組態(tài)王的圖形和動(dòng)畫功能的基本設(shè)計(jì)范例

當(dāng)前，一個(gè)學(xué)習(xí)和應(yīng)用工控組態(tài)軟件的熱潮正在興起！基于PC（PC-based）的自動(dòng)化以及電子技術(shù)的現(xiàn)代化日益受到人們的注意和青睞，并深刻地改變著自動(dòng)化及電子世界的面貌，而基于PC和Windows的組態(tài)軟件區(qū)別于C++和VB等通用計(jì)算機(jī)語言，它是一種適合工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室的實(shí)時(shí)語言，是工程師、科學(xué)工作者、教學(xué)工作者和工人們的日常工作語言，因此格外受到歡迎，這種語言也可稱為工業(yè)及實(shí)驗(yàn)室實(shí)時(shí)語言IALTL（Industry and Laboratory Time Language），這種語言日益成為高等學(xué)校理工類學(xué)生必修的語言，正如辦公自動(dòng)化語言O(shè)ffice是所有大學(xué)生必修的語言一樣。

這種語言本身由C++和VB開發(fā)而成，因而層次更高，使用更方便。組態(tài)軟件具備強(qiáng)大的圖形處理、信息處理、通訊、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，特別適合于映射工業(yè)對(duì)象動(dòng)作和各種特性以及電子信號(hào)的圖形顯示和動(dòng)畫處理，也具備較強(qiáng)的控制功能。相對(duì)而言，根據(jù)國際電氣標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3規(guī)定的PLC的5種語言［基于圖形的功能塊圖FBD（Function Block Diagram）、梯形圖LD（Ladder Diagram）、順序功能圖SFC（Sequential Function Chart），基于文本的指令表IL（Instruction List）和結(jié)構(gòu)化文本ST（Structured Text）］是當(dāng)今功能最強(qiáng)大的進(jìn)行邏輯與過程控制的工業(yè)實(shí)時(shí)語言，相對(duì)于普通組態(tài)軟件進(jìn)行控制時(shí)常采用的類C和類BASIC語言，PLC語言的可視性和可讀性要強(qiáng)得多。據(jù)此，某些組態(tài)軟件將原本屬于PLC的5種語言嵌入進(jìn)來，形成“軟PLC”，并支持插在PC機(jī)ISA和PCI插槽中的各類I/O卡，這時(shí)候的PC機(jī)或基于PC的IPC也可稱為廣義PLC。

事實(shí)上，當(dāng)今一些著名的PLC廠商已經(jīng)開發(fā)出軟硬件基于PC的完全開放式的PLC產(chǎn)品。這樣，可將組態(tài)軟件有關(guān)控制的職能移交給內(nèi)置的“軟PLC”，而如何進(jìn)一步完善、加強(qiáng)和應(yīng)用作為主體的圖形顯示、動(dòng)畫處理、信息處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能顯得格外迫切，尤其是圖形顯示和動(dòng)畫處理，即人機(jī)界面HMI最為重要。現(xiàn)流行的組態(tài)軟件種類繁多（事實(shí)上，如虛擬儀器語言Labview和仿真軟件MATLAB均屬于組態(tài)軟件范疇），北京亞控自動(dòng)化公司的組態(tài)王Kingview是優(yōu)秀國產(chǎn)組態(tài)軟件，與其配套的為外置式亞控“軟PLC”KingACT。本文試圖列舉若干個(gè)組態(tài)王的圖形功能基本范例，來展示組態(tài)王的圖形風(fēng)采。

2、組態(tài)王的圖形及動(dòng)畫功能

組態(tài)王工具箱中的基本圖素：直線、扇形、填充圖形（封閉圖形，內(nèi)部可填充色彩，有：橢圓和圓角矩形）、折線、管道、多邊形、文本、按鈕和點(diǎn)位圖，它們均具有圖形及動(dòng)畫功能。它們中填充圖形類動(dòng)畫連接框如圖1所表示，其余圖素的動(dòng)畫連接框結(jié)構(gòu)相同，只是某些動(dòng)畫屬性選項(xiàng)略有差異。

