《组态软件实用技术教程》课件第4章.ppt
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1、 第4章 iFIX数据库及标签设计 4.1 数据库管理器4.2 数据库块分类4.3 一级数据库块使用4.4 二级数据库块使用4.5 全局对象 iFIX为设备管理员、监督员和操作员在形成报表、显示、数据存档、报警、信息及统计图表等方面提供过程信息。这些信息的来源为OPC服务器或过程硬件,即控制器、传感器、马达、开关和其它设备,iFIX从这些设备读取过程信息,并将其保存在一个或多个SCADA服务器上的过程数据库中。数据库在工业自动化策略中发挥着不可缺少的作用;它是大部分 iFIX 应用程序过程数据的主要来源。无论收集历史数据还是生成班次报表,iFIX都能使创建支持指定的工业控制和自动化要求的数据库
2、。4.1 数据库管理器 用于创建和管理过程数据库的主要工具是数据库管理器。它允许打开和配置任何一个SCADA服务器数据库。在其中还可以完成以下工作:对数据库进行查询和排序;查找和替换数据库信息;导出和导入数据库;多个数据库块的自动生成以及定制显示。4.1.1理解数据库 每一个SCADA服务器在启动时载入一个过程数据库。一旦载入后,该数据库可以:从I/O驱动程序或者OLE for Process Control(OPC)服务器接收数据;根据配置对数据进行处理(控制策略);将数值与定义的报警限相比较;向I/O驱动程序或者OPC服务器输出调节值;向操作员显示、打印机、文件和网络报警目标发送报警等。如
3、图4-1说明了数值如何通过一系列的块进入一个数据库的,并作为输出退出数据库。back 图4-1 I/O 数据及数据库(1)理解数据库块。数据块是一个过程数据库的主要组成部分。数据块能够:从其它数据块、OPC服务器或者直接从一个I/O驱动程序接收数值;根据配置对数值进行操作;将输入数值与预定义的限值进行比较;将过程值缩放到指定的范围、执行计算操作;向I/O驱动程序或者OPC服务器输出数值。iFIX 提供了不同类型的数据块,各个块能够执行特定的功能。在缺省情况下,在安装好iFIX之后,将为SCADA服务器创建一个空的数据库。使用数据库管理器,能够根据自己的需要在这个数据库中添加数据块。如图4-2所
4、示。图图4-2 数据块和数据库关系数据块和数据库关系 添加完数据块后,可通过输入以下内容来配置块:块的名称;如何从一个I/O驱动程序、OPC服务器或者其它数据块接收数据;向何处发送信息;是否对数值进行处理;在临界值改变时如何反应(称为报警);如何为操作显示来缩放数值。(2)理解数据链。数据库中的块都执行特定的任务。通过将两个或更多的块组合在一起,可以建立数据链。每一个数据链都是通过从一个块向下一个块传递数据来执行各组成块的任务。在正确配置之后,数据链可以产生报警,获取数据,并且对一个过程进行校验、控制以及维护。在自动化一个包括许多I/O设备的大型过程中,一个数据库可以包含很多数据链,每个链都用
5、来对一个特定的功能或者过程步骤进行自动化以及维护。如图4-3所示。图4-3 数据链和数据库关系 3)数据库处理(。为了让块或者链起作用,扫描报警控制程序(SAC)在定义的时间间隔对它们进行处理。SAC通过下列方法处理块或者链:扫描链中的个别块,读取新的I/O数值,向过程硬件返回数值。当输入数值超出预定义的限值时进行报警。根据每个块的配置以及向链中的下一个块发送的数值,通过确保它们验证或者操作输入的数值,控制自动化过程。图4-4显示了SAC读取过程数值,通过数据链发送这些数值,并返回输出值。图4-4 SAC处理I/O数据 4.1.2 数据库管理器(1)启动数据库管理。可以通过以下两种方法启动数据
6、库管理器:在工作台主菜单应用程序工具栏(经典视图)上单击“数据库管理器”按钮,或在工作区视图的数据库组中选择“数据库管理器”。如图4-5所示。当程序启动时,它会提示您选择要连接的SCADA服务器并且与选择的计算机建立连接。一旦数据库管理器连接上了所选择的SCADA服务器,程序就会打开这个服务器上的当前数据库。启动后的数据库管理器如图4-6所示。图4-6 数据库管理器 图4-5数据库管理器启动按钮(2)自定义工具栏。在数据库管理器中,单击经典视图“工具”菜单上的“自定义工具”右下角的小斜箭头。将显示如图4-7所示的“自定义”对话框。图4-7“自定义”对话框(3)以新名称保存数据库。在经典视图中,
