基于组态软件嵌入式数据库的设计毕业论文(编辑修改稿)

基于组态软件嵌入式数据库的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

换 (Dynamic Data Exchange)技术，可以把一种应用程序的数据动态地链接到另一种应用程序中去，使两种完全不同的应用程序可以交换数据进行通信，在 Windows环境下为多个应用程序之间以 Client/Server方式建立了一条动态数据交换通道。 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 9 Access 数据库简介 Access 数据库是 Microsoft 公司在 Office 中推出 的数据库编辑程序。 采用 Access 作为系统海量数据存储有以下几方面原因 [7]： Access 的广泛应用性 Access 数据库由 Microsoft 公司推出， Microsoft 公司的产品，比如：Windows 操作系统、 Office 办公软件集成等等，在全球范围内被广泛的运用；在国内大部分 PC 机中都是以 Windows 作为操作平台，且都安装着 Office 应用软件。 Access 的实用性 本设计主要是利用数据库存储工业组态软件的海量数据，故数据的结构比较简单，采用 Access 数据库进行数据存储简单、方便。 Access 的通用性 Access 数据库的数据源驱动程序就在 Windows 操作系统中自带，不用去寻找数据源驱动程序，就可在 Windows 操作系统中实现数据调用。 组态王软件的介绍 我国的组态软件的开发虽起步较晚，但经过科技工作者的努力，在许多方面现己赶上或接近国外的先进工控组态软件的水平。 其中，由北京亚控科技发展有限公司开发的“组态王”是优秀国产组态软件的代表 [8]。 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 10 组态王软件的组成 组态王软件可以在 Windows 9 Windows NT 和 Windows 20xx 操作系统下运行。 目前常用的 版本是组态王 版。 组态王软件包由工程管理器、工程浏览器、画面运行系统三大部分组成。 其中，工程管理器用于新建工程以及工程管理等。 工程浏览器内嵌画面开发系统，即组态王开发系统。 工程浏览器和画面运行系统是各自独立的 Windows应用程序，均可单独使用；两者又相互依存，在工程浏览器的画面开发系统中设计开发的画面应用程序必须在画面运行环境中才能运行。 工程管理器主要用于组态王工程的管理，可以新建工程、搜索工程、工程的备份、工程恢复、变量的导入导出、定义工程的属性等。 工程浏览器是组态王软件包的核 心部分，它具有管理开发系统的功能，它将画面制作系统中已设计的图形画面、命令语言、设备管理、变量管理、配方管理、数据库访问配置等工程资源进行集中管理，并在一个窗口中以树形结构排列，窗口界面与 Windows 操作系统中的资源管理器的非常相似。 组态王工程浏览器的结构如图 所示。 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 11 图 组态王工程浏览器的结构图 工程浏览器内嵌画面开发系统，在工程浏览器界面进入画面开发系统的操作方法有以下三种： 方法一：在工程浏览器的右上方图标快捷菜单中单击“ MAKE”图标。 方法二：在工程浏览器窗口中选择 “文件”下的“画面”，则在工程浏览器显示出“新建”图标，双击“新建”图标就可以进入组态王开发系统。 方法三：在工程浏览器的空白区，点击右键并选择“切换到 Make”也可以进入到组态王开发系统。 画面运行系统是组态王软件的实时运行环境，它用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与 I/O 服务程序的数据交换，将各种数据采集到组态王系统中，并把数据的变化用动画的方式形象地展示给用户，同时组态王自身可以完成报警窗口、历史数据记录、实时和历史趋势曲线等监视功能，并可生成历史数据库文件。 组态王 开发工程项目的一般过程 下面简单的介绍一下组态王 进行实际项目开发过程时必要的几个步骤 [9]： 步骤一：启动组态王工程管理器，单击“新建”按钮，在随后出现的“新建工程向导”中单击“下一步”按钮，输入工程项目所在的目录，再单击“下一步”按钮，输入工程名称和工程描述（可以省略），再单击“完成”按钮，此时在工程管理器中显示出所建的工程项目名。 