摘要：本文從實際應用出發，在對組態軟件進行研究比較后，選用“組態王”軟件開發出真空吸塑成形機的溫度實時監控系統，詳細闡述了組態王的特點和改造后上位監控系統的實現。“組態王”是優秀的國產組態軟件，具有功能豐富、操作簡單、實用性強等特點，適用于各種規模的工業控制計算機系統。和原來的BASIC應用程序相比，新系統實時性好，具有查詢功能、在線設定和修改功能；并且可以根據成型材料的不同，選擇不同控制方案。系統運行穩定，人機界面友好，獲得廠方工作人員好評。
關鍵詞：真空吸塑成型機；上位監控系統；組態王；PLC
1 引言
真空吸塑成型機是對薄軟非金屬板材進行加熱后用模具進行成型的自動化機械設備。揚州科龍公司在1993年投資近2000萬元，從日本進口一套四工位真空成型機，該設備硬件系統在當時是最先進的，使用FANUC伺服系統對板材進給進行準確定位，下位采用歐姆龍大型可編程控制器C2000H，上位采用歐姆龍386工控機并用BASIC編寫上位軟件，油壓系統與氣動系統相結合，在當時居于國際先進水平，在科龍冰箱生產線上處于舉足輕重的地位。
十多年來，隨著大規模集成電路、計算機技術、工業組態軟件的發展，原來的控制系統在新硬件、新技術面前逐漸落后，并且由于歐姆龍公司在2000年前停產C2000H型號的PLC、和設備配套使用的工控機，突顯出難以維護的問題。2009年初，因一個PLC模塊損壞、工控機硬盤損壞而導致整個系統癱瘓，需要進行改造升級。
本四工位真空成型機，在引進時耗資巨大，設備質量很高，特別是機械設備至今仍然狀態良好，伺服電機和伺服驅動器硬件未損壞，但伺服程序丟失，真空泵、油壓系統良好，
接觸器、繼電器、斷路器等低壓電器除個別故障需要更換外，大多狀態正常。與目前國內生產的真空成型機相比，單工位成型機成型一個冰箱內膽需要90多秒的時間，三工位需要70秒左右，而本系統四工位只需要45秒左右，效率高，質量好，對科龍生產線具有很高的經濟效益，改造升級原有控制系統與購買一臺新的成套設備相比，可為公司節省巨額資金。在原機械設備基礎上，升級后的系統具有以下改進（硬件方面略）。
在上位軟件方面，原系統用BASIC編寫的應用程序界面粗糙，不支持鼠標，給工人操作帶來不便。改造后用組態王開發的上位監控系統，既克服了以上缺點，又使得實時數據庫大大提高了通信的實時性，實現了對溫度的監視和控制；同時還提供了歷史數據查詢、歷史趨勢查詢、打印等功能；在線對報警溫度設定和控制方案進行修改；并且可以根據成型的材料的不同，選擇不同控制方案。系統界面友好，控制性能優良。
2系統概述
2.1系統總括
四工位真空成型機包括上料、預加熱、加熱、成型四個工位。其整體如圖2－1所示，結構分解圖如圖2－2所示
圖2－1 成型機整體圖
圖2－2成型機結構分解圖
1—板材堆放處 2—移載小車和吸附頭 3—供給小車4—預加熱
5—加熱 6—成型和換模 7—成品出口
真空成型機的內膽加工過程是這樣的，塑料板材在上料工位被安裝在移載車上的真空吸盤輸送到供給車上，供給車前進將板材輸送到鏈條，然后輸送鏈條將板材輸送到預加熱工位進行預加熱，預加熱一定時間后，再將板材輸送到主加熱工位進行加熱，加熱一定溫度后，輸送到真空成型工位，通過內膽模具和框架的配合，利用真空吸附成型的原理，使工件成型，加工過程結束。在全自動狀態下，移載車、供給車、預加熱、加熱、成型同時有5塊板材處在加工線上，生產效率高。另外在成型部分，為了生產不同的冰箱內膽，需要更換不同的模具，對更換模具過程進行自動控制。
圖2－3成型機工藝流程圖
2.2系統各工位簡介
（1）上料工位：上料工位包括移載車、供給車兩部分，主要功能為將待加工成型的塑料板材HIPS或ABS輸送到預加熱工位；塑料板材的加工范圍為2000*1000*2-3.8mm。在輸送板材時，將板材通過叉車放到固定位置，移載車往復運動，板材由吸盤傳送到供給車上，板材對中裝置將板材對中后，通過安裝在輸送鏈條上的輸送夾具固定板材，輸送到下一工位。
（2）預加熱工位：預加熱工位主要功能是將待加工成型的板材進行預加熱。上下兩面加熱瓦進行加熱，每面有98（14×7）塊低電壓、大電流的加熱瓦，并安裝了掉料探測光電開關，如果板材溫度過高，嚴重變形下垂，系統會立即自動關閉加熱系統，并降下可升降的下加熱器，防止板材掉到加熱器上而造成火災；板材加熱到一定時間后，通過鏈條輸送到下一工位。