7、单击“数据库”菜单上的“另存为”将显示“另存为”对话框,如图4-8所示。在“输入数据库名称”一栏中,输入数据库名称。单击“另存为”以保存数据库。图图4-8 数据库另存为对话框数据库另存为对话框(4)电子表格属性。数据库的电子表格有很多可以配置的属性。包括:排序命令、缺省查询、显示格式、颜色方案、字体属性。通过配置这些属性能够根据需要自定义电子表格。单击工具栏的“属性”图标弹出如图4-9所示的属性设置对话框。图图4-9 属性设置对话框属性设置对话框(5)单击工具栏上的“选项”按钮,弹出如图4-10所示的选项对话框。“选项”中包括常规选项、显示选项和编辑选项。可以根据具体需要进行相应的设置。图图4
8、-10 选项对话框选项对话框(6)导入和导出数据库。iFIX支持导出当前屏幕上的数据块,使用文本编辑器或电子表编辑器完成较大的编辑任务。也可以用过程数据库修改报警区域数据库,将其导入到关系数据库并进行分析。在数据库工具栏“首页”下选择“导入”和“导出”即可进行相应的操作。如图4-11所示。图图4-11导出对话框导出对话框 导入/导出到一个制表符分隔的文本文件。如图4-12为导出的CSV 文件格式的数据库在 Excel 中打开的效果。图图4-12 Excel 中打开的数据库中打开的数据库 4.2 数据库块分类 每个 SCADA 服务器通常都使用两种类型的块:主要和次要。这两种类型的块的主要区别在
9、于,一级块有扫描时间并且可位于链首;二级块没有扫描时间并且从不位于链首。4.2.1一级块 一级块从一个I/O驱动或者OPC服务器接收数据,并且根据相关信息产生报警。一级块通常与一个或多个过程硬件相关联。例如泵、储罐、温度传感器、光电池、限位开关都是可以用来与一级块相关联的过程硬件。大多数一级块,如表4-1所列,都包括一个扫描时间。扫描时间控制 SAC 何时对数据库中的块进行扫描。back 表4-1 标准一级块 块块 功能功能 模拟量报警(AA)供对模拟量数据的读写访问,并允许设置和确认报警。模拟量输入(AI)提供对模拟量数据的读写访问,并允许设置报警限。模拟量输出(AO)当上游块、操作员、程序
10、块、脚本或简单数据库访问(EDA)程序提供了一个数值的时候,向一个I/O驱动或OPC服务器发送模拟量数据。模拟量寄存器(AR)仅当一个数据连接与操作员显示的块相连接时,提供对模拟量数据的读写访问。布尔量(BL)对最多八个输入执行布尔运算。数字量报警(DA)提供对数字量数据的读写访问,并允许设置和确认报警。数字量输入(DI)提供对数字量数据的读写访问,并允许设置报警限。数字量输出(DO)当上游块、操作员、程序块、脚本或简单数据库访问(EDA)程序提供了一个数值的时候,向一个I/O驱动或OPC服务器发送数字量数据。数字量寄存器(DR)仅当一个数据连接与操作员显示的块相连接时,提供对数字量数据的读写
11、访问。多态数字量输入(MDI)为来自一个I/O驱动或者OPC服务器的最多三个输入重组数字量数据,将输入组合成一个原始数值,并允许设置报警限。文本(TX)允许您对设备的文本信息进行读写操作。4.2.2 二级块 二级块根据指令操作数据。二级块通常从上游或者一级块接收输入,并对输入执行一个指定的功能,比如执行一个计算操作或者存贮几个连续输入的值。因此,一个二级块不能够作为数据链的第一个块。然而,可以将连接二级块来创建一个数据链,如图4-13所给的示例。图4-13 显示二级块的数据链 注意数据链中的第一个块是一个一级块。这个块对数据链中的下一个块来说是主数据源,决定了整个链的扫描时间。表4-2列出了几
12、个有用的标准二级块。块块 功能功能 计算(CA)使用来自于上游块的值和最多七个其它的常数或数据块的值,执行数学计算。事件操作(EV)监控上游块的值或报警条件,并根据上游块的输出执行动作。扩展趋势(ETR)允许您采集来自上游块的最多600个实时数值。可以通过在画面中添加图表对象以曲线图的形式显示这些数值。扇出(FN)向最多四个其它的块发送从上游块接收的值。信号选择(SS)采样最多六个输入,根据用户选择的模式对输入进行操作,并向下一块输出数值。计时器(TM)通过增加或减少值来计时。累加器(TT)累计从上游块传来的浮点数值。这个块向其它块发送最多六位精度的数值。在操作员显示中最多能够显示十五位精度。
