..第三章建立硬件系統及變量本章內容新建設備定義基本變量定義數據模型變量概述本章主要講解如何定義設備,如何定義變量。本培訓工程中用到的變量主要為基本變量與模型變量。KingSCADA的采集系統是指負責和現場設備進行通訊,并采集現場數據和控制現場數據的模塊,稱之為采集器,也叫KingIOServer應用,它是一組獨立的應用程序,依賴于驅動產品,通過驅動與IO設備進行通訊。采集系統由通訊鏈路,設備,數據塊組成。鏈路：鏈路是指計算機通過什么途徑和設備進行連接,鏈路類別：串口,以太網,GPRS,Modem,通信卡,采集卡,無鏈路。設備：設備是通過串口、接口板等方式與KingSCADA的數據采集系統進行數據信息交換的外部數字設備,包括可編程邏輯控制器〔PLC、分布式控制系統〔DCS、回路控制器、遠程終端單元〔RTU、智能儀表、板卡、變頻器等等。變量：變量是對應硬件設備具體通道或地址的標識,由設備監視和控制的,反映現場運行狀況的參數信息,如：溫度、壓力、流量等,在其他系統有時被稱為I/O變量。第一節建立硬件系統新建設備第一步：在Windows桌面上點擊"開始"→"所有程序"→"KingIOServer3.7"→"KingIOServer工程設計器"選項,彈出工程設計器界面,該界面與Windows的資源管理器很相似,操作方式也基本相同。打開KIO軟件后,在"IOServer應用組",右鍵菜單－選擇"添加新IOServer應用"菜單,或者選擇"文件"菜單→"添加新應用"命令,在彈出的"新建應用/工程"對話框,設置如下：圖3-1打開IOServer和新建I/OServer應用對話框一個工程中可以建立多個IOServer應用,且IOServer應用可以脫離KingSCADA獨立存在。IOServer應用分本地IOServer應用〔KingSCADA與IOServer應用在同一臺機器上和遠程IOServer應用〔KingSCADA與IOServer應用不在同一臺機器上,區別在于IOServer應用中的網絡配置。在該對話框中您可以設置IOServer的名稱、類型、存儲路徑,在這里我們以本地IOServer為例,名稱為：IOServer1,存儲路徑為E:\培訓\培訓工程。設置完畢后,單擊"確認"按鈕,完成I/OServers的建立,如圖3-2所示：圖3-2建立完成的IOServer應用第二步：在"IOServer1"應用中,選中"設備",右鍵菜單"新建設備",彈出"新建設備－基本屬性"對話框,如圖3-3所示：圖3-3新建設備對話框1在這里我們連接modbus協議設備,設置設備名稱為：modbus。第三步：選擇的采集驅動是：ModbusMaster,如圖3-4所示：圖3-4新建設備對話框2第四步："種類"中鏈路類型選擇"以太網",由于我們使用以太網通訊,如圖3-5所示：圖3-5新建設備對話框3第五步："地址及冗余"中,設備地址：根據驅動要求的格式：設備IP設備地址：端口號設備地址|浮點型順序|Long類型順序|CRC順序,如圖3-6所示：圖3-6新建設備對話框4第六步："通訊參數"設置,如圖3-7所示：圖3-7新建設備對話框5嘗試連接間隔：當KingSCADA和設備通訊失敗后,KingSCADA將根據此處的設定時間和設備嘗試通訊一次。最長連接時間：當KingSCADA和設備通訊失敗后,超過此設定的時間仍然和設備通訊不上的話,KingSCADA將不再嘗試和設備通訊。這里我們選擇默認設置即可,單擊"完成",完成設備的建立。如圖3-8所示：圖3-8新建設備對話框6此IOServer應用建立完成之后可以供本機SCADA應用引用或者被別的電腦上的SCADA應用做為遠程IOServer引用。第二節定義變量變量對應的是外部采集和控制設備通過某種方式傳遞來的現場數據。KingSCADA和KingIOServer的變量類型有所區分,KingSCADA支持的變量類型如下：系統變量：基本的變量點,每個變量點是一個單獨的變量對象,不能修改。基本變量：基本的變量點,每個變量點是一個單獨的變量對象。引用變量：以一組變量,替代多組數據類型相同的變量。基本類型的變量也可以按照數據類型分為離散型、實型、整型和字符串類型。1、內存離散變量、I/O離散變量類似一般程序設計語言中的布爾〔BOOL變量,只有0、1兩種取值,用于表示一些開關量。