三維力控ForceControl工控組態軟件是一個基于Windows環境下的數據采集、監測、處理和控制軟件包。利用該組態軟件提供的工具，通過簡單形象的組態工作，即可構成所需的軟件功能，它正以其便捷的軟件開發性能、易維護性和較低的開發費用成為國內計算機控制系統的主流軟件。

組態軟件功能分析

1．DRAW

豐富的畫面顯示組態功能組態軟件提供給用戶豐富強大的繪圖編輯、動畫連接和腳本工具。DRAW是集成的開發環境，它使用面向對象的圖形對象創建動畫式顯示窗口，同時它還為開發者提供了大量常用的工業設備圖符、儀表圖符、趨勢圖、歷史曲線、報警對象等功能，它使用面向對象的圖形對象創建動畫式顯示窗口。這些窗口的數據、圖形顯示可以來自過程I／O或Microsoft Windows第三方應用程序。

2．VIEW

VIEW用來運行由DRA W 創建的圖形窗口，支持的畫面數量不受限制，數據刷新速度快于5 ms。軟件提供工業標準數字模型庫和控制功能庫，滿足用戶所需的測控要求，能夠對測控信息進行記錄存儲、顯示計算、分析、打印，界面操作靈活方便，為保證數據安全性，還設有口令保護功能。

3．DB

DB是整個系統的核心、構建分布式應用系統的基礎。它負責整個力控應用系統的實時數據處理、歷史數據存儲、統計數據處理、報警信息處理、數據服務請示處理。DB與DRA W構成服務器，客戶機模式，各網絡節點上的DB通過網絡服務程序可以構建成復雜的分布式網絡應用系統。單機數據處理能力超過1萬點，歷史數據可以保存l0年以上，網絡數據處理能力超過5萬點。

4．I／0 Server

I／O Server完成與各種檢測、控制設備的通信，負責從過程I／O設備讀取實時數據，同時將來自圖形界面和實時數據庫的控制命令寫入I／O設備。DB與I／O Server構成服務器／客戶計算模式。I／O Server由很多單體程序構成，每個單體程序能夠完成特定設備的通信功能，支持大多數主流控制設備生產商所提供的硬件。

5．NetClient和NetServer

在NetClient和NetServer內部采用的TCP／IP通信協議，它保證用戶可以充分利用Intranet或Internet的網絡資源，保證數據刷新速度快于5 ms，網絡數據處理能力超過5萬點。

Force Control的應用

依據上述對組態軟件的功能分析，結合鉆桿摩擦焊生產線自動控制系統的實際情況，選擇了三維力控組態軟件作為此工控系統的上位機監控軟件。基于以上考慮其數據采集和控制器件采用日本OMRON CQMIH系列PLC、字光溫控儀、美國RETEC測溫儀和日本TOSHIBA變頻器；網絡連接采用RS485總線傳輸，連接距離1．5 km，通信速率9 600 bits；計算機采用研華工控機1GHz、256MB內存、30GB硬盤、20in飛利浦大屏幕顯示器；通信適配器采用RS232C S484 RS422信號轉換適配器。

本生產線監控系統為單機集中式控制系統，今后還可以通過電話撥號網絡或Intranet把工控機連接到各管理部門工作站上，以實現集中式管理。在設計時考慮到如果工控機出現故障不能工作，操作員可以在生產線現場對每一條生產線進行控制，回到傳統的手動控制方式。整個工控系統硬件控制模式如下圖。

圖1 工程系統硬件控制模式

1．摩擦焊生產線概況與監控要求

(1) 生產概況

摩擦焊生產共有3條，即退火、淬火和回火線。控制系統基本的分布情況是：退火定位信號2點、上料信號l點、中頻感應圈溫度信號l點；淬火定位信號4點、上料信號l點、中頻感應圈溫度信號l點；回火定位信號2點、上料信號l點、中頻感應圈溫度信號l點。

