PLC实验室实验自动评分系统设计

1、重庆科技学院毕业设计（论文） 题 目 PLC实验室实验自动评分系统设计 学 院 电气与信息工程学院 专业班级 自应本2007-01 学生姓名 徐 灵 学号 指导教师 任国梅 职称 讲师 评阅教师 职称 2011 年 6 月 8 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文

2、正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它学生毕业设计（论

3、文）原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计（论文）作者（签字）： 年 月 日摘要随着PLC在各领域应用的日益普遍,国内高校大多都为控制类专业学生开设PLC课程。然而，由于高校大面积扩招,很多学校都存在师资与硬件设施不足的问题，导致PLC实验教学质量下降。本课题将提

4、出一种解决上述资源短缺的方案，即设计PLC实验室实验自动评分系统。本课题具有很好的前瞻性，国内外还没有将自动评分引入PLC系统的先例，更没有相关的成果发布。本课题要求基于WinCC组态软件与实验室现有的西门子工业网络编写10个的自动评分程序，并且在教师机上可以查看学生的得分情况。本文先设计系统硬件、软件，然后在实验室现有的PROFIBUS-DP网络基础上进行系统设计，过后重点讲述WinCC画面设计、程序设计和系统的调试运行。最后，本系统在多主站PPI网络上成功的运行，效果良好，圆满的完成设计任务。关键词：PLC 自动评分 WinCC 工业网络 PROFIBUS-DPABSTRACTWith t

5、he increasingly common application of PLC in various fields, most of domestic universities have set up PLC course in majors of Automation.However, due to the enrollment expansion, many schools have problems of deficiency of teachers and hardware facilities which causes the problem of teaching qualit

6、y decline in PLC experiment course. Automatic scoring system for PLC lab to solving the shortage of resources has been presented in this project.This idea of this project has taken the lead in this field, because there is no similar work has been found with automatically scoring function in PLC syst

7、em, and there is no related results released in this field domestic and international.This project is based on Siemens industrial networks and the configuration software, WinCC with more than 10 automatic scoring programs. It can check students scores on the teachers computer automatically.This arti

8、cle discusses the design of hardware and software at first, the design of the system based on PROFIBUS-DP network of the lab is also covered later. The most important issues with this work are the graphics design, the program design in WinCC and The debugging and performing of whole system.Finally,

9、the task is completed satisfactorily with the automatic scoring system running successfully and efficiently on multi-master PPI network.Keywords: PLC; automatic scoring; WinCC; industrial networks; PROFIBUS-DP目录摘要IABSTRACTIII1 绪论11.1本课题的目的及意义11.2 计算机自动评分系统的发展和现状11.3 PLC实验室实验自动评分系统的现状21.4 本课题的主要内容32

10、PLC实验室实验自动评分系统的总体设计52.1 基于WinCC与西门子工业网络的PLC实验室实验自动评分系统52.2西门子工业网络总体设计52.3 硬件、软件总体设计62.3.1 学生端硬件、软件总体设计62.3.2 教师端硬件、软件总体设计73 PLC实验室实验自动评分系统的画面设计93.1 WinCC软件简介93.2 WinCC资源管理器的基本操作93.2.1 新建项目93.2.2 设置项目属性113.3 WinCC变量管理与PC Access的配合使用123.3.1 PC Access的使用133.3.2 WinCC变量管理的使用143.4 WinCC图形编辑器概述163.5 学生端的画

11、面设计173.5.1 学生端画面布局设计173.5.2 学生端主界面的画面设计183.5.3 常规评分画面的画面设计213.5.4 带波形图的评分画面的画面设计233.5.5 带位状态显示的评分画面的画面设计243.6 教师端的画面设计253.6.1 WinCC变量记录的使用253.6.2 教师端画面布局设计263.6.3 教师端主界面的画面设计263.6.4 成绩记录画面的画面设计284 PLC实验室实验自动评分系统的程序设计314.1程序设计的方案选择314.2 WinCC C脚本概述314.2.1 WinCC C脚本的一些基本概念314.2.2 WinCC全局脚本编辑器的使用324.3