2、內存實型變量、I/O實型變量類似一般程序設計語言中的浮點型變量,用于表示浮點數據,取值范圍10E-38～10E+38,有效值7位。3、內存整數變量、I/O整數變量類似一般程序設計語言中的有符號長整數型變量,用于表示帶符號的整型數據,取值范圍-2147483648～2147483647。4、內存字符串型變量、I/O字符串型變量類似一般程序設計語言中的字符串變量,可用于記錄一些有特定含義的字符串,如名稱：密碼等,該類型變量可以進行比較運算和賦值運算。KingIOServer支持的變量類型如下：一、在IOServer應用中定義IO變量第一步：在"IOServer1"應用中,選中"變量",右鍵菜單"新建變量",彈出"新建變量"對話框,如圖3-9所示：圖3-9新建變量對話框1在"基本屬性"標簽頁中,變量名：Tag1；變量類型：IOShort。第二步：選擇"采集屬性"標簽頁,關聯設備：modbus,寄存器：選擇4,地址1,即寄存器為41,采集數據類型：SHORT,采集頻率：1000ms,其他默認,如圖3-10所示：圖3-10新建變量對話框2第三步：選中"轉換屬性"標簽頁,在這里保留默認設置,如圖3-11所示：圖3-11新建變量對話框3第四步：選中"存儲屬性"標簽頁,設置為"改變"存儲方式,死區為0,如圖3-12所示：圖3-12新建設備對話框4單擊"確認"按鈕,完成變量定義。下面具體介紹I/O變量屬性設置。關聯設備：在下拉列表框中選擇已定義好的modbus設備。寄存器：指定IO變量關聯的寄存器,由寄存器類型和寄存器地址組成,寄存器類型和寄存器地址的定義方式與IOServer驅動的設備類型有關。頻率：變量的采樣頻率,即KingSCADA多長時間從設備中采集一個數據點。采集數據類型：設置變量對應的寄存器的數據類型,共有9種數據類型供用戶選擇。IODisc〔BIT：1位；范圍是：0或1IOChar〔BYTE：8位,1個字節；有符號,范圍是：-128---127IOByte〔BYTE：8位,1個字節；無符號,范圍是：0---255IOShort〔SHORT：2個字節,有符號,范圍是：-32768---32767IOWord〔USHORT：16位,2個字節；無符號,范圍是：0---65535IOLong〔LONG：32位,4個字節；有符號,范圍是：-2147483648---2147483647IODWord〔LONG：32位,4個字節；無符號,范圍是：0---4294967295IOFloat〔FLOAT：32位,4個字節；范圍是：10e-38---10e38,有效位7位IOString〔STRING：128個字符長度讀寫屬性：只讀：對于只進行采集而不需要人為手動修改其值的變量一般定義為只讀。讀寫：對于需要進行輸出控制又需要讀回的變量一般定義為讀寫。只寫：對于只需要進行輸出而不需要讀回的變量可以定義為只寫。注：當只寫變量的采集頻率設置為0時,只有數據值發生變化時才會進行寫操作,對于只寫變量建議的采集頻率為0。最小原始值：字符串變量和離散變量無該屬性,指從驅動程序中采集到現場實際數值的下限,與變量的數據類型保持一致。最大原始值：字符串變量和離散變量無該屬性,指從驅動程序中采集到現場實際數值的上限。與變量的數據類型保持一致。轉換方式：設置I/O變量輸入原始值到數據庫使用值的轉換方式。有線性轉換、取反、開方轉換、非線性表、累計等轉換方式。關于轉換的具體概念和方法,請參見手冊第八章8.2.4.12

IO變量的轉換及第九章9.2.2.6IO變量數據轉換。二、在Server應用中定義IO變量第一步：在KingIOServer工程設計器中,選擇"IOServer應用組"→"IOServer1"→"網絡配置",如圖3-13所示：圖3-13IOServer網絡配置站點名設置為：IOServer,IP地址默認為本機IP,端口默認為12380。注意,默認的站點名是機器名稱,帶"-",需要將其更改成"_"或者去掉,因為C++命名支持此種命名。