13、趋势(TR)允许采集来自上游块的最多80个实时数值。可以通过在画面中添加图表对象以曲线图的形式显示这些数值。表表4-2 标准二级块标准二级块 4.2.3 控制块 控制块具有持续的、直接的或者数字的控制能力。表4-3列出了有效的控制块。表4-3 控制块块块 功能功能 延时(DT)延迟传送输入值到链中的下一个块,最长延时为255秒。它可以存贮多达60个引入变量的值,并按照先进先出的原则发送数值。超前滞后(LL)允许您仿真过程动态,并包含一个超前滞后指数方程的数字近似值。该块用于前反馈策略中。PID(PID)将一个模拟量输入与一个用户定义的设定点相比较,并发送递增的调节以使过程变量更接近设定点。开关
14、控制(BB)接收模拟量值,输出数字量值。梯度(RM)按照一个指定的变化率增加或者减少值到达目标值。您可以手工输入目标值,也可以从其它块中找回数值。您可以为梯度过程定义3个不同的阶段。比例/偏差(RB)允许在信号减去偏移之后,通过添加一个常量(偏差)和/或乘以一个常量(比率)来改变输入信号的值。这个块较之计算块使用更少的内存空间并且执行更快。4.2.4 统计过程控制块统计过程控制(SPC)提供了统计数据的分析和计算、报警、监控和显示。表4-4列出了可以利用的SPC块。块块 功能功能 直方图(HS)显示一个输入数值生成的快慢。帕雷托(PA)接收最多八个输入数值,并对其频率进行计算和排序。您可以通过
15、填充矩形创建一个棒状图,在操作员显示中显示这些数值。您可以通过填充矩形创建一个棒状图,在操作员显示中显示这些数值。统计控制(SC)基于计算目标值偏差的平均值和与平均值的偏差率,来调整过程变量,XBARBAR。如果统计数据块产生了一个报警,这个块是活动的。统计数据(SD)监视来自操作员输入或其它块的数据,并进行统计计算。这个块允许基于SPC技术的报警。表表4-4 统计过程控制块统计过程控制块4.2.5 批次块和SQL块批次块是专门为不连续的(状态驱动、顺序、联锁和批处理)控制操作设计的。表4-5列出了可以利用的批次块。块块 功能功能 设备控制(DC)基于用户定义的条件,调整对数字式设备的开关操作
16、。程序(PG)为批处理操作运行简短的程序,或提高一个应用的自动化程度。表表4-5 批次块批次块SQL块是对关系型数据库的数据进行读写。表4-6列出了可利用的SQL块。表4-6 SQL块块块 功能功能 SQL 数据(SQD)识别在过程数据库和您的关系型数据库之间传送和检索的数据。SQL 触发(SQT)触发SQL命令的执行,并且定义关系型数据库和过程数据库之间是如何相互影响的。4.2.6扫描时间 所有一级块都有扫描时间。扫描时间决定了 SAC 处理块以及向数据链中的下一块发送当前值的频率。根据一级块的扫描时间,SAC处理所有与一级块链接的二级块。SAC能够通过下列方法之一对链进行处理;基于时间处理
17、;基于例外的处理;一次性的处理。如果想有规律地扫描一个块,基于时间处理是最好的方式。如果仅需要当一个块的值改变的时候对其进行扫描,应该使用基于例外的处理。同样地,如果需要在过程数据库初始装载的时候扫描一个块,您可以使用一次性处理。(1)基于时间处理。在基于时间处理中,SAC在设定的时间对块进行处理。表4-7列出了可以为基于时间的数据链输入的扫描时间的范围。表4-7 扫描时间范围范围范围增量增量 50到950毫秒(0.05到0.95秒)0.05秒(0.05,0.10,0.15,0.20等等)1到60秒1秒1到60分1分钟1到24小时1小时SAC基于本地SCADA服务器的系统时钟对扫描时间以小时和
18、分钟计的数据链进行扫描。扫描时间相对于午夜(00:00:00小时)设置。SAC基于计算机的启动时间对扫描时间以秒和次秒计的数据链进行扫描,如表4-8所描述。表4-8 基于时间的扫描时间示例一个块的扫描时间一个块的扫描时间SAC对块进行处理对块进行处理1小时每隔一小时。1分钟 每隔一分钟。10秒从计算机启动后每隔10秒钟。可以为数据块指派一个基于时间的扫描时间,按照下列格式完成扫描时间字段,例如为了每3小时对一个块进行扫描,输入:3H,这里H即为时间单位。表4-9列出了合法的单位及其缩写。如果没有输入时间单位,iFIX缺省时间单位为秒。表4-9 时间单位缩写单位单位输入输入分钟M小时H 4.2.