圖1 填充圖形類（橢圓和圓角矩形）動(dòng)畫連接框

從圖1中可知填充類圖形（橢圓和圓角矩形）無屬性文本色和輸出值各選項(xiàng)，而基本圖素之一的文本無屬性變化中的線屬性和填充屬性，也無位置與大小變化中的填充、縮放和旋轉(zhuǎn)屬性，卻有屬性文本色和輸出值各選項(xiàng)，各對(duì)象各有特點(diǎn)。什么是動(dòng)畫連接？所謂“動(dòng)畫連接”就是建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。建立動(dòng)畫連接后，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中變量的變化，圖形對(duì)象可以按動(dòng)畫連接的要求進(jìn)行改變。數(shù)據(jù)庫中的變量可以是內(nèi)存變量，也可以是I/O變量。I/O變量是工業(yè)控制過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的各種物理量。若按物理量的數(shù)學(xué)形態(tài)分類有：數(shù)字式開關(guān)量和連續(xù)式物理量；若按物理量的物理形態(tài)分類有：開關(guān)的通斷、位移、速度、加速度、質(zhì)量、大小、顏色、電壓、電流、溫度、壓力、流量、液位、物質(zhì)濃度、亮度、酸堿度、種類繁多的化學(xué)及生物物理量。這樣，工業(yè)控制過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)五彩繽紛的客觀世界就可呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕上，這是人們夢(mèng)寐以求的，因?yàn)椤耙环嬁傻值蒙锨а匀f語”。

3、組態(tài)王的圖形及動(dòng)畫功能設(shè)計(jì)范例

例1 “屬性變化”、“位置與大小變化”、組合圖素、合成單元和圖形工具命令語言的簡單應(yīng)用。

啟動(dòng)組態(tài)王工程管理器，新建一個(gè)工程。圖形畫面如圖2（運(yùn)行時(shí)）所示，畫面底版用圓角矩形制作，并應(yīng)用了過渡色。

圖2 圖形功能設(shè)計(jì)范例畫面（運(yùn)行時(shí)）

（1）填充與自制棒圖 選取線屬性（表達(dá)式取常數(shù)0，運(yùn)行時(shí)線的粗細(xì)和顏色不隨時(shí)間而變）、填充屬性（動(dòng)畫連接表達(dá)式取填充0，事先定義的變量，內(nèi)存實(shí)數(shù)，要分段設(shè)置畫刷和顏色，不妨設(shè)：0—紅，20—黃，40—綠，60—青，80—蘭，100—紫色。運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)游標(biāo)，可得變色棒圖）和填充（表達(dá)式?。禾畛?），用圖庫中的游標(biāo)（表達(dá)式?。禾畛?）控制。

（2）縮放 選取線屬性（表達(dá)式取0）、填充屬性（表達(dá)式取0）和縮放（表達(dá)式?。嚎s放0），用游標(biāo)控制。

（3）旋轉(zhuǎn)0 選取旋轉(zhuǎn)（表達(dá)式取：旋轉(zhuǎn)0），用游標(biāo)控制。

（4）旋轉(zhuǎn)1 選取旋轉(zhuǎn)（表達(dá)式?。盒D(zhuǎn)1），用啟動(dòng)和停止按鈕（它們用橢圓和文本制成組合圖素）控制。啟動(dòng)和停止按鈕彈起時(shí)的命令語言分別為：

\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)啟停0=1;

和

\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)啟停0=0;

畫面命令語言顯示時(shí)的代碼為：

\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)1=10;/*剛進(jìn)入運(yùn)行時(shí)，圖形初始轉(zhuǎn)角為36度*/

存在時(shí)的代碼為：

if（\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)啟停0==1）\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)1=\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)1+1;else \\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)1=\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)1;if（\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)1==101）\\本站點(diǎn)\旋轉(zhuǎn)1=0;

（5）水平移動(dòng)和垂直移動(dòng) 可以將水平移動(dòng)連接和垂直移動(dòng)連接結(jié)合使用，選取水平移動(dòng)（表達(dá)式取：水平移動(dòng)0）和垂直移動(dòng)（表達(dá)式?。捍怪币苿?dòng)0），分別用兩個(gè)游標(biāo)控制。

（6）自制軟按鈕和軟燈 軟燈用橢圓制作，填充屬性（表達(dá)式取：自制軟按鈕0），自制軟按鈕用圓角矩形和文本制成合成單元，應(yīng)該注意圓角矩形在合成單元前就要?jiǎng)赢嬤B接?！鞍聪聲r(shí)”的命令語言：

\\本站點(diǎn)\自制軟按鈕0=1;/*軟燈的填充屬性閾值為1。也可用100賦值，這時(shí)填充屬性閾值為100（默認(rèn)值）*/

彈起時(shí)的命令語言：

\\本站點(diǎn)\自制軟按鈕0=0;

例2 模擬值輸入連接 。過程控制系統(tǒng)中設(shè)定溫度（期望值）在線實(shí)時(shí)運(yùn)行修改。

圖形畫面仍如圖2所示。模擬輸入圖形對(duì)象為用圓角矩形和文本制成的合成單元，應(yīng)該注意圓角矩形在合成單元前就要?jiǎng)赢嬤B接。運(yùn)行時(shí)，模擬值鍵盤輸入對(duì)話框如圖3所示。