第二步：在KingSCADA工程設計器中,選擇"服務端應用組"→"培訓工程"→"網絡配置"→"其他服務器"→"IOServer服務器"→"站點管理",如圖3-14所示：圖3-14IOServer站點配置1單擊"添加站點"按鈕,在彈出的"添加IOServer站點"對話框中,選項上面建好的IOServer1路徑,如圖3-15所示：圖3-15IOServer站點配置2單擊"確定"按鈕,如圖3-16所示：圖3-16IOServer站點配置3單擊"確定"按鈕,如圖3-17所示,單擊"是"按鈕,完成站點保存。圖3-17IOServer站點配置4第三步：選擇"服務端應用組"→"培訓工程"→"建點"→"數據詞典",單擊右側"內容顯示區"中的"新建"按鈕和"快速添加"按鈕,分別對應的單個添加和批量添加過程,下面講"新建"按鈕單獨添加用法,點擊,彈出對話框,如圖3-18所示：圖3-18新建變量對話框打開IO屬性卡,單擊訪問名稱后面的按鈕,彈出如圖3-19所示的對話框,選中上面建好的Tag1變量后,單擊"確定"按鈕,如圖3-20所示。圖3-19新建變量對話框圖3-20新建變量對話框采集設置：分為允許、強制讀、強制寫三個復選項：允許：控制變量采集與否,此項被選中表示KingSCADA運行時采集該變量的值,否則不采集變量的值。用戶也可以在運行環境中通過IOEnable域動態更改該屬性值。強制讀：此項為復選項,當該項被選中時,每次采集〔數據上報,不管數據是否發生變化,都要強制記錄、報警和進行其它處理。用戶也可以在KingSCADA運行環境中通過IORead域動態更改該屬性值。強制寫：此項為復選項,當此項被選中時,在KingSCADA畫面中只要用戶重新設置、輸入了變量值,不管是否發生了變化,KingSCADA都完成一次寫操作,將數據寫到設備上。用戶也可以在運行環境中通過IOWrite域動態更改該屬性值。單擊"確定"按鈕,完成IO變量的設置。三、定義基本變量本培訓工程中我們用到的變量主要有：反應釜溫度,反應釜液位,原料罐液位,催化罐液位,原料罐進料閥門,催化罐進料閥門,反應釜進料閥門1,反應釜進料閥門2,反應釜出料閥門3。原料罐進料水泵,催化罐進料水泵,反應釜出料水泵。其中我們將反應釜溫度,反應釜液位,反應釜進料閥門1,反應釜進料閥門2,反應釜出料閥門3,反應釜出料水泵定義為基本變量,原料罐液位,催化罐液位,原料罐進料閥門,催化罐進料閥門,原料罐進料水泵,催化罐進料水泵定義為數據模型變量。基本變量定義過程如下：第一步：在KingSCADA工程設計器中,選擇"服務端應用組"→"培訓工程"→"建點"→"數據詞典"選項,單擊右側"內容顯示區"中的"新建"按鈕,彈出對話框,如圖3-21所示：圖3-21新建變量對話框第二步：在對話框中建立培訓工程中需要的變量：變量名：temperature變量類型：基本變量數據類型：內存實數變量描述：反應釜溫度初始值：0死區：0最小值：0最大值：100保存值：選中變量名：liquid_level變量類型：基本變量數據類型：內存實數變量描述：反應釜液位初始值：0死區：0最小值：0最大值：100保存數值：選中變量名：valve_gate1變量類型：基本變量數據類型：內存離散變量描述：反應釜進料閥門1初始值：False保存值：選中變量名：valve_gate2變量類型：基本變量數據類型：內存離散變量描述：反應釜進料閥門2初始值：False保存值：選中變量名：valve_gate3變量類型：基本變量數據類型：內存離散變量描述：反應釜出料閥門初始值：False保存值：選中變量名：water_pump變量類型：基本變量數據類型：內存離散變量描述：反應釜出料水泵初始值：False保存值：選中變量名：Motor變量類型：基本變量數據類型：內存離散變量描述：反應釜攪拌電機初始值：False保存值：選中在這里我們建立的變量都是內存變量,主要目的是為了達到工程的演示效果,但在實際工程中,這些變量都是與現場設備連接在一起的,應該選擇I/O變量。至此,數據變量已經定義起來了,而對于大批同一類型的變量,KingSCADA還提供了快速成批定義變量的方法,如果大家感興趣的話,可以參考KingSCADA用戶手冊。四、定義數據模型變量在定義數據模型變量之前,我們要先介紹一下數據模型,因為數據模型實例化的產物是數據模型變量,所以要先有數據模型才會有數據模型變量。