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 12 步骤二：双击新建立的工程项目或者单击菜单“ MAKE”，都可以进入工程浏览器。 步骤三：进行设备配置。 在组态王工程浏览器的工程目录显示区，单击“设备”大纲 项下相应设备成员名，然后在工程浏览器目录显示区双击“新建”图标，出现“设备配置向导”窗口，在此窗口中完成与组态王软件进行数据通信的设备的配置工作。 步骤四：构造数据库。 数据库是组态软件的核心部分。 建立在数据库中的各种变量负责与各种外部设备进行数据交换，以及完成相关数据的存储。 在工程浏览器中单击“数据库”大纲项下的“数据词典”成员名，然后在右边的目录内容显示区中双击“新建”图标，则弹出“定义变量”对话框，在此对话框中输入变量名，选择变量类型、数据范围、连接设备等，完成配置后，单击“确定”按钮就完成了一个变量的 配置。 步骤五：启动画面开发系统。 在组态王工程浏览器的目录显示区中，单击“文件”大纲下的“画面”成员名，再在工程浏览器目录内容显示区中单击右键，在弹出菜单中单击“新建画面”菜单，此时程序会切换到组态王开发系统，并且弹出“新画面”对话框，在此对话框中输入要建立的画面的名称以及画面的大小，也可以选择背景颜色等，然后单击“确定”按钮，则出现了一个空白的新画面。 用户可以在这个画面上利用各种绘图工具进行显示画面的设计开发。 步骤六：定义动画连接。 动画连接建立了数据库中变量与图形画面中的图素之间的关系。 只有建立了动画连 接，才能将数据库中的变量信息反映到图形画面中来。 在建立好的画面上双击图形对象，则会弹出“动画连接”对话框，用户可以对一个图形对象同时定义若干个动画连接，构成比较复杂的显示效果。 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 13 步骤七：运行与调试。 启动组态王运行系统，通过对画面的观察和操作验证设计是否正确与完善，根据出现的问题可以重新进行上述的步骤，直到系统的功能正常。 需求分析 案例工程的设计需求分析 井供水监测系统可应用于实际的工程生产中，在本系统中，需要实现井供水的实际输入与输出。 并且监测实时数据 —— 蓄水池水位、池水温度、池中 压力和池底压力。 根据系统的具体要求，可实现蓄水池水位的自动和手动控制。 在水位数据监测时，需要制作报警系统，在运行时，如果蓄水池水位出现不符合实际要求的情况，组态王就可以将蓄水池水位数据变量以报警的方式显示给用户。 数据采集通过组态王 的设备来完成，通过亚控公司提供的仿真 PLC 设备连接到 COM2 串口，可实现数据采集监测；然后利用组态王 对数据进行实时记录和分析，并建立实时曲线，实时趋势曲线用于实时显示数据的变化情况。 在画面运行时，实时趋势曲线对象由系统自动更新，因此， 使用者就可以看到实时数据的变化情况。 在建立了文本输出的同时，它设定为模拟值输出，这样就将实时数据以数字的形式呈现给用户。 Visual Basic 数据库设计分析 在本文中， Visual Basic 主要完成数据库的设计与管理。 首先，实现对海量数据的在线操作：组态王可以将数据存储在特定格式的文件中，但是它不利于用户的查看、管理，并且占用的磁盘空间很大，在设计中就要将组态哈尔滨工程大学本科生毕业论文 14 王的数据存储在通用的数据库中，例如： Access 数据库，这部分就要通过组态王的 SQL 访问管理器来完成，将海量的多种数据正确的传到 Access 数据库中。 然后通过 Visual Basic 进行 Access 数据库文件的管理，以多种图形和数据表格的形式传递给使用者。 其次，实现实时数据的 DDE 交换：通过 DDE机制，可以实现组态王与 Visual Basic 之间进行数据交换，来完善组态王的数据功能，从而建立完善的数据库系统，更能体现它的实用性。 嵌入式数据库设计思想 本文结合组态王软件以及 VB 的数据库开发功能，对实际案例工程进行设计，并且能够实现通用性，即通过简单的配置，不同的用户均可使用本软件来完善不同工程的数据库部分的功能，总的设计如图 所示。 图 系统功能结构图 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 15 通过用户配置，组态王中的数据可以传输至 VB 和 Access 数据库中，在利用 VB 强大的数据功能对各种数据进行管理，另外， VB 还可以增加用户管理功能，最后由组态王软件调用 VB 的可执行文件。 这样就可以完善组态王软件的数据库部分功能，同时与案例工程形成了一个完整的系统。 