12、全局脚本程序设计334.3.1 学生端全局脚本程序设计334.3.2 教师端全局脚本程序设计344.4 逻辑运算实验的自动评分系统程序设计344.4.1 实验1-1自动评分程序设计344.4.2 实验1-1思考题自动评分程序设计354.5 定时器实验的自动评分系统程序设计364.6 脉冲计数实验的自动评分系统程序设计364.6.1 实验1-5自动评分程序设计364.6.2 实验1-9、2-1自动评分程序设计374.7 算术运算、数据处理实验的自动评分系统程序设计384.8 顺序控制实验的自动评分系统程序设计384.8.1 实验1-2自动评分程序设计384.8.2 实验1-6自动评分程序设计39

13、5 PLC实验室实验自动评分系统的调试与运行415.1 学生端的单机调试415.2 系统的运行445.2.1 搭建多主站PPI网络445.2.2 PLC实验室实验自动评分系统的运行466 结论47参考文献49致谢51附录1 WinCC外部变量表53附录2 PLC实验室实验自动评分系统全部程序55附录3 NETR/NETW指令向导设置组图79附录4 PLC实验室实验自动评分系统运行画面组图81附录5 PLC实验室实验自动评分系统支持的实验列表911 绪论1.1本课题的目的及意义随着PLC(可编程控制器)在工业控制各领域应用的日益普遍,国内各大高校为了使本校的毕业生更好的适应社会的需求，大多都为控

14、制类专业学生开设有PLC课程，且多以学习编程应用为主。除了在课堂教学中学习理论知识外，适量的编程练习也是学生们掌握一门编程语言必不可少的条件，对PLC真机进行编程实验更是学生熟悉PLC控制系统的重要途径。如今很多高校都配有比较先进的PLC实验设备，学生们不仅能在这些实验设备上进行编程练习，更可以模拟练习控制各种不同的对象，以提高学生们的PLC实际应用能力，更好的适应以后的实际工作需要。然而，由于高校大面积扩招,很多学校都存在师资与硬件设施不足的问题，这往往就导致一名教师辅导几十甚至上百名学生进行编程练习，且极有可能多名学生使用一台PLC真机。在这样混乱的实验环境之下，学生在真机上接受老师辅导的

15、机会微乎其微。针对以上国内PLC实验教学现状，寻求一种解决上述资源短缺的方案迫在眉睫。试想一下，若是实验设备上有一个部件，可以自动为学生的实验程序和操作打分，当学生有疑问时才去请教老师，这样实验教学的效率肯定会有大幅度的提升，本课题PLC实验室实验自动评分系统设计的目的就在于此。根据资料显示，此方案在国内外都没有成果发布，因此具有相当的前瞻性。且若本课题在我校实施成功，更可向其他学校推广，促成更深一步的研究。1.2 计算机自动评分系统的发展和现状在计算机科学领域，早在20世纪60年代，国内外就开始有学者研究自动评分系统。随后，程序自动评分1系统在教育、计算机科学和商业等领域都得到很好的应用与发

16、展，也形成了多种成熟的理论体系。从软件测试角度来看，自动评分有一些通用的测试方法。自动评分属于编程阶段的测试，其中使用最多的测试方法是静态测试和动态测试3。静态测试时，测试人员不必执行程序，而是去分析程序代码段，收集代码的结构信息而非查错。静态测试有很多算法，能以不同的方式收集代码结构信息，且处理信息方式也不尽相同，但它并不适用于自动评分系统。动态测试方法的基本思想是将程序编译成EXE（可执行）文件格式，再输入测试数据，然后得到结果。动态测试的优点是它是判断程序是否正确的最直接的方法，它的目的是查错而非检查程序代码的结构信息。若将动态测试用于自动评分系统，就将测试输出结果与期望的标准结果比较，

17、再由各个结果所占得分数的权重来得出得分。动态测试方法中使用较多的是黑盒测试和白盒测试。白盒测试也称覆盖率测试，这是由于在白盒测试时，测试人员必须输入不同测试值来触发不同的决策，以此来检查程序语句在执行什么运算，那么测试人员就必须选取足够但又不是过多测试值来进行测试，这种足够的程度就是覆盖率。黑盒测试又称功能测试，因为在黑盒测试中，测试人员把测试对象看做一个黑盒子，完全不考虑程序内部的逻辑结构和内部特性，只需输入测试数据，得到结果，然后将其与期望的标准结果比较，看是否实现预期的功能。很明显自动评分系统要依靠黑盒测试法。黑盒测试又可分为等价类测试、边界值测试、基于判定值的测试、基于因果图的测试、基