圖3 模擬值鍵盤輸入對(duì)話框（運(yùn)行時(shí)）

例3 滑動(dòng)桿（滑桿、游標(biāo)）輸入連接和文本值輸出的簡單應(yīng)用。首先定義變量：水平滑動(dòng)桿輸入坐標(biāo)X設(shè)定0，垂直滑動(dòng)桿輸入坐標(biāo)Y設(shè)定0，內(nèi)存實(shí)數(shù)。用合成單元技術(shù)建立一個(gè)XY坐標(biāo)系，在原點(diǎn)設(shè)置具有水平和垂直兩種滑動(dòng)桿輸入連接性能的圓，以此圓作為滑動(dòng)桿，并設(shè)置兩個(gè)接收文本，以顯示XY坐標(biāo)值，文本值輸出取模擬值輸出。圖形畫面仍如圖1所示。

例4 特殊動(dòng)畫連接閃爍和隱含的簡單應(yīng)用：燈光的閃爍，位圖一棵樹及“退出運(yùn)行系統(tǒng)”按鈕的隱含。首先定義變量：閃爍0，隱含0，內(nèi)存離散。圖形畫面仍如圖1所示。

（1）燈光的閃爍 8條光線選擇閃爍連接，閃爍條件取“閃爍0==1;”，閃爍速度500ms，其中左上、右上、左下和右下4條光線在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)置時(shí)只能水平放置，故還要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)連接，表達(dá)式取12.5（對(duì)應(yīng)45度），同時(shí)要考慮順時(shí)針或反時(shí)針方向問題。由于工具箱中按鈕的字體不能任意放大，故用合成單元技術(shù)將按鈕與文本建立成一個(gè)“閃爍/停止”按鈕，其“按下時(shí)”的程序碼為：

/*若原來不閃爍，則按下“閃爍/停止按鈕”就開始閃爍；反之，按下“閃爍/停止按鈕”就停止閃爍，如此等等*/

if（\\本站點(diǎn)\閃爍0==0）\\本站點(diǎn)\閃爍0=1;else \\本站點(diǎn)\閃爍0=0;

（2）位圖一棵樹及“退出運(yùn)行系統(tǒng)”按鈕的隱含 位圖一棵樹取自WINDOWS圖片/自然界，可通過WORD編輯等方法獲取，“退出運(yùn)行系統(tǒng)”按鈕后面要敘述。隱含條件取“隱含0==1;”。用合成單元技術(shù)建立一個(gè)“隱含/復(fù)現(xiàn)”按鈕，其“按下時(shí)”的命令語言代碼為：

/*若原來不隱含，則按下“隱含/復(fù)現(xiàn)按鈕”就開始隱含；反之，按下“隱含/復(fù)現(xiàn)按鈕”就停止隱含而復(fù)現(xiàn)，如此等等*/

if（\\本站點(diǎn)\隱含0==0）\\本站點(diǎn)\隱含0=1;else \\本站點(diǎn)\HMTX隱含0=0;

例5 組態(tài)王圖庫中的元素稱為“圖庫精靈”。之所以稱為“精靈”，是因?yàn)樗鼈兙哂凶约旱摹吧?。圖庫精靈在外觀上類似于組合圖素，但內(nèi)嵌了豐富的動(dòng)畫連接和邏輯控制。用戶可以根據(jù)自己工程的需要，將一些需要重復(fù)使用的復(fù)雜圖形做成圖庫精靈，加入到圖庫管理器中。組態(tài)王提供兩種方式供用戶自制圖庫。一種是編制程序方式，即用戶利用亞控公司提供的圖庫開發(fā)包，自己利用VC開發(fā)工具和組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中生成的精靈描述文本制作，生成*.dll文件。關(guān)于該種方式，詳見亞控公司提供的圖庫開發(fā)包。另一種是利用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中建立動(dòng)畫連接并合成圖素的方式直接創(chuàng)建圖庫精靈。在此將對(duì)第二種方式做詳細(xì)說明。現(xiàn)舉一個(gè)制作圖庫精靈的例子。畫面上一個(gè)按鈕，代表一個(gè)開關(guān)，開關(guān)打開時(shí)按鈕為綠色，開關(guān)關(guān)閉后變?yōu)榧t色，并用這個(gè)按鈕控制一個(gè)軟燈。所設(shè)計(jì)出的圖形畫面仍如圖1所示。

在設(shè)計(jì)時(shí)，首先要用合成單元技術(shù)制作一個(gè)綠色按鈕（開）和一個(gè)紅色按鈕（關(guān)），用一個(gè)變量（取為：圖庫精靈開關(guān)0）和它們連接，紅色按鈕的隱含條件表達(dá)式為：“圖庫精靈開關(guān)0==1;”，“彈起時(shí)”的命令語言代碼；

\\本站點(diǎn)\HMTX圖庫精靈開關(guān)0=1;