（3）加熱工位：加熱工位主要功能是將待加工成型的板材進行最終加熱。加熱工位結構和預加熱工位基本相似，不過上下兩面加熱瓦數量更多，每面有144（16×9）塊加熱瓦，溫度控制也更準確，對預熱過的板材進行再加熱，加熱到成型要求的溫度后，輸送到下一工位進行真空成型。
（4）真空成型工位：該工位是這個真空成型機的重要組成部分，主要功能為將加熱到一定溫度的板材，利用模具和框架將板材固定，形成模具、板材或框架的密閉空間，然后先下真空吸泡，再上模具下降、上真空系統吸附和下壓空同時動作，將板材吸附在模具表面上，形成冰箱內膽形狀；經過冷風機進行冷卻，冷卻完成定型后模具退出，內膽成型結束，由鏈條輸送出。
2.3鏈條輸送控制和換模控制
板材在鏈條帶動下，每次前進2.6米，包括從加熱工位到成型工位、從預加熱工位到加熱工位、從進給工位到預加熱工位。要求速度快，位置控制準確，系統采用FANUC伺服控制器和伺服電機進行位置控制。
成型不同的內膽，需要更換不同的模具。換模控制包括上下平臺升降和鎖模裝置的控制，通過變頻器控制滾輪轉向和速度來運送模具等。
2.4系統IO點簡介
系統共有輸入輸出點564點。部分如圖2-4所示：
圖2-4 系統部分I/O點
3
組態軟件設計
組態的概念最早來自英文Configuration，含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，達到使計算機或軟件按照預先設置自動完成特定任務，達到使用者要求的目的。組態軟件：一般英文簡稱有三種分別為HMI/MMI/SCADA,對應全稱為Human and Machine Interface/Man and Machine Interface/Supervisory Controland Data Acquisition，中文翻譯為：人機界面/監視控制和數據采集軟件。
3.1組態軟件的任務
工業控制系統組態軟件的任務主要有兩方面：一是根據現場的實際任務進行組態編程，對不同工業過程實現自動控制。二是對現場的數據處理，主要包括以下內容：
數據記錄—反映工業現場狀態的參數通過通信環節實時的傳遞到上位機的內存中，其中部分用戶感興趣的數據需加以保存，這些數據實時每刻都加以保存，這就需要對這些實時數據進行一定周期的采樣。采樣后的數據應先放在緩沖區再定期送到磁盤保存。
數據維護—隨著時間的推移，數據記錄將越積越多，這就需要對數據進行維護，或備份或刪除。
數據再現—記錄的數據主要保存在磁盤文件中，根據用戶的需要，將磁盤中的數據顯示到屏幕上并生成趨勢曲線或輸出到打印機。
3.2國內外主要組態軟件產品簡介
①InTouch：
Wonderware的InTouch軟件是最早進入我國的組態軟件。在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch軟件曾讓我們耳目一新，并且InTouch提供了豐富的圖庫。但是，早期的InTouch軟件采用DDE(動態數據交換機制Dynamic Data Exchange)方式與驅動程序通信，性能較差，最新的InTouch7.0版已經完全基于32位的Windows平臺，并且提供了OPC支持。
②Fix：Fix組態軟件由原來的Intellution公司開發的。Fix6.ｘ軟件提供工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅動程序(需單獨購買)。在iFiX中，Intellution提供了強大的組態功能，但新版本與以往的6.ｘ版本并不完全兼容。原有的Script語言改為VBA（Visual Basic For Application），并且在內部集成了微軟的VBA開發環境。遺憾的是，Intellution并沒有提供6.1版腳本語言到VBA的轉換工具。在iFiX中，Intellution的產品與Microsoft的操作系統、網絡進行了緊密的集成。Intellution也是OPC組織的發起成員之一。iFiX的OPC組件和驅動程序同樣需要單獨購買。
③