18、于状态图的测试、基于场景的测试等等。自动评分系统在教育事业中用途广泛3，国内的如国家计算机等级考试等无纸化考试大多有自动评分系统，且已达到十分成熟的地步。其中最权威的自动评分系统当属ACM（Association for Computing Machinery，美国计算机协会）用于ICPC（International Collegiate Programming Contest，国际大学生程序设计竞赛）的官方Online Judge(简称OJ)，它是规模最大、参与人数最多、水平最高的OJ，由巴利亚多利德大学(University of Valladolid)开发。该自动评分系统要求参赛者在限定

19、时间内运行其程序，在线提交结果，便可立即得知成绩，足见其自动化程度之高。国内的许多知名大学，如北大、浙大和同济等都有自己的OJ。OJ的实现方式主要是采用黑盒测试法。任何一个待测程序，都有0个到多个输入、1到多个输出，因此它具有有限输入输出对。OJ将来自网络上的待测程序编译，将得到的输入输出对与其事先存储所有可能输入输出对进行比较，按规则得到分数，返回结果4。1.3 PLC实验室实验自动评分系统的现状由于PLC起步（1969年，由美国数字设备公司制造出第一台PLC样机）比计算机（1946年由美国宾夕法尼亚大学研制出第一台计算机）晚，且多只在工业控制中使用，所以其普及率远不如后者。虽然随后PLC发

20、展迅猛，但时至今日，都还没有人将自动评分带入PLC教学中，更没有人将有关成果进行发表。PLC系统与计算机系统有联系也有区别，因为从某种角度上说，PLC就是一台工业计算机。我们可以通过比较两者的不同加深对两者的理解，也可以通过分析两者的联系来讨论完成设计任务的方法。与计算机系统相比，PLC系统有自己的特殊性。首先，PLC程序在运行时有一定的限制，因为要评分的PLC程序的输入输出并不多，且程序要完成一个特定的功能，就要求学生按正确的操作顺序进行输入。其次，在PLC系统中，学生编写的程序多是梯形图，看似没有文字代码的可操作性强，但是若使用黑盒测试法，就不用理会程序的内部结构。最后，PLC系统使用西门

21、子工业网络，网络要完成程序自动评分的相关任务。本课题最先提出了PLC实验室实验自动评分系统设计的概念，并将其付诸实际。1.4 本课题的主要内容 本课题主要完成以下内容： 在学生操作的实验设备上，自动评分系统可以对学生编写并下载进PLC的待测程序进行自动评分； 自动评分系统在学生操作的实验设备上要能够对10上的程序进行自动评分； 在学生操作的实验设备上，自动评分系统通过未得分的项目可以指出程序的错误； 在教师机上可以监控所有学生实验设备上的实验情况； 在教师机上可以对学生的评分情况进行查看、归档、打印和简单的数据统计。2 PLC实验室实验自动评分系统的总体设计2.1 基于WinCC与西门子工业网

22、络的PLC实验室实验自动评分系统PLC实验室实验自动评分系统由组态软件WinCC（Windows Control Center，视窗控制中心）编写，分为PLC实验室实验自动评分系统（学生端）和PLC实验室实验自动评分系统（教师端）两个部分，不能同时在同一台计算机上运行，而是通过西门子工业网络相连。学生端对待测程序进行评分，然后通过西门子工业网络将结果上传到教师端进行归档供日后查看，并可以进行打印操作和简单的数据统计。教师端也可以通过西门子工业网络对学生端进行一定程度的监控。2.2西门子工业网络总体设计S7-300（1）S7-300（3）S7-400S7-300（2）交换机计算机S7-200S7

23、-200S7-200S7-200S7-200S7-200S7-200S7-200S7-200（共17台）（共14台）（共14台）工业以太网MPIPROFIBUS-DP图2.1 PLC实验室网络总体示意图本课题PLC实验室实验自动评分系统设计并不包含组建网络，而是使用现有的网络。该网络是供实验室研究用，包含了PPI（Point to Point Interface，点对点接口）、MPI（Multi Point Interface，多点接口）、工业以太网与PROFIBUS-DP（Process Fieldbus，过程现场总线；Decentralized Periphery，分布式外围设备）5四种网