數據模型：模擬現實中的生產設備的數據部分,把某一設備的一些變量和關于這些變量的一些腳本運算組合在一起形成數據模型,用戶在使用時只需要將模型實例化,即配置相關的參數,可以快速把這些數據點和腳本部署到工程中。使用數據模型可以實現快速建立變量的功能,而對于復雜的、點數相對較大的工程或者在不同的工程中具有復用性的模型,這個功能是非常有用的。使用這個功能的關鍵是如何提煉出符合要求的數據模型。我們在這里建立一個包含液位、閥門、水泵三個變量的數據模型,并且將液位與閥門、水泵的控制邏輯關系放到這個數據模型中來。三個變量的邏輯關系為：液位低于報警低限值時自動開啟水泵與閥門開關,高于報警高限值時停止水泵,關閉閥門。數據模型創建過程如下：第一步：在KingSCADA工程設計器中,選擇"建點"→"數據模型"選項,在右側編輯中單擊"新建"按鈕,彈出對話框,如圖3-22所示：圖3-22創建數據模型對話在該對話框中輸入數據模型的名稱：如：Control,其他屬性可以根據需要輸入,比如密碼,如果設置了密碼,用戶在對數據模型編輯時要正確輸入。初始ID和當前ID是由系統自動生成的,默認即可。設置完畢后,單擊"確認"按鈕,該數據模型將出現在內容顯示區,如圖3-23所示：圖3-23編輯區中的數據模型第二步：在圖3-23中選中模型圖標,單擊"編輯"按鈕或雙擊數據模型圖標,彈出對話框,如圖3-24所示：如果在創建數據模型對話框中設置密碼的話,在編輯之前系統會提示密碼輸入對話框,只有輸入正確后才可彈出下圖：圖3-24數據模型編輯對話框數據模型內容包括：變量、參數和腳本,在該對話框中可以建立數據模型中用到的變量、參數并編寫相關的控制腳本。這里建立的變量是局部變量,適應范圍僅僅是該數據模型。新建參數：數據模型參數主要于定義數據模型變量時,變量的屬性值可以直接關聯某個參數,或者包含某些參數,這樣當數據模型在實例化成數據對象時,只需要改變參數的值,即可改變變量的屬性值,參數起到了宏替換的作用。參數支持的數據類型如下：字符串類型、長整型、浮點型、布爾類型,一般情況,參數是用來配合IO變量的"訪問名稱"屬性的配置。我們建立一個參數：P在圖3-24中選擇"參數"選項,單擊鼠標右鍵,在彈出的右鍵菜單中執行"新參數"命令,彈出對話框,如圖3-25所示：圖3-25新建參數對話框在數據模型中定義如下參數：參數名：P描述：IO變量拼接參數數據類型：string默認值："dhkPC.Tag1.Value"注：IO變量鏈接部分分為IO站點名.IO變量名.Value,故如果變量命名有規則,P參數完全可以進行拼接字符串,從而達到一個參數便可決定一批變量效果,而不是每個IO變量都要建立一個參數關聯,比如命名都是Tag1-10,10個變量,那么完全可以建立"IO站點名.Tag"+P+".Value"。然后在模型實例中,進行配置參數即可。新建變量：數據模型變量屬性可以進行鎖定,屬性一旦被鎖定,則數據模型屬性變化時,將會傳播到實例化后的數據模型變量中,修改屬性的變化,否則,不會傳播到數據模型變量中。單擊屬性后面的按鈕,當該按鈕變為,表示該屬性被鎖定。在圖3-24中選擇"變量"選項,單擊鼠標右鍵,在彈出的右鍵菜單中執行"新建變量"命令,彈出對話框,如圖3-26所示：圖3-26新建變量對話框在數據模型中定義如下變量：變量名：liquid_level數據類型：內存實數變量描述：液位初始值：0靈敏度：0最小值：0最大值：100保存值：選中屬性鎖定點擊"IO"選項卡,設置"訪問名稱"設定,如圖3-27所示：圖3-27選擇參數報警配置,設置高、低限,如圖3-28。圖3-28報警設置在數據模型中定義其他離散變量：變量名：valve_gate數據類型：內存離散變量描述：閥狀態初始值：關保存值：選中屬性鎖定變量名：water_pump數據類型：內存離散變量描述：泵狀態初始值：關保存值：選中屬性鎖定新建數據模型腳本：數據模型腳本是指在數據模型中編寫的腳本程序,腳本中只能使用模型中定義的變量和工程中的系統變量,如：$Year、$Month、$Day等,但需要注意,系統變量不能作為觸發條件,也可以使用KingSCADA提供的所有函數。數據模型支持的腳本類型如下：數據改變腳本、事件腳本、定時腳本、自定義函數腳本。我們利用事件腳本來做邏輯控制。要實現的三個變量的邏輯關系為：液位低于報警低限值時自動開啟水泵與閥