Citech：CiT公司的Citech也是較早進入中國市場的產品。Citech具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是工控用戶。Citech提供了類似Ｃ語言的腳本語言進行二次開發，但與iFix不同的是，Citech的腳本語言并非是面向對象的，而是類似于Ｃ語言，這無疑為用戶進行二次開發增加了難度。
④WinCC：Simens的WinCC也是一套完備的組態開發環境，Simens提供類Ｃ語言的腳本，包括一個調試環境。WinCC內嵌OPC支持，并可對分布式系統進行組態。但WinCC的結構較復雜，用戶最好經過Simens的培訓以掌握WinCC的應用。
⑤組態王：組態王是國內第一個較有影響的組態軟件(更早的品牌多數已經湮滅)，由北京亞控科技發展有限公司開發。組態王提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關鍵字的腳本語言支持。組態王也提供多種硬件驅動程序，支持OPC，具有網絡功能。
⑥Controx（開物）：華富計算機公司的Controx2000是全32位的組態開發平臺，為工控用戶提供了強大的實時曲線、歷史曲線、報警、數據報表及報告功能。作為國內最早加入OPC組織的軟件開發商，Controx內建OPC支持，并提供數十種高性能驅動程序。提供面向對象的腳本語言編譯器，支持ActiveX組件和插件的即插即用，并支持通過ODBC連接外部數據庫。Controx同時提供網絡支持等功能。
⑦ForceControl（力控）：由大慶三維公司推出的，從時間概念上來說，力控也是國內較早就已經出現的組態軟件之一。因為早期力控一直沒有作為正式商品廣泛推廣，所以并不為大多數人所知。在1993年左右，力控就已形成了第一個版本，只是那時還是一個基于DOS和VMS的版本。之后也陸續推出一些版本，但影響不大至。在1999~2000年期間，力控得到了長足的發展，最新推出的2.0版在功能的豐富特性、易用性、開放性和I/O驅動數量，都得到了很大的提高。
其他常見的組態軟件還有GE的Cimplicity，Rockwell的RsView，NI的LookOut，PCSoft的Wizcon以及國內一些組態軟件通態軟件公司的MCGS，也都各有特色。
3.3監控系統組態軟件選擇依據
目前市場上的組態軟件基本功能類似，只是提供實現這些功能的方法、途徑各不相同。以下從使用組態軟件的角度進行分析。
(1)腳本語言：每個組態軟件雖然都提供腳本語言，但實現的方式有較大不同。目前組態軟件提供腳本語言分為三種：類C/Basic語言、微軟的VBA(Visual Basic for Application的簡寫，它以VB語言為基礎，經過修改并運行在Microsoft Office的應用程序)的編程語言、面向對象的腳本語言。國產組態軟件采用類C/Basic。語言，如：組態王、力控及國外的Intouch，Citech,Wincc等。類C/Basic語言目前功能不夠完善，它要求用戶編寫程序，使用系統提供的函數組合完成系統功能。在書寫腳本程序時有一定困難。組態王提供的命令語言函數包括字符串函數、數學函數、系統函數、其它函數共計82個；Intouch提供116個函數；力控提供85個函數。iFix原有的腳本語言改為VBA，內部集成了微軟的VBA開發環境。VBA程序的語法錯誤可以在解釋執行過程中及時發現。ControIX提供面向對象的腳本語言編譯器，支持ActiveX組件和插件的即插即用。國產組態軟件提供了以漢字作為關鍵字的腳本語言支持。
(2)數據采集與通信方式：大多數組態軟件提供多種數據采集程序集中體現在對OPC的支持。OPC技術(OLE for process control)，本來意思把OLE(原意是對象鏈接和嵌入)應用于工業控制領域。現在已經成為獨立于計算機語言、操作系統甚至硬件平臺的一種規范，它為工業控制領域提供了一種標準的數據訪問機制。工業控制領域用到大量的現場設備，在OPC出現以前，軟件開發商需要開發大量的驅動程序來連接這些設備。即使硬件供應商在硬件上做了一些小小改動，應用程序就可能需要重寫；同時，由于不同設備甚至同一設備不同單元的驅動程序也有可能不同，軟件開發商很難同時對這些設備進行訪問以優化操作。自OPC提出以后，這個問題終于得到解決。OPC規范包括OPC服務器和OPC客戶兩個部分，其實質是在硬件供應商和軟件開發商之間建立了一套完整的“規則”，只要遵循這套規則，數據交互對兩者來說都是透明的，硬件供應商無需考慮應用程序的多種需求和傳輸協議，軟件開發商也無需了解硬件的實質和操作過程。因此，目前國內外的工業控制軟件均致力于OPC技術工作。