24、络，其网络总体示意图如图2.1。图2.1的上半部分是由PLC实验室实验自动评分系统（教师端）对S7-400和S7-300实行监控。原计划4台PLC都用工业以太网与计算机相连，但是使用中发现S7-300（2）的CP343-1出现无法处理的问题，所以将S7-400与S7-300（2）用MPI连接起来，并使用全局数据包通信方式将S7-300（2）所接收的来自14台S7-200的数据发送到S7-400对应的存储区。S7-300（1）CP 343-1CPU 315-2 DPMPIDP以太网图2.2 S7-300（1）与17台S7-200的详细网络连接图PROFIBUS-DPS7-200EM 277CPU

25、 224/226PROFIBUS-DPDPS7-200EM 277CPU 224/226PROFIBUS-DPDPS7-200EM 277CPU 224/226PROFIBUS-DPDP（共17台S7-200）3台S7-300与以PROFIBUS-DP6与45台S7-2007相连，之间要通过EM277。S7-300（1）与17台S7-200相连；S7-300（2）与14台S7-200相连；S7-300（3）与14台S7-200相连。其中第一组S7-300（1）的详细网络连接图如图2.2，另外两组网络结构相同，不再赘述。2.3 硬件、软件总体设计由于网络为实验室现有网络，本课题将不会重点考虑组建

26、网络的硬件、软件，而重点考虑除此之外的硬件、软件。硬件、软件总体设计方案本着节约的原则，尽量使用实验室现有的硬件、软件。2.3.1 学生端硬件、软件总体设计首先看学生端的硬件总体设计方案。本实验室的S7-200实验装置采用的是杭州天科教仪设备有限公司的TKPLC-2型网络型可编程控制器高级实验装置。该实验装置采用挂箱式设计，挂箱可以更换，方便进行各种不同种类的实验。PORT 1S7-200PORT 0图2.3 S7-200硬件接线图RS232EM 277DPS7-200CPU 226PORT 0EM 277DPCPU 224计算机RS232计算机PC/PPI线缆RS232/PPI多主站线缆本实

27、验室的S7-200 PLC有两种CPU：224和226，配置基本一致，其硬件接线图如图2.3：图2.4 S7-400与S7-300的详细网络连接图交换机工业以太网MPIS7-400CP 443-1CPU 414-2MPI/DPDP以太网S7-300（1）CP 343-1CPU 315-2 DPMPIDP以太网S7-300（2）CP 343-1CPU 315-2 DPMPIDP以太网S7-300（3）CP 343-1CPU 315-2 DPMPIDP以太网计算机WinCCSTEP 72.3.2 教师端硬件、软件总体设计PLC实验室实验自动评分系统（教师端）硬件连接图8见图2.4。原计划4台PLC

28、都用工业以太网与计算机相连，但是使用中发现S7-300（2）的CP343-19出现无法处理的问题，所以将S7-400与S7-300（2）用MPI10连接起来，并使用全局数据包通信方式将S7-300（2）所接受来自14台S7-200的数据发送到S7-400对应的存储区。软件方面，PLC实验室实验自动评分系统（教师端）由WinCC创建，所以要安装WinCC软件。要对S7-400和S7-300进行编程和下载，就需要安装STEP 7软件。3 PLC实验室实验自动评分系统的画面设计3.1 WinCC软件简介 WinCC（Windows Control Center，视窗控制中心）是西门子公司于1996年

29、发布的一款HMI/SCADA（HMI，Human-Machine Interface，人机接口；SCADA，Supervisory Control and Data Acquisition，监控与数据采集）软件，经过十几年的变迁，它已广泛应用于冶金、化工、机械加工、半导体制造、食品、制药等领域。WinCC由实力强大的西门子公司作技术支撑，总是能将最先进的技术集成到WinCC中，且功能全面，开放性好，这些都是其优良品质的保证。如今，WinCC已成为世界三大组态软件之一，在欧洲更是排名第一。WinCC V6.2版本采用SQL Server 2005数据库进行生产数据的归档，并具有Web浏览器的功能

