护，具有很高的稳定性，使开发人员能快速地开

51、发出高质量的监控软件。从目前来看，生产组态软件的公司主要有北京亚控的“组态王”监控软件、北京昆仑通态的“MCGS”工拉组态软件、大庆三维的“力控”组态软件、北京递杰科的“FIX7.0”组态软件等等。（1）MCGS工控组态软件北京昆仑通态的“MCGS”工控组态软件是较早进入国产组态软件领域的产品之一，目前正式产品为“MCGS5.1”版MCGS即“监视与控制通用系统”，MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强。其功能和特点如下：概念简单，易于理解和使用。用户可避开复杂的计算机软硬件问题，集中精力解决工程本身的问题，按照系统的规定，组态

52、配出最高性能、高可靠性、高度专业化的上位机监控系统。功能齐全：便于方案设计。MCGS为解决工程监控问题提供了丰富多样的手段，用户根据工程作业的需要和特点，可以方便地进行方案设计和组态配置。（2）FLX7.0中文版FLX 7.0中文版是一个遵照Microsoft Win 32规范设计真正的32位应用程序，与16位软件系统不同，FIX充分发挥了Microsoft Windows95和Windows NT操作系统的全部强大功能，包括抢先多任务、多线程、即插即用硬件兼容性、对称多处理等等。其特点为：具有分布式客户机服务器体系结构，直观的人机界面，100的数据完整性，实时过程监视，监督控制和数据采集，S

53、QLODBC关系数据库连接，报警和报警管理，完整且精确的报告，实时和历史趋势，统计过程控制，适用于各种规模的MMI和SCADA解决方案，易学习、开发、连接，在简单集成的工作环境里，可以快速方便地建立应用系统，并可以在线组态，系统能与Oracle、Sybase、SQL server、Access等关系数据库系统共享数据，具有开放性、可伸缩性和兼容性。（3）力控2.6通用监控版力控26是一个面向方案的HMISCADA平台软件它基于流行的32位Windows平台，丰富的I0驱动能够连接到各种现场设备分布式实时数据库系统，可提供访问工厂和企业系统数据的一个公共入口内置TCP1P协议的网络服务程序，可以

54、充分利用网络资源。其特点为：面向IntranetIntranet直接支持多文档：重新设计的实时数据库管理器使组态过程更加方便、灵活、高效；自由式万能报表功能；新增内置数据表，具备标准关系数据库所具有的基本特征和功能：完整的系统冗余解决方案，保障用户的投资，提高生产回报率；丰富的I0设备驱动支持，能够连接到各种现场设备；类BASIC脚本语言支持：全面支持OLE、ActiveX、DDE，完整的OPC Client，标准的SQLODBC API接口；提供多种通信方法；力控串行通信组件，可以实现两台计算机之间的低成本通信比较适用于野外等恶劣工作环境。（4）“组态王”监控软件组态王6.0是一个易学易用的

55、完全基于网络概念、支持加IntranetIntranet浏览技术的工控监测软件，它把互联网技术和工业自动化控制技术有机组合，扩展了工控的监控空间，同时6.0版支持多种冗余结构，如IO通道冗余，双机、双系统冗余等组态王6.0是一个可以扩展其功能的OPC系统，可以通过ODBC接口连接多种数据库，如ACCESS、SQL等，具有动态链接库，允许用户通过VB、VC直接访问自己的数据库。软件的图库系统非常丰富，图形系统也很完善。还有动画连接、远程拨号，并支持全系列的工业控制硬件，如数据采集板卡、智能模块、智能仪表、PLC控制器等。“组态王6.0”计算机监控软件，它是在PC机上流行的建立工业控制对象人机接口

56、的一种智能软件包，它以Windows98Windows 20001Windows NT4.0中文操作系统作为其操作平台，充分利用了Windows图形功能完备，界面一致性好，易学易用的特点，与其它工业自动化软件相比，在许多方面更加适合中国用户的特点和需求。它使采用PC机开发的系统工程比以往使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，大大减少了工控软件开发者的重复性工作，并可运用PC机丰富的软件资源进行二次开发。组态王6.0完全基于网络的概念，支持真正客户服务器模式和IntranetIntranet浏览器技术，并且是一种可伸缩的柔性结构，根据网络规模大小，可以将不同站点设计成IO服务器、报警服务器、数

57、据服务器、登录服务器、校时服务器、客户机等，在系统扩展和变化时，有着极大的灵活性。组态王6.0设计成全冗余结构，在五个层面上提供了冗余：IO通道冗余、双设备冗余、双网冗余、双机冗余、双系统冗余。组态王6.0为一个完全意义上的软件平台，允许用户进行功能扩展和发挥，它是一个ActiveX容器，无须编程即可将第三方控件直接连入组态王中：组态王6.0不仅是OPC客户，还是OPC服务器，可向任意支持OPC客户的软件提供数据；组态王60中的报警信息可直接输出到带ODBC接口的数据库中，如Access、SQL Server等。组态王6.0设计了报表系统和图库系统。可与Excel相媲美的内嵌式报表，功能强大，使用方便：所有图库全部更瓶，具有动态改变图形外观的动画精灵；图形系统增加了无限色和过渡色；通讯系统中增加在线连接、故障渗断、远程拨号以及许多实用的辅助工具。组态王6.0已达到或超过国外高档进口软件几乎所有的功能