(3)性價比：目前國內的工控組態軟件價格相對低廉。對于64點：國內組態軟件價格為2-4千元；進口的價格為5千元左右。對于256點：國內價格為1萬元以內；進口的價格為1.1—3萬元。對于512點：國內價格為1.11-1.15萬元，進口的價格為2萬元以上。開發者與使用者依實際進行開發與使用的需要來選購。
(4)擴展功能組件：國外的組態軟件相對更加成熟，擴展組件品種多、功能較完善。有的增加了自適應、模糊、神經元等先進的控制算法和統計分析、質量管理能力，為用戶提供了分析數據與實施的方便。力控策略編輯生成及運行程序Strategy-builder基于PC-based和嵌入式系統的自動化控制軟件，提供了比PLC更為強大靈活的功能。在組態王6.5中也提供了相應的功能。
(5)其它：對計算機硬件要求。例如Fix, Onspec, Wizcon等，相比之下Intouch、組態王、Easycontrol等對硬件要求較低。外圍硬件支持能力：各組態軟件都在完善應用程序與各種設備驅動程序的通訊問題，使組態軟件支持外圍硬件能力更加強大和完善。組態王支持華控、康拓、研華等多種產品。
由以上對比可以看到，組態王軟件作為國內使用量最大的國產組態軟件，具有許多優秀的性能，甚至可以與國外優秀的軟件相媲美。尤其是在本系統中考慮到系統的成本、需要實現的功能、采用的硬件類型等因素后，組態王軟件成為我們的首選。
3.4 組態王軟件簡介
3.4.1組態王特點和功能
組態王6.5是一個具有易用性、開放性和集成能力的通用組態軟件。運行在Windows操作系統。其功能特點如下：
1、工程管理
組態王工程管理器的主要作用就是為用戶集中管理本機上的所有組態王工程。工程管理器的主要功能包括：新建、刪除工程，對工程重命名，搜索指定路徑下的所有組態王工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復，數據詞典的導入導出，切換到組態王開發或運行環境等。
另外，組態王開發系統提供工程加密，畫面和命令語言導入、導出功能。
2、畫面制作系統
(1)支持無限色和過渡色：組態王的任一種繪圖工具都可以使用無限色，大部分圖形都支持過渡色效果，巧妙地利用無限色和過渡色效果，可以輕松構造逼真、美觀的畫面。
(2)圖庫：使用圖庫具有很多好處；降低了工程人員設計界面的難度，縮短開發周期；用圖庫開發的軟件將具有統一的外觀，方便工程人員學習和掌握；利用圖庫的開放性，工程人員可以生成自己的圖庫元素。“一次構造，隨處使用”，節省了工程人員人力投資。
組態王圖庫還提供具有屬性定義向導的圖庫精靈，用戶只需稍做調整即能制作具有個性化的圖形。
(3)按鈕和圖形：組態王支持按鈕的多種形狀和多種效果，并且支持位圖按鈕，用戶可以根據需要構造漂亮的按鈕。另外，組態王支持多種圖形格式，用戶可以充分利用已有的資源，輕松構造自己功能強大且美觀的應用系統。
(4)可視化動畫連接向導通過可視化圖形操作，直接完成移動、旋轉的動畫連接定義。
3、報警和事件系統
組態王報警系統具有方便、靈活、可靠、易于擴展的特點。組態王分布式報警管理提供多種報警管理功能。包括：基于事件的報警、報警分組管理、報警優先級、報警過濾、死區和延時等功能，以及通過網絡的遠程報警管理。組態王還可以記錄應用程序事件和操作員操作信息。報警和事件具有多種輸出方式：文件、數據庫、打印機和報警窗，并且可以利用控件等工具輕松瀏覽和打印報警數據庫的內容。
4、報表系統
組態王提供一套全新的、集成的內嵌式報表系統，內部提供豐富的報表函數，用戶可創建多樣的報表。提供報表工具條，操作簡單明了，報表能夠進行組態，例如有日報表、月報表、年報表、實時報表的組態，另外，報表打印時可以進行預覽和頁面設置。
5、控件