30、，可以使经理、厂长在办公室内看到生产流程的动态画面，从而更好地调度指挥生产。WinCC与STEP 7 编程软件的紧密结合缩短了项目开发的周期。作为SIMATIC全集成自动化系统的重要组成部分，WinCC确保与SIMATIC S5、S7和505系列PLC的方便连接和高效的通讯。除此之外，WinCC还有对SIMATIC PLC进行系统诊断的选项，给硬件维护提供了方便，通过控制中心可以组织WinCC所提供的各种资源，实现高效快捷的组态11。3.2 WinCC资源管理器的基本操作WinCC资源管理器是软件的控制中心，WinCC的一切操作都可以从这里开始，只有熟悉了WinCC资源管理器才能更好进行下面的

31、设计。3.2.1 新建项目打开桌面上的SIMATIC WinCC 资源管理器，进入项目管理器。此时项目管理器会自动打开上次打开的项目，此时不予理会，点击文件关闭即可关闭项目。图3.1 WinCC 资源管理器对话框此时点击文件新建，出现图3.1的WinCC资源管理器对话框，选择单用户项目后确定。若是要打开以前的项目，选择打开已存在的项目后确定。也可以点击文件打开来打开以前的项目。选择单用户项目新建后随后弹出“创建新项目”对话框，如图3.2。填入项目名称后，会自动以相同名称新建子文件夹。注意，项目名称尽量使用英文名，否则有些控件会工作不正常。在项目路径中可以改变存储路径，若不做更改，项目默认存储在

32、C:SiemensWinCCWinCCProjects目录。单击创建完成新项目的创建。图3.2 创建新项目对话框图3.3 WinCC资源管理器各项目组件数据窗口组件中的数据项目创建好后，WinCC资源管理器下方左右两个白框有了显示，如图3.3。左边窗口为浏览窗口，里面是WinCC已安装的项目组件，图中的组件是基本组件。右边是数据窗口，在浏览窗口中点击项目组件，数据窗口中会显示其中的数据。我们可以看出，WinCC资源管理器的结构跟Windows操作系统十分相似，具有简洁、直观和高效等特点。浏览窗口3.2.2 设置项目属性在开始组态之前，必须做一些初期的设置，若是到后期再设置，会造成一些不必要的麻

33、烦。在WinCC资源管理器的浏览窗口中右键点击项目名称选择属性将弹出如图3.4所示项目属性对话框，共有4个选项卡。图3.4 项目属性对话框常规选项卡可以修改项目类型。更新周期选项卡可以查看更新周期和修改5个用户周期。热键选项卡可以设定登录、退出和硬拷贝的组合键。在“选项”选项卡中可以勾选使用激活的XP用户界面设计，如此画面中的按钮将是XP风格，更加美观。在WinCC 资源管理器的浏览窗口中左键点击计算机，再在数据窗口中右键点击相应名称的计算机，选择属性将弹出如图3.5所示的计算机属性对话框，有5个选项卡。常规选项卡中可以修改计算机名称，这一点很重要，因为这里的计算机名称必须和Windows的计

34、算机名相同，项目才能运行。启动选项卡中可以选择WinCC运行时的启动项目，如PLC实验室实验自动评分系统（学生端）只使用全局脚本运行系统和图形运行系统，就勾选这两项。参数选项卡可以设置语言、时间和禁止的组合键。图形运行系统用于设置起始画面，以及画面运行时的一些参数，十分重要。运行系统选项卡是一些高级选项，一般保持默认状态即可。图3.5 计算机属性对话框3.3 WinCC变量管理与PC Access的配合使用WinCC没有PPI驱动，不能直接与S7-200的串口通讯。图3.6 设置PG/PC接口对话框然而WinCC带有OPC服务器或客户端的驱动。通过OPC可以实现其之间的数据交换。OPC(OLE

35、 for Process Control；OLE，Object Linking and Embedding，过程控制的对象链接与嵌入)有十分开发的协议，背后有OPC基金会做支持，使其成为一种有很强开放性的协议。3.3.1 PC Access的使用PC Access是安装STEP 7-Micro/WIN软件时一并安装的，是西门子专门为S7-200打造的将其设置为OPC服务器的软件，使用十分方便快捷。双击打开桌面上的V1.0 PC Access SP3图标，打开S7-200 PC Access软件，点击文件新来新建一个项目。然后右键点击左边浏览窗口的MicroWin（XXX），选择设置PG/PC接

