（a）

（b）

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（c） 图4-12 STEP7编程界面 MATLAB系统仿真

根据前文所得出的数学模型进行系统仿真，得出单容水箱阶跃响应曲线如图4-13所示。 命令：

>> sys = tf(1,[1 1],'Inputdelay',0.3); >> step(sys)

>> sys = tf(1,[1 1]); >> step(sys)

（a）

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（b）

（c）

图4-13 单容水箱阶跃响应 人机界面设计 5.1 组态软件简介

随着社会的进步，工业自动化技术迅猛发展，控制系统功能越来越强大，控制过程也变得越来越复杂，系统操作最大透明化已经成为一种需要。人机界面（HMI Human Machine Interface）以其美观易懂、操作人性化等显著特点，正好满足这种需求而得到广泛的应用。 人机界面是指连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件两部分组成。

目前的很多自动控制系统中,常常选用PLC作为的控制设备,用于数据采集、状态判别和输出控制;而在可编程序控制器与计算机通讯的基础上,通过组态软件可以对可编程序控制器的当前工作状态进行全方位的监控,进一步通过组态软件可以对实验控制对象的工作过程进行全程模拟,实现远程控制。这种控制系统充分利用了计算机和PLC的特点,实现了优势互补,得到了广泛应用。

人机界面产品的基本功能： (1) 过程可视化

(2) 操作员对过程的控制 (3) 显示报警

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(4) 数据归档 (5) 报表系统 (6) 配方管理系统

目前比较常用的组态软件有西门子公司的Winccflexible，以及国内的MCGS、组态王等产品。本控制系统选用北京亚控公司的组态王系列组态软件进行人机界面的设计。 5.2 组态王人机界面开发 5.2.1 组态王简介

组态王（Kingview）是由北京亚控公司开发，在PC机上建立工业控制对象人机接口的一种智能软件包，它以Window2000/WindowXP/WindowNT中文操作系统作为其操作平台，充分利用了Windows图形功能设备，界面一致性好，易学易用等特点，具有功能完备的人机接口界面和面向对象的图形开发环境，便于高效，快捷地把整个工艺过程构成监控画面，以动画的形式显示各个控制设备的状态，在报警和历史趋势方面的功能，方便了对系统的监控，具有较强的网络功能。组态王图形界面开发功能使用方便，对I/O设备广泛支持。它所使用的PC机开发的系统工程，比以往使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，大大减少了工控软件开发者的重复性工作，还可以运用PC机丰富的软件资源进行二次开发。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。 工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。

工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。

运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。 5.2.2 组态王特点 组态王软件特点：包括了大量常用硬件的驱动程序，使繁杂的硬件接口方面的工作由组态王软件去完成，用户只需简单安装驱动程序，并按指定格式读取或输出数据即可，无须在控制过程中去考虑硬件的使用和设置，因此，用户在使用前，一定要仔细阅读与本硬件相关驱动及使用说明，并按指定方式配置，设置变量，才能顺利地实现数据的读取和输出。

组态王支持多种通信方式：串口通信，数据采集板，DDE通信，人机界面卡和网络模块。 数据库是“组态王”最核心的部分，是联系上位机和下位机的桥梁。在数据库中存放的是变量的当前值，构造实时数据库需要定义相应的外部设备及数据变量。在定义数据库变量时，只要把I/O变量连接到外部设备上，按照设备安装向导的提示就可以完成设备的配置工作，就可以和组态王交换数据了。

组态王提供一套全新的、集成的报表系统，内部提供丰富的报表函数，例如：日期和时间函数、逻辑函数、统计函数等，用户可创建多样的报表。用户可以根据工程的需要任意改变报表的外观。

报表能够进行组态，例如有日报表、月报表、年报表、实时报表的组态，操作简单，功能齐全。例如：日报表的组态只需用户选择需要的变量和每个变量的收集间隔时间。另外，提供报表模板，方便用户调入其它的表格。

Excel 是Windows下最为流行的电子表格程序，功能非常强大。利用组态王提供的历史数据库编程接口和DDE数据交换，应用系统中的数据可以方便地在Excel中形成报表及产品报告。操作者可以充分利用Excel的功能以不同方式对历史数据进行分析，绘制图表并打印输出。分析后的结果还可以通过DDE传回来。 5.2.3 组态王开发

如表5-1所示为控制系统接线表

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