(2) 監控要求

① 信號采集：包括對標準數據信號的采集和對中頻感應圈溫度信號等非標準數據信號的采集。
② 監控操作：包括操作控制、參數設定等。
③ 動態顯示：包括動態流程圖顯示、報警顯示、實時溫度曲線顯示等。
④ 操作畫面：通過畫面操作可查詢與管理生產系統，如打印實時報表和歷史報表，并可任意設定打印的歷史報表的時刻。
⑤ 系統具備可擴展性。

2．軟件設計

根據生產線的實際情況和監控要求，此工控系統共組態DI(數字量輸入)36路；DO(數字量輸出)32路；AI(模擬量輸入)16路；AO(模擬量輸出)3路。應用系統主要開發了24個顯示畫面，畫面內容豐富，包括了如模擬表盤、數字表、趨勢圖、總貌圖、歷史曲線、實時溫度曲線、歷史報警、生產流程圖等1O多種顯示組件。在系統中采用了兩種方法來處理輸入／輸出量的控帶Ij一是不需要控制，數據從現場采集到工控機后，可以直接在顯示器顯示；二是需要進行判斷、計算的各種參數和變量，需要經過相應模塊的計算、判斷、編程，然后再進行顯示、輸出和控制。

(1) 數字量信號

現場電磁閥及報警信號的檢測采用CQM1H系列PLC完成，力控I／O驅動程序負責完成PLC數據的讀／寫操作。

(2) 模擬量信號

中頻感應圈溫度信號由美國RETEC測溫儀采集后送往宇光溫控儀，溫控儀將信號轉換為數字信號再采用RS485與上位機中的力控軟件通信，由其處理采集到的信號，將其測量值與上限報警值相比較，據此產生超溫報警信號，并在顯示器上顯示。

(3) 智能通信傳送

由于一臺上位機同時監控三條生產線，所以必須對各條生產線的PLC及溫控儀等控制設備加以區分。本系統中將不同的PLC及溫控儀賦以不同的站點號來加以區分。

(4) 顯示畫面

根據工藝提出的生產要求，力控軟件操作畫面的設計采用主菜單的形式。并且在每幅畫面中分別有按鈕進行切換，畫面包括主菜單、動態流程圖及溫控曲線畫面、報表畫面、報警畫面、歷史數據查詢畫面等。

在流程圖畫面中(見圖2)，根據流程圖當前批示顏色和閃爍狀態可以確定現場各條生產線此時所處的工作狀態。例如，退火流程圖監控下的圓形回退指示塊此時顯示為紅色且不斷閃爍，說明淬火生產線上的鉆桿正處于回退操作中。

圖2 流程畫面

當系統發生異常報警時，實時報警畫面自動彈出，并且在畫面右上方的報警指示燈在不斷閃爍，同時上位機發出報警鈴聲，以警告操作者。根據報警顯示畫面中給出的異常位號和注釋，可以判斷出是哪部分出現了異常和異常情況的類型。

通過點擊歷史報警按鈕，還可以查詢過去曾經發生過的所有報警情況。

(5) DDE動態數據鏈接(客戶程序和服務器程序之間的動態數據通信方式)

服務器方檢測數據變化，當數據一旦發生變化則服務器方自動將變化過的數據發向客戶方面而不需客戶方的請求。在組態應用程序時需要給出DDE的定義，包括服務(Service)和主題(Topic)。服務就是服務器程序的名字，本程序中為Excel；主題就是服務器程序提供服務名，即Excel的各個工作表。

3．系統調試及運行情況

應用腳本程序編制時，一定要考慮通信速度。如果不停地循環向控制器（PLC）下置數據，會影響數據采集速度。因此，向PLC發送控制命令的程序動作應盡量放在數據改變腳本中執行。

根據不同的設備可以反復調整系統參數的配置，使之達到最佳工作狀態，因為不同設備對采集速率有不同要求。重要的控制功能由穩定可靠的PLC去完成，這樣當上位機出現故障時就不會影響現場控制，做到危險分散、集中控制。

經過近2年的實際應用，結果表明：大慶管修廠摩擦焊車間自從鉆桿摩擦焊生產線微機監控系統投入使用以后，大大地提高了勞動效率、產品合格率，而且降低了工作強度，簡化了操作和維修，降低了生產費用，車間經濟效益得到了顯著的提高。(e