組態王支持的控件(主要為可視控件)包括Microsoft提供的標準ActiveX控件和用戶自制的ActiveX控件。ActiveX控件的引入在很大程度上方便了用戶，用戶只需要通過調用控件、設置控件的屬性、事件、方法就可完成工作，而無須在組態王中做大量的復雜的工作。組態王6.5以上版本中幾個功能強大的控件，即數據表格控件(可將ODBC數據源里的大量數據在組態王中進行顯示和打印)；歷史曲線控件(可動態增刪曲線，進行曲線比較，并且數據來源可以是ODBC數據源)；PID調節控件(對過程量進行閉環控制，可實現三種PID控制算法：標準型，歸一參數型，和近似微分型)；多媒體控件：AVI動畫播放控件、視頻動畫控件和AVICapture視頻動畫控件，其中后兩類控件可實現抓拍、攝像、回放等功能。
6、OPC
全面支持OPC標準，開發人員可以從任何一個OPC服務器直接獲取動態數據，并集成到組態王中；同時組態王作為OPC服務器，可向其他符合OPC規范的廠商的控制系統提供數據。并且組態王提供SDK(SoftwareDevelopmentKit的縮寫,即“軟件開發工具包”)，用戶可以自己利用VC,VB編制程序，利用組態王的OPC接口來訪問組態王的變量和變量的域。組態王可以同時掛接任意多個OPC服務器，每個OPC服務器都被作為一個外部設備，工程人員可以定義、增加或刪除它，如同一個PLC或儀表設備一樣。
7、通訊系統
(1)支持遠程撥號：組態王支持與遠程設備間通過撥號方式進行通訊。組態王的遠程撥號與組態王原有驅動程序無縫連接，硬件設備端無需更改程序。利用遠程撥號能實時顯示現場設備運行狀況，隨時打印，報警和歷史數據自動上傳等功能。
(2)開發中進行硬件測試開發系統中有硬件測試界面。在不啟動運行系統的情況下，能測試對硬件設備的讀寫操作，并且I/O變量支持時間戳和質量戳，能隨時判斷數據采集的時間和檢查通訊質量的好壞。
(3)支持網絡DDE(Dynamic Data Exchange動態數據交換)組態王6.0以上版本支持win2000操作系統下的DDEshare方式，實現組態王與excel和vb程序間通過網絡進行數據交換。
8、安全系統
組態王采用分級和分區保護的雙重保護策略。新增用戶組和安全區管理，999個不同級別的權限和64個安全區形成雙重保護，用戶只有在相應的安全區和權限下才可以進行操作；組態王能記錄程序運行中操作員的所有操作；可以對工程加密解密；為防止誤操作，運行和退出過程中可以實行操作員、監督員雙重認證。
9、網絡功能
組態王完全基于網絡的概念，是一種真正的客戶—服務器模式，支持分布式歷史數據庫和分布式報警系統，可運行于TCP/IP協議的網絡上。組態王的網絡結構是一種柔性結構，可以將整個應用程序分配給多個服務器，用戶可以根據系統需要設立專門的IO服務器、歷史數據服務器、報警服務器、登陸服務器和WEB服務器等。
10、冗余系統
組態王提供全面的冗余功能，能夠有效地減少數據丟失的可能，增加了系統的可靠性，方便了系統維護。組態王提供三重意義上的冗余功能，即雙設備冗余、雙機熱備和雙網絡冗余。對于這三種冗余方式，設計者可綜合運用，可以同時采取或采取其中的任意一種或兩種。采用冗余后，系統運行時將更加穩定、可靠，對各種異常情況都能應付自如。
11、Web功能
組態王WEB功能包括畫面發布和數據發布。組態王WEB功能采用B/S結構（Browser/Server結構即瀏覽器和服務器結構），客戶可以隨時隨地通過Internet/Intranet實現遠程監控，而遠程客戶端僅僅需要的軟件環境就是安裝了Microsoft Internet Explore 5.0以上或者Netscape3.5以上的瀏覽器以及JRE插件（第一次瀏覽組態王畫面時會自動下載并安裝并保留在系統上），IE客戶端獲得與組態王運行系統相同的監控畫面，IE客戶端和WEB發布服務器保持高效的數據同步，通過網絡能夠在任何地方獲得與在WEB服務器上一樣的畫面和數據顯示、報表顯示、報警顯示、趨勢曲線顯示等，以及方便快捷的控制功能。
3.4.2組態王工程開發的步驟
（1）運行組態王軟件，建立組態王新工程，并將工程設為當前工程
（2）創建組態畫面
