组态软件在实训教学中的应用研究

目前各高校在实训教学中，购置了很多的实训设备，包括一些大型设备。但大型设备价格很高，一般买的台数较少，如我校化学化工学院有一台TAS-990型原子吸收分光光度计，主要用于无机元素的定量分析，其价格30多万。由于设备的单价很高，所以只买了一台，但使用的频率很高，使用者对设备不熟悉易造成损坏。该设备有自己的操作软件，但软件只能在联机的情况下才能运行，而且软件操作每一步必须设置正确且和硬件操作对应起来才能执行下一步，这对新手来说更加困难，不熟悉设备很容易弄坏设备，而且我们每年都有大量学生在实训时使用，所以设计一个好的教学仿真软件让学生事先熟悉操作尤为重要。

　　1．方案选择

　　首先我们把操作软件在设备上运行一遍，通过截图做成文档供学生观看，但不能体现“软件操作每一步必须设置正确”才能到下一步的特点，且设置错误很可能造成设备损坏。所以对使用者来说重要的是软件的操作而不是熟悉界面，如用VC等软件来开发，需做大量的图形图库等工作量太大，经多方论证决定用工业组态软件来做教学仿真软件。

　　组态软件一般大量应用在工业控制中，用于在上位机监控工业现场的设备运行状况等。我们选用的是“组态王6.53”组态软件，它是运行于MicrosoftWindows98/2000/NT/XP中文平台的中文界面的人机界面软件，具有丰富的图形图库可用于软件制作，内置的脚本语言可用于仿真软件每步之间的连接。而且能够方便的调用数据库和输出报表历史曲线，同时作为一款工控软件，其具有比较高的稳定性和易用性。

　　现在的关键问题是如何实现仿真目标，刚开始有两种方案，第一种是用组态王里的按钮等工具重新做一个和目标软件相同的画面。第二种方案是利用截图工具，截取目标软件的画面，再在画面上嵌入一定功能的按键，通过脚本语言经判断设置正确后才能进入下一步。经过比较发现方案二比较合适，因为第一种方案虽然画面容易重新构建，工作量较为庞大。故选择方案二，方案二的好处是不需要画面的重新构建，只需在已有图片上设置几个按键，然后在响应按键程序跳转时实现画面的跳转，这样做虽然没有第一种方案功能强大灵活，但是可以训练操作员的执行步骤的正确性，由于该软件是一种仿真软件，即在该软件不仅可以仿真软件的操作，还可以仿真其硬件操作，故须在软件中建立一个模拟硬件操作部分。

　　2．实现过程

　　该硬件仿真是完全按照实际情况搭建的，故其操作方法与操作步骤和实际情况是一样的。同时该画面的搭建是通过对实际设备的照片截取和相似模型的加入来实现的，例如：反应设备是截取的图片，而上位机、燃料罐等是加入的模型。

　　在硬件的仿真部分，在实现硬件设备与开关的连接时，是通过建立变量，在组态王中建立中变量，组态王系统中定义的变量与一般程序设计语言比如BASIC、PASCAL、C语言，定义的变量有很大的不同，既能满足程序设计的一般需要，又考虑到工控软件的特殊需要。变量的基本类型共有两类：内存变量、I/O变量。IO变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，如下位机数据采集设备（如PLC、仪表等）或其它应用程序（如DDE、OPC服务器等）。这种数据交换是双向的、动态的，就是说：在“组态王”系统运行过程中，每当I/O变量的值改变时，该值就会自动写入下位机或其它应用程序；每当下位机或应用程序中的值改变时，“组态王”系统中的变量值也会自动更新。所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如“反应罐液位”、“电源开关”等变量，都需要设置成“I/O变量”。内存变量是指那些不需要和其它应用程序交换数据、也不需要从下位机得到数据、只在“组态王”内需要的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。由于本系统中在只是用其画面处理能力，故在使用中只需建立内存变量。组态王的内部变量有分为内存离散、内存实型、内存长整数、内存字符串这八种基本类型的变量是通过“变量属性”对话框定义的，同时在“变量属性”对话框的属性卡片中设置它们的部分属性。我们可以根据实际需要建立变量。在建立完变量之后，就是要实现变量与硬件的连接，具体连接方式是在画面设备中添加变量，我们通过添加变量，写脚本语句来设计其逻辑关系，例如在两个泵打开顺序中设置了互锁的关系，通过脚本程序中编程实现两个泵的互锁。这就是软件的大体制作过程，在完成一部分画面后将其保存，点击运行按钮，就可将画面切换到运行状态。如果发现哪个地方不合适可以返回进行修改。

　　在制作完软件后我们需要做的就是要进行软件的打包，打包的好处一是软件可以在没有安装组态王的软件中安装运行，二是用户看不到原代码，可以起一定的保护作用。组态王的打包有一个专门的打包工具，在运行打包工具后，先载入KVPacket文件，不然打包没法进入，在打包时将DrvDbgHook.dll和KvWebAgent.dll候添加到高级里面，DriverForGPRS.dll和KVCom.sys放在安装目录的DRIVER里面。同时将欲打包的文件添加到到高级里面。在使用时直接安装RunSetup.exe即可。在使用该软件时，直接单击RunSetup.exe安装，安装好后运行。

　　限于篇幅，截取几个画面说明，图1是设置元素测量参数的界面，在操作时必需正确选取工作电流、预热灯电流、光谱带宽、负高压等值后，才能点“下一步”，进入下一个画面。我们原软件的图截取下来，在原图的选择值的位置如3.0加上下拉菜单的选择值，然后在“下一步”位置放置按扭覆盖在原位置，点击该按扭进行执行脚本程序，只有下拉菜单的取值全部正确，才能跳转到下一个界面。图2是进行曲线对象浓度测量的画面，用组态软件做出各种动态曲线，覆盖在原位置，达到与实际软件相同的效果。图3是设备仿真操作图，在组态软件里做出硬件连接，通过脚本程序，操作正确才能进行下一步的操作，和实际操作一致。