本章小结 本章主要简述系统开发工具 —— 、 Access 数据库及组态王，并给出利用组态王软件进行工程项目开发设计的一般步骤。 对系统设计进行了需求分析， 简述了嵌入式数据库的设计思想，这为后面的实际案例工程的建立以及数据库功能的开发做了良好的铺垫。 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 16 第三章 案例工程的设计 井供水监测系统简介 井供水监测系统在实际的工业生产中有着重要的意义，它可以同时监测系统的实时变量，并且可以以自动或者手动的方式来进行对系统的控制，使得用户能够根据实际要求更方便的操作。 首先，图 所示为本文所述的井供水监测系统的总体设计图。 图 井供水监测系统示意图 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 17 蓄水池通过一台水泵从水源抽水，通过相应进水管道为蓄水池供水。 蓄水池的出水管道连接到多个用户，为用户提供水源。 为了保持系统的相对稳定，要求同时监测系统的 4 个实时数据变量，即蓄水池水位、池水温度、池中压力、池底压力。 其中蓄水池水位要设定两个报警限，分别是上限和下限。 井供水监测系统的控制要求 在自动控制时 如果蓄水池水位低于下限，则水泵工作，为蓄水池供水。 当蓄水池水位上升到上限，则水泵关闭，蓄水池水位得到下降。 蓄水池水位从上限到下限之前，水泵不会工作（除非改用手动方式）。 在手动控制时 通过人为的控制电动调节阀，可以使水泵在瞬间工作或者关闭，但是在出现蓄水池水位 报警时，它仍然按照自动方式进行控制。 本工程的主要硬件组成 水泵 蓄水池中的水是靠水泵从水源抽水而来的。 水泵采用单相泵，正常使用电压为 220V，电源电压不得低于 10%，以免烧毁电机。 蓄水池 蓄水池是储存水的容器。 这里假定水池高 102cm，上限 100cm,下限 20cm。 液位变送器 哈尔滨工程大学本科生毕业论文 18 为了监测蓄水池中的水位，必须依靠一定的检测设备对蓄水池水位进行检测，液位变送器就完成了此项功能。 电动调节阀 通过电动调节阀的开关状态，可以将水泵供水改为自动或者手动方式，实现了可以人为的改变系统的工作方式。 潜水泵 供水潜水泵 可以将蓄水池中的水向用户输出。 当然，系统还需要其它的设备进行配合使用，如：管道、套筒、压力变送器等。 在它们之间互相配合的工作，使得系统可以正确的运行。 变量的定义 在组态王运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，同时工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，数据词典（数据库）是联系计算机和现场、上位机和下位机的桥梁。 组态王的变量包括用户定义变量和系统变量两大类。 变量定义在工程浏览器的数据词典中运行，定义时要指定变量名和变量类型 [10]。 用户定义的变量有内存离散、内存实型、 内存长整数、内存字符串、 I/O离散、 I/O 实型、 I/O 长整数、 I/O 字符串八种类型，这 8 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”对话框的属性页中设置它们的部分属性。 系统变量包括报警窗口变量、历史趋势曲线变量、系统预设变量三种，其中报警窗口变量和历史趋势曲线变量分别是在画面上绘制报警窗口和历史哈尔滨工程大学本科生毕业论文 19 趋势曲线时自动定义的，设置它们的属性是在画面上的报警窗口或历史趋势曲线完成，报警组变量是在“报警组定义”对话框中定义的。 时间变量是系统已定义过的，工程人员可以直接引用。 为了满足工控软件的需求 ，还必须设置变量的属性。 “变量属性”对话框的“基本属性”页中的各项用来定义变量的基本特征，包括：变量名、变量的类型、描述、变量灵敏度、变量的取值范围，以及 I/O 变量的连接设备信息等。 在井供水监测系统工程中，需要采用变量来存放外部设备传送进来的检测信号，这些变量需要与外部设备进行数据交换，首先建立工程，然后进行设备配置，再建立相应的变量。 建立工程 在“组态王工程管理器”窗口中单击“新建”按钮，出现“新建工程向导之一”窗口。 单击下一步“按钮”，在出现的“新建工程向导之二”窗口中输入工程的目录，单击“下一步” 按钮，在出现的“新建工程向导之三”窗口中输入工程名称为“井供水监测系统”，最后单击“完成”按钮并且在出现的“是否将新建的工程设置为组态王当前工程”对话框中单击“是”按钮，完成了工程的建立，组态王在硬盘上建立了“井供水监测系统”，以后所进行的组态工作的所有数据。