綠色按鈕的隱含條件表達(dá)式為：“HMTX圖庫精靈開關(guān)0==0;”，“彈起時(shí)”的命令語言代碼；

\\本站點(diǎn)\HMTX圖庫精靈開關(guān)0=0;

最后把它們疊在一起，并制成合成單元，紅色按鈕在上面（圖3-61中顯示為“開”，因?yàn)橐呀?jīng)用鼠標(biāo)按下彈起了一次），這就是“按鈕精靈”。由于兩個(gè)按鈕大小相同，疊在一起并制成合成單元較復(fù)雜，方法為：疊在一起以后，先將底板（非原始底板）移動(dòng)到別處，激活紅色按鈕，將其“圖素后移”，按下ctrl鍵，激活綠色按鈕，將綠色按鈕“圖素后移”，紅色按鈕又在上面，而后合成單元。松開ctrl鍵，打開圖庫，經(jīng)圖庫管理器/編輯，創(chuàng)建新圖庫，取名“自制圖庫”，關(guān)閉圖庫管理器，激活合成按鈕，經(jīng)標(biāo)題條圖庫/創(chuàng)建圖庫精靈/新的圖庫圖名稱，取名“自制按鈕0”，確認(rèn)后，出現(xiàn)圖庫管理器，選取其中的“自制圖庫”，將“按鈕精靈”放到“自制圖庫”中。如此，制作“自制圖庫” 和“按鈕精靈”全部完畢。這樣工程人員只要把“按鈕精靈”從圖庫拷貝到畫面上，它就具有了“打開為綠色，關(guān)閉為紅色”的按鈕功能。

圖庫中的幾乎每個(gè)精靈都有類似的已經(jīng)定義的動(dòng)畫連接，所以使用圖庫精靈將極大地提高設(shè)計(jì)界面的效率。例如使用第一種方式即用VC編制程序制作的圖庫精靈具有自動(dòng)控制圖形外觀和進(jìn)行變量設(shè)置等的向?qū)Чδ?。用第二種方式制作的圖庫精靈放到畫面上以后，雙擊之，出現(xiàn)“內(nèi)容替換”框，可以根據(jù)用戶具體需求改變變量名稱，替換動(dòng)畫連接屬性。這是第二種方式“圖庫精靈”的使用特點(diǎn)。

圖1中，軟燈用4個(gè)矩形塊組成，設(shè)置“填充”屬性，再同大矩形塊合成單元。

例6 運(yùn)行系統(tǒng)中三個(gè)畫面的切換與運(yùn)行畫面的全部退出。設(shè)當(dāng)前畫面“圖形功能HMTX”與隱含畫面“多功能IO卡HMIO”及畫面“可編程控制器PLCHMPLC”相互之間要切換，并具有退出“組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)”功能。所設(shè)計(jì)出的圖形畫面仍如圖1所示。

首先用合成單元技術(shù)制作4個(gè)按鈕：退出本畫面、IO卡畫面、PLC畫面和退出運(yùn)行系統(tǒng)按鈕，它們的“彈起時(shí)”命令語言代碼分別為：

“ClosePicture（“圖形功能HMTX”）;”，“ ShowPicture（“多功能IO卡HMIO”）;”，“ShowPicture（“可編程三菱PLCHMPLC”）;”，“ Exit（0）;”。

退出運(yùn)行系統(tǒng)畫面按鈕還設(shè)置了隱含屬性，隱含條件表達(dá)式取“隱含0==1;”（見例4）。代碼“ Exit（0）;”：若改成“ Exit（1）;”，表示計(jì)算機(jī)總安全關(guān)機(jī)；若改成“ Exit（2）;”，表示退出運(yùn)行系統(tǒng)，Windows重新啟動(dòng)。當(dāng)退出運(yùn)行系統(tǒng)按鈕被隱含時(shí)，鼠標(biāo)操作失效；但當(dāng)用別的圖形遮蓋時(shí)，即使合成單元，鼠標(biāo)操作也不失效。在進(jìn)行畫面安全操作性能設(shè)計(jì)時(shí)要考慮這些因素。

4、結(jié)束語

本文所舉的幾個(gè)圖形設(shè)計(jì)范例均是最簡單的，但卻是最基本的，而復(fù)雜的圖形畫面和動(dòng)畫一般是這些基本功能的復(fù)合和嵌套。圖形和文字處理功能是當(dāng)今計(jì)算機(jī)日益普及的基石。組態(tài)王支持各種I/O卡、PLC和智能化儀表及電器，可以預(yù)料帶有網(wǎng)卡的家用電器也將不斷涌現(xiàn)，這樣，基于PC和Windows的五彩繽紛的組態(tài)畫面將工廠、學(xué)校和家庭的大大小小的設(shè)備融合在一起，進(jìn)而同其它Windows應(yīng)用程序畫面融合在一起。

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