36、口，弹出如图3.6的设置PG/PC接口对话框，选择PC/PPI cable，点确定。右键点击左边浏览窗口的MicroWin（XXX），选择新PLC，弹出如图3.7的PLC属性对话框，输入名称，网络地址要和STEP 7-Micro/WIN中PPI线缆所在端口地址一致。图3.7 PLC属性对话框右键点击刚才输入的名称，选择新项目，或者左键点击刚才输入的名称，在右边的窗口空白处点击右键，选择新项目，此时出现如图3.8的项目属性对话框。图3.8 项目属性对话框在图3.8中新建供OPC 服务器使用的项目，它支持S7-200的所有存储类型。注意，新建若干项目后，必须点击保存才能生效。图3.9 S7-200

37、 PC Access软件在测试客户机中增加当前项目测试客户机状态此时，选择若干个项目，在如图3.9的窗口内点击在测试客户机中增加当前项目，所选项目会加入下列测试客户机窗口。再点击测试客户机状态，即可看到项目的情况与质量，若质量为好，则表示OPC服务器搭建成功。3.3.2 WinCC变量管理的使用在WinCC资源管理器中单击变量管理，并可打开里面的多层结构，这就是WinCC变量管理，如图3.10。WinCC变量管理是WinCC管理外部变量、内部变量和通信驱动程序下的变量的地方。添加内部变量和内部变量组很简单，类似于PC Access中建项目的方法，这里不再赘述。下面我们来看看在WinCC变量管理

38、中是如何添加外部变量的，如来自PC Access中的变量。在WinCC资源管理器中右键单击变量管理，选择添加新的驱动程序，会弹出添加新的驱动程序对话框，如图3.12。图3.10 WinCC变量管理选择OPC.chn，随后WinCC变量管理下会出现OPC和OPC Groups（OPCHN Unit #1）如图3.11。图3.11添加新的驱动程序对话框右键单击OPC Groups（OPCHN Unit #1），选择系统参数，弹出OPC条目管理器，如图3.12。双击LOCAL，选择S7200.OPCServer，点击浏览服务器，如图3.12，选择所有项目，点击添加条目，PC Access中所建项目就

39、可以在WinCC变量管理中访问了，如前面的图3.10。图3.13 S7-200 OPC Server图3.12 OPC条目管理器3.4 WinCC图形编辑器概述WinCC图形编辑器是组态画面的地方，画面是一个项目的基础部分，要组态优质的画面，熟练的使用图形编辑器是必不可少的。在WinCC资源管理器中浏览窗口中单击图形编辑器，在数据窗口中会显示已保存的画面，此时双击画面，即可打开图形编辑器并打开该画面。在WinCC资源管理器中浏览窗口中双击图形编辑器，则只打开图形编辑器，并打开新建的画面，如图3.14。图形编辑器包括：颜色调色板、对象选项板、样式选项板、对齐选项板和文本选项板等。另外，用户自己还

40、可以自定义需要显示的组件。图3.14 图形编辑器调色板绘图区选项板缩放动态向导对齐图层3.5 学生端的画面设计PLC实验室实验自动评分系统（学生端）的主要功能是评分，所以其画面中最突出的部分就是评分的画面。3.5.1 学生端画面布局设计画面设计要有一定的风格，PLC实验室实验自动评分系统并不属于工程项目，因此可以将其设计的更美观、易用，与一般的软件类似。当运行系统启动时，运行画面应该是主画面，然后由主画面切换到其它的画面。各画面的调用关系如图3.15。图中虚线调用是个别实验对应有思考题时才有。存在时调用调用思考题画面各实验画面主画面图3.15 各画面的调用关系然后统一画面的大小，在画面空白处点

41、击右键选择属性，出现图3.16的对话框。在弹出的对象属性对话框中，点击属性选项卡中的几何，将画面宽度设为1020，将画面高度设为730。假设计算机显示器的画面分辨率都为1024768，宽度为1020是留有一定余地，高度设为730是把Windows系统的任务栏空出，因为本系统并不是用于工业控制，不需要唯一运行，而是要运行很多其他程序，使任务栏可见性更好。图3.16 对象属性对话框下一步确定画面布局，有了清晰的布局，后面的画面设计会更有条理性，如图3.17。其中虚线框中的部分并不是所有画面都有的。图3.17 学生端画面布局调用退出项目名称功能登录分数显示PLC状态显示实验指导书波形图退出功能登录实