進入組態王開發系統后，就可以為每個工程建立數目不限的畫面，在每個畫面上生成互相關聯的靜態或動態圖形對象。這些畫面都是由“組態王”提供的類型豐富的圖形對象組成的。系統為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓弧）、點位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對象，及按鈕、趨勢曲線窗口、報警窗口、報表等復雜的圖形對象。提供了對圖形對象在窗口內任意移動、縮放、改變形狀、復制、刪除、對齊等編輯操作，全面支持鍵盤、鼠標繪圖，并可提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性進行改變的操作工具。
（3）定義IO設備
組態王把那些需要與之交換數據的設備或程序都作為外部設備。外部設備包括：下位機（PLC、儀表、模塊、板卡、
變頻器等），它們一般通過串行口和上位機交換數據；其他Windows應用程序，它們之間一般通過DDE交換數據；外部設備還包括網絡上的其他計算機。只有在定義了外部設備之后，組態王才能通過I/O變量和它們交換數據。
（4）構造數據庫
數據庫是“組態王”軟件的核心部分，工業現場的生產狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發布的指令也要迅速送達生產現場，所有這一切都是以實時數據庫為中介環節。在TouchVew運行時，它含有全部數據變量的當前值。變量在畫面制作系統組態王畫面開發系統中定義，定義時要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數據庫中變量的集合形象地稱為“數據詞典”，數據詞典記錄了所有用戶可使用的數據變量的詳細信息。
（5）建立動畫連接
定義動畫連接是指在畫面的圖形對象與數據庫的數據變量之間建立一種關系，當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來；或者由軟件使用者通過圖形對象改變數據變量的值。
“組態王”提供了如下21種動畫連接方式：
屬性變化：線屬性變化、填充屬性變化、文本色變化
位置與大小變化：填充、縮放、旋轉、水平移動、垂直移動
值輸入(出)：模擬值輸入(出)、離散值輸入(出)、字符串輸入(出)
特殊：閃爍、隱含
滑動桿輸入：水平、垂直
命令語言：按下時、彈起時、按住時
一個圖形對象可以同時定義多個連接，組合成復雜的效果，以便滿足實際中任意的動畫顯示需要。
（6）運行和調試
組態王工程已經初步建立起來，進入到運行和調試階段。在組態王開發系統中選擇“文件切換到View”菜單命令，進入組態王運行系統。在運行系統中選擇“畫面打開”命令，從“打開畫面”窗口選擇已經建立的畫面，則顯示出組態王運行系統畫面
3.5 組態王與PLC通信
本系統PLC采用西門子S7-300系列。組態王與S7300系統連接方式有下面兩種：本系統采用第一種方式。
1）組態王通過西門子MPI通訊卡（如西門子公司提供的CP5611卡/CP5613）與S7300系列PLC的連接：將MPI卡安裝在計算機的PCI插槽中，用MPI電纜將MPI卡與S7-300的MPI口相連。示意圖如下：
2）組態王通過PC-Adapter與S7-300系列PLC的連接：將PC-Adapter的一端與計算機的串口相連，另一端與S7-300的MPI口相連。示意圖如下：
3.6 組態王數據庫技術
3.6.1系統數據庫的組成
數據庫存儲系統包含所生成的各種配置信息，是目標系統正常運行的基礎。系統數據庫從邏輯上可分為組態數據庫、實時數據庫和歷史數據庫。
實時數據庫和歷史數據庫是依據組態數據庫中的組態信息建立起來的，其存儲系統運行所需的重要數據以及近期運行采集到的各種數據，同時要保證數據的實時響應，是系統運行的核心。實時數據庫特點：
①真實狀態的映像。
②數據值與時間一致性
③事務處理的“實時”性，即確保事務的及時處理
歷史數據庫存儲系統長期運行積累的各種數據。與實時數據庫相比，歷史數據庫實時性要求不高，但數據保存時間長、存儲量大，通常以硬盤作為存儲介質。在組態王軟件中，提供了一個高速歷史數據庫，利用這個數據庫即可以實現實時數據庫的功能，又可以實現歷史數據庫的功能。它具有存儲速度快、數據不易丟失、存儲時間長、所用空間小、訪問速度快等優點。
3.6.2組態王對數據庫訪問的實現
為了實現對數據庫的訪問，在數據詞典中定義變量時，在記錄和安全一項中選中“數據變化記錄”并填入數據變化靈敏度或選中“定時記錄”并選則時間，就可以實現對這一變量的記錄，同時可以設置記錄時數、數據保存天數、保存路徑等。