19、7相位 相位对SAC对块的扫描时间进行交错。这对一个大型数据库来说是尤为重要的,因为它可以显著提高运行性能。即便对小型数据库来说,调整块的相位可以更有效地利用CPU时间。例如,如果有3个没有调整相位的块,扫描时间都是5秒,SAC在同一时间对3个块进行处理。图4-14显示了当SAC同时处理这几个块时CPU使用情况。图图4-14 不调整相位对块的处理不调整相位对块的处理 通过调整这些块的相位,可以指定SAC何时对每一个块进行处理。例如,如果对第一个块指定了一个1秒钟的相位,SAC对块的扫描情况如图4-15所示。图4-15调整了第一个块的相位 如果为第二个块指定了一个2秒钟的相位,为第三个块指定了一
20、个3秒钟的相位,就可以避免同时对块进行处理,并且对块的处理和CPU的工作负载进行平均分配,如图4-16所示。图图4-16对多个块的扫描时间作了相位调整对多个块的扫描时间作了相位调整 4.2.8信号条件 通常情况下,来自过程硬件的原始数值对操作员来说是没有意义的。当硬件报告产生一个例如无符号整数的数字格式的值,可以非常真实地表示储罐料位。在这种情况下,就需要将接收到的数值的范围映射到一个不同的数值范围。许多I/O驱动程序提供了处理信号条件的能力。信号条件将接收来自过程硬件的数据转换到一个易于被操作员识别的格式。可以通过从一个数据块的信号条件字段中选择需要使用的类型来进行信号调节。比如假设有一个7
21、00加仑的储水罐,并希望显示其中有多少水。可以将储水罐的液位按照下列方式显示:来自过程硬件的无符号整数;加仑或者填充百分比。在这个示例中,假设I/O驱动程序向过程数据库发送一个无符号的整数(也就是0到65535)。表4-11列出了可以指派到输入数据块的EGU采样高低限。这些设定将输入的数值缩放到按照百分比和加仑来显示储水罐的液位。表4-11 数据块EGU限值操作员显示操作员显示限值设定限值设定无符号整数0 to 65535百分比0 to 100加仑0 to 700 图4-17表示了在储罐满、半满和空时显示的数值。图图4-17 储罐不同比例数值储罐不同比例数值EGU限值具有精度和范围。精度是小数
22、点后的位数。范围是数值的量程。例如,块的缺省范围是0到100。可以通过编辑高限值和低限值字段来改变EGU限值的精度。在改变了精度之后,数据库管理器修改过程数据库中所有涉及当前块的内容。例如,如果创建了一个模拟量输入块,它的EGU限值为0.0到100.0,然后将精度改变为0.00到100.00,数据库管理器搜索数据库中所有涉及该块的内容,并作出适当的改变。在这种情况下,一个包含下列步骤的程序块:SETOUT AI1 50.0将会被调整为:SETOUT AI1 50.00。为了改变EGU限值范围,必须手工改变涉及到这个块的内容。例如,如果创建了一个模拟量输入块,它的限值为0.0到100.0,然后将
23、范围改变为0.0到700.0,所有涉及该块的EGU限值不受影响,除非对其进行编辑。在这种情况下,假设有一个程序块输出相当于原先范围一半的数值,比如SETOUT AI1 50.0,那就必须修改程序块的SETOUT语句来反映新的范围,即SETOUT AI1 350.0。4.3 一级数据库块使用 4.3.1数字输入块 每次扫描、报警和控制(SAC)程序扫描块时,数字输入(DI)块发送和接收I/O驱动程序或OPC服务器的数字数据(1或0)。数字输入块是一级块,可作为独立块使用,在值超过定义的限值范围时产生报警,在进入自动模式时发送和接收I/O驱动程序或OPC服务器的数据,在手动模式中,从操作员的输入(
24、在Proficy iFIX工作台中)、脚本、程序块、或简单数据库访问程序接收数据,可用于采用基于例外处理或基于时间处理的链。back 在数据库管理器下面的表格中双击任何一个空白处,在弹出的“选择数据块类型”中选择DI数字量输入,如图4-18,即弹出如图4-19所示的数字量输入对话框。图图4-18选择数据块类型选择数据块类型 图4-19 数字量输入对话框I/O 地址指定该标签的数据存储地方,对输出标签,指定输出的目的地,其详细信息需要查阅I/O 驱动器指南。对基于例外和基于时间的标签,不要指定同样的地址。表4-12列举了一些驱动器的地址。类型类型数字量数字量I/OGeneric EntryDev
25、ice:AddressAllen BradleyDev1:I:52/7GEDev1:I:1ModiconDev1:10001Opto22SiemensDev1:17:0Texas InstrumentsInstruments 表表4-12 I/O 驱动器地址举例驱动器地址举例 从图4-19数字量输入块的配置对话框中单击“报警”标签,弹出如图4-20所示的报警设置对话框。图图4-20 报警设置对话框报警设置对话框 启用事件消息提供一些不会引起潜在问题的事件消息。事件消息无需确认,DI 标签每次加入报警状态,都会生成一个消息,必须同时启用“报警”和“事件消息”检查框,对于特定的标签,事件消息和报警
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