42、验1调用实验2调用实验3调用a 主画面布局b 评分画面布局位状态显示3.5.2 学生端主界面的画面设计主界面是运行系统运行的第一个画面，是系统的开端，在3.2节中可知，在计算机属性对话框的图形运行系统选项卡中可设置起始画面。设置起始画面的另一种方法是在WinCC资源管理器中的数据窗口中右键点击某画面,并选择定义画面为启动画面。 下面是主界面的画面设计。 新建画面 在图形编辑器中点文件新建，保存时将名称改为主界面。 调用区的画面设计调用区全部都是按钮，一个按钮对应一个实验，组态的方法都是一样的。例如实验1-1：走廊灯两地控制程序。首先在对象选项板中选择窗口对象中的按钮，将其拖放的画面中至适合尺寸

43、。对其点右键，选择组态对话框，将弹出如图3.18的按钮组态对话框。将其文本改为实验1-1：走廊灯两地控制程序，字体和颜色可以改。还可对其进行授权和分配热键。在单击鼠标改变画面中选择实验1-1_走廊灯两地控制程序.PDL，点确定。这样，当主界面运行时，点击实验1-1：走廊灯两地控制程序按钮，就调用画面实验1-1_走廊灯两地控制程序.PDL。图3.18 按钮组态对话框 退出按钮的画面设计点击退出按钮实现的功能是退出运行系统。图3.19 直接连接对话框先创建一个按钮，对其点击右键，选择属性，将弹出对象属性对话框。在对话框的事件选项卡中，单击鼠标，对单击鼠标点右，选择直接连接，弹出的如图3.19的直接

44、连接对话框。在图3.19左边来源常数处输入1，右边目标变量处选择tuichu。这样当主界面运行时，点击退出按钮，变量tuichu就被赋值为1。然后全局脚本对tuichu进行处理，达到退出运行系统的目的。 功能区的画面设计功能区有两个按钮，打开STEP 7-Micro/WIN和打开OPC服务器。分别对dakai_micro/win和dakai_pc_access_opc_server两个变量赋值为1。然后全局脚本对它们进行处理，达到目的。 登录区的画面设计登录区由两个静态为本和两个输入/输出域组成，如图3.20。图3.20 登录静态文本由对象选项板的标准对象中的静态文本拖放到画面中，双击其可以输

45、入文本，如“姓名：”和“学号：”。在对象选项板的智能对象中拖放两个输入/输出域。对其点击右键，选择组态对话框，在变量中分别输入VB100和VD106，更新都为有变化时，类型为输入和输出。静态文本“姓名：”右边对应的输入/输出域对象中的数据格式改为字符串，输出值改为“在此输入姓名”。 静态文本“学号：”后边的输入/输出域对象中的数据格式改为实际值，输出格式改为，表示最多输入10位十进制数。 插入背景图片在对象选项板智能对象中选择图像对象，会自动弹出图形对象组态对话框，如图3.21。点击查找选择图片，左边可以看预览效果。点击确定后将插入的图片拉大到跟画面一样大，再在图3.14图形编辑器工具栏中点击

46、移动到后台。图21 图形对象组态对话框3.5.3 常规评分画面的画面设计常规评分画面是指类似于图3.17画面布局b中的评分画面，它们没有波形图和位状态显示。除了实验1-3、实验3-1、实验3-2和实验3-3，另外8个实验评分画面都是常规评分画面。以实验1-1为例，常规评分画面的组态过程如下。 新建画面，并将画面名称保存为相应的实验名称。 分数显示区的画面设计图3.22 分数显示对话框分数显示区可以显示分数，有重新评分和上传分数按钮，如图3.22。评分项目是由静态文本写的。图3.23 动态值范围对话框每项分数是由两部分构成，上面遮挡分数的是静态文本，右键点击选择属性，在对象属性对话框中属性其它显

47、示上点击右键，选择动态对话框，将弹出动态值范围对话框，如图3.23。在动态值范围对话框中选择变量1-1_defen，数据类型选布尔型（虽然1-1_defen是无符号八位十进制数，但非0与0两种状态也可当成布尔型处理），表达式/公式的结果中，是/真对应否（不显示），否/假对应是（显示）。下面分数显示部分是输入输出域，由组态对话框直接连接1-1_defen即可。上传分数按钮使用变量直接连接，鼠标动作时使变量shangchuan为1，然后由全局脚本处理。重新评分按钮使用变量直接连接，鼠标动作时使变量chongxinpingfen为1，然后由全局脚本处理。 PLC状态显示区的画面设计PLC状态显示区的