此外，像歷史趨勢曲線、實時趨勢曲線等也是基于高速歷史數據庫。組態王的SQL訪問功能還可以實現組態王和其它的ODBC數據庫之間的數據傳輸。組態王支持的數據庫有Oracle,SyBase.MSSQLServer,dBase,MSAccess等。組態王提供一系列的SQL函數用于與這些數據庫的通信。在工程中經常需要訪問開放型數據庫中的大量數據，如果通過SQL函數編程查詢，則費時費力，不易使用。
針對這種情況組態王提供了一個通過ODBC數據源訪問開放型數據庫中大量數據的控件—KvDBGrid。該控件具有以下功能：
①顯示數據庫一個表中的數據，可自由選擇顯示字段，查詢條件限制。
②開發狀態可設置顯示表頭。
③運行狀態可編輯表格中數據。并且可以更新數據庫(Access不支持)。
④運行狀態可動態設置過濾條件，刷新顯示。
⑤可打印表格中顯示的數據，可進行橫向和縱向分頁。
4監控系統設計
4.1系統設計原則
監控系統的設計實施的原則如下：
①實用性與先進性：方案中必須強調實用性與先進性的結合。采用成熟的自動控制技術、計算機技術，使自動化系統保證實用。在開放性與標準化方面，整個自動化系統的設計是采用開放型結構，便于系統的升級、擴展和互聯。
②可靠性與安全性：在系統設計中，必須強調系統設備的可靠性與安全性，主要是采用高可靠的控制設備和傳輸設備，設置系統的用戶表及口令限制等手段。
③經濟性和可擴展性：在滿足工程需要的前提下，選用性能價格比高的控制設備和通信設備。采用的設備充分的考慮易升級換代，并且在升級時可以最大限度地保留原有的硬件設備和軟件投資。
④在需要時能夠方便地融入全廠的管理信息系統。
4.2監控系統的基本功能
①自動采集各個監測點的溫度信息，并在顯示器和數字顯示儀上顯示。
②提供直觀的操作界面，操作員可以對報警溫度等參數進行在線修改。
③可根據成型材料的不同選擇控制方案。
④具有故障報警、越限報警功能及報警自動記錄功能，并可實時打印
⑤建立當地實時數據庫、歷史數據庫，便于查詢。
⑥提供操作員安全等級設置，具有操作員自動登記功能。
4.3控制系統操作步驟
1、啟動工控機，會自動顯示登陸畫面，若監控畫面沒有自動打開，請雙擊桌面圖標，請選擇相應的登錄名與密碼登錄。
2、點擊“系統管理”，出現下拉菜單，可以進行“用戶登錄”、“更改密碼”“退出登陸”“用戶管理”操作。
3、登錄后，“數據表1”和“數據表2”中是各相應參數，請根據具體工藝參數作相應修改。“數據表1”中參數是基本按照成形順序來排列的。
4、點擊“
加熱器設定”會出現下拉菜單，包含第一上、第一下、第二上和第二下加熱器共4個畫面，可選擇不同的畫面來設定各單個加熱瓦的加熱率。各加熱率設定范圍是0—10。
5、點擊“退出系統”會出現退出畫面，操作員與監督員必須選擇不同用戶名和密碼才能保證順利退出。
4.4系統設計
4.4.1登陸畫面設計
啟動組態王，進入登陸界面。相應用戶登陸，有相應操作安全區和操作權限。
圖4－1 登陸畫面
在登陸畫面中用到兩個函數
1．LogOn此函數用于在TouchVew中登錄。調用格式：LogOn()；此函數無參數畫面上登陸按鈕建立命令語言連接：LogOn()；畫面程序運行時單擊此按鈕，彈出“登錄”對話框如上圖。
2．Exit此函數使組態王運行環境退出。調用形式：Exit(Option)；
參數Option：整型變量或數值0-退出當前程序；1-關機；2-重新啟動windows；此處參數一般設為0。
4.4.2總體畫面設計
整個畫面由以下模塊畫面構成：系統管理，數據表1，數據表2，加熱器設定，板材加熱監控，畫面打印，報警，模具選擇,退出系統。
畫面左上角顯示當前日期和時間。日期和時間均采用動畫連接字符串輸出，用到兩個系統自變量$日期和$時間。
4.4.3系統管理畫面設計
系統管理采用菜單形式，其菜單項有四個：用戶登陸，退出登陸，更改密碼和用戶管理。其命令語言為
if(MenuIndex==0)
{logon()；}//用戶登陸
if(MenuIndex==1)
{logoff()；}//退出登陸
if(MenuIndex==2)
{changepassword()；}//更改密碼
if(MenuIndex==3)