48、作用是实时显示输入状态，如图3.24。图3.24 PLC状态显示其中I0.0开关来自图3.14图形编辑器工具栏上的显示库全局库 Operation Toggle Buttons On_Off_1。右键点击选择属性，在其对象属性对话框属性选项卡 UserDegfined1 Toggle上点右键选变量，然后选择M100连接。然后Q0.0灯是画的圆圈，在它的背景颜色动态对话框中连接M200，为真时显示绿色，为假时显示红色。 实验指导书的画面设计打开图3.14图形编辑器对象选项板智能对象 OLE元素，会自动弹出插入对象对话框，如图3.25。选择由文件创建，然后浏览到存储有实验指导书的Word文档，点击

49、确定。然后将OLE元素拉大到适合大小。 调用区的画面设计有主界面的调用按钮，除了像主界面中调用一样设置外，还要点击右键属性的对象属性对话框中事件鼠标按左键直接连接中使1-1_pingfen赋值为0。这样程序可以有效的跳出死循环，以防C脚本卡死。 退出按钮的画面设计，同主界面。图3.25 插入对象对话框 功能区的画面设计，同主界面。 登录区的画面设计，同主界面。 插入背景图片，同主界面。3.5.4 带波形图的评分画面的画面设计带波形图的评分画面只有实验1-3：断电延时脉冲控制程序，由于除了波形图，其它都是一样的，这里只讲波形图的组态方法。波形图用于显示I0.0和Q0.0的实时状态，如图3.26。

50、图3.26 插入对象对话框首先，打开图3.14图形编辑器对象选项板控件 WinCC Online Trend Control，拉伸到合适大小，双击打开WinCC在线趋势控件的属性对话框，如图3.27，有7个选项卡。在曲线选项卡中，点击“+”可增加趋势。名称处可以改名。数据源选择在线变量，选择M100（对应I0.0），显示类型为步进趋势。在常规选项卡中勾选交错显示趋势、公共X轴。在工具栏选项卡中，取消工具栏的显示。是时间轴选项卡中时间范围区域设为1分钟。在数值轴选项卡中，范围选择为自0到1。图3.27 WinCC在线趋势控件的属性对话框3.5.5 带位状态显示的评分画面的画面设计带位状态显示的评

51、分画面有实验3-1：数据转换编程、实验3-2：算术运算指令和实验编程3-3：数据处理指令编程。由于除了位状态显示，其它都是一样的，这里只讲位状态显示的组态方法。首先，在图3.14图形编辑器工具栏上的显示库全局库 Displays Displays Digital Output。然后右键点击选择属性，在对象属性对话框中属性选项卡输出/输入输出值点右键，选择动态对话框，弹出如图3.28的动态值范围对话框。数据类型选择位，然后连接变量MB10（对应IB0）。点击Bit0后面的按钮这里可以选择对应IB0的哪一位。图3.28 动态值范围对话框3.6 教师端的画面设计PLC实验室实验自动评分系统（教师端）

52、的主要功能是监控和归档，所以要先组态变量记录。3.6.1 WinCC变量记录的使用WinCC具有强大的变量记录功能，这对工业控制中分析过去数据，以及预测未来变化有十分重要的作用。打开图3.3 WinCC资源管理器，双击变量记录，打开变量记录窗口，如图3.29。图3.29 插入对象对话框右键点击归档选择归档向导。在步骤1中选择过程值归档，并可以更改归档名称。在步骤2中选择要归档的变量。单击完成结束向导。在图3.29的变量记录窗口的下方有刚才选择要归档的变量，右键点击选择属性，弹出过程变量属性对话框，如图3.30，一共有四个选项卡。在归档变量选项卡中，可以更改名称和变量等等。在归档选项卡中，将归档类型选为非周期，将采集选为事件控制。然后在事件变量中选择变量guidang。这样，当布尔型变量guidang变化时，该变量就归档一次。参数选项卡不作更改。显示选项卡不作更改。图3.30 过程变量归档对话框3.6.2 教师端画面布局设计 PLC实验室实验自动评分系统（教师端）的主要功能是监控和归档，而这项功能分别由主界面和成绩记录画面实现。两幅画面的布局如图3.3