{EditUsers()；}//用戶管理
4.4.4數據表設計
畫面中設定值用于顯示控制系統相關參數，用戶可進行設定，改變PLC內部存儲區數據，從而調整工藝參數。數據表2和數據表1在設計上很相似。
4.4.5加熱器畫面設計
加熱器畫面采用菜單，參數設定共四個畫面，在每個畫面下，對每個加熱瓦進行點火率的設定。四個加熱器畫面相似，只是在加熱瓦的數量上有區別：第1，第2加熱器各有98片加熱瓦，第3，第4加熱器各有144片加熱瓦。每片加熱瓦的模擬值輸入來自外部設備。
加熱器選擇畫面
圖4－5第1上加熱器畫面
4.4.6板材加熱監控設計
“板材加熱監控”界面顯示加熱器和板材的溫度曲線。在畫面運行時實時趨勢曲線對象由系統自動更新，從而達到對加熱狀態進行監控的目的。畫面中各條曲線連接的對象為：第二上加熱器溫度，第二下加熱器溫度，板材1溫度和板材2溫度。
4.4.7打印畫面設計
“畫面打印”按鈕可以通過打印機打印正在顯示的畫面。其實是打印歷史歷史趨勢曲線畫面。
使用歷史趨勢曲線控件，可以實現對歷史數據打印的功能。并且歷史趨勢曲線，功能很強大，使用比較簡單，不但可以實現組態王歷史數據的曲線繪制，還可以實現ODBC數據庫中數據記錄的曲線繪制，而且在運行狀態下，可以實現在線動態增加/刪除曲線、曲線圖表的無級縮放、曲線的動態比較、曲線的打印等等。通過函數實現的功能有：在線更改曲線連接數據，獲取指示器處日期或者時間，獲取曲線最值、平均值，放大、縮小曲線范圍，重設曲線起點、終點等。
當然，打印還可以使用報表系統。數據報表是反應生產過程中的數據、狀態等，并對數據進行記錄的一種重要形式。是生產過程必不可少的一個部分。它既能反映系統實時的生產情況，也能對長期的生產過程進行統計、分析，使管理人員能夠實時掌握和分析生產情況。
4.4.8報警畫面設計
由于本系統報警是通過聲光報警，控柜前數碼管顯示報警號，“報警界面”提供報警號的報警原因和解決錯誤的方法。報警類型有：低低、低、高、高高、大偏差、小偏差、變化率、開、關、變位。報警事件類型有：報警、恢復、確認
4.4.9模具選擇畫面設計
模具選擇畫面功能：當需要成型不同類型的冰箱內膽，需要更換模具和板材，同時需要在上位設置好相應的參數。但是成型機系統參數多（僅加熱瓦就484個），如果一個接一個地設置這些參數就會耽誤時間，故提出使用配方功能，可以一次設置大量的控制變量參數，使用配方定義存儲，使用時，調用配方就可滿足生產過程的需要。配方在制造領域用來描述生產一件產品所用的不同配料之間的比例關系，是生產過程中一些變量對應的參數設定值的集合。本系統中，配方是一套模具對應的所有參數的集合。
組態王提供的配方管理由兩部分組成：配方管理器和配方函數集。配方管理器打開后，彈出對話框，用于創建和維護配方模板文件；配方函數允許組態王運行時對包含在配方模板文件中的各種配方進行選擇，修改，創建和刪除等一系列操作。在配方管理器中定義配方模板，配方文件以擴展名為csv的文件格式存儲。
配方的使用時建立配方模板后，通過使用配方命令語言實現的。本系統主要使用了以下三個命令語言函數。
RecipeLoad：此函數將指定配方調入模板文件中的數據變量中。
RecipeSave：此函數用于把對原配方的修改存入已有的配方模板文件中。
RecipeSelectRecipe(“filename”,”recipeNameTag”,”Mess”)：此函數用于在指定的配方模板文件中選取工程人員需要的配方
4.4.10退出系統畫面設計
點擊“退出系統”，彈出退出畫面，必須在操作員和監督員不是同一人，并且密碼正確的情況下才可以退出，從而保證安全操作。
啟動畫連接為“彈起時”命令語言為：
本站點shenfen=PowerCheckUser(本站點$用戶名,"czl")；
if(shenfen＝＝1)
{logoff()；//退出組態王運行界面
showpicture("登陸界面")；//返回登陸界面}
5 結束語
本系統通過計算機通訊和組態軟件的開發使用，形成了一個穩定的、可靠的、功能全面的、便于工廠集中管理的監控和數據采集系統，該系統實現了對電冰箱生產線真空吸塑機的實時溫度監測和控制，實現了數據的實時傳輸和實時處理，可進行歷史數據查詢，趨勢顯示，可生成數據報表，實現報警提示等功能，并以多個畫面動態的表現出來。
