基于qt的监控组态软件的研究与开发-控制工程专业论文

研究生优秀毕业论文 大连理工大学专业学位硕士学位论文摘 大连理工大学专业学位硕士学位论文 摘 要 工控组态软件是工业控制领域中自动监控系统的构建者。如今，我国工业领域亟待 转型升级，使得工业组态监控软件不断推陈出新。此外，随着Linux系统和移动终端迅 速发展和广泛使用，工控组态监控软件必须进行改革以适应新的工业环境下的需求。因 此，开发一款成本低廉、功能齐全、跨平台的轻量级组态软件具有非常重要的意义。 在研究了当前国内外组态软件产品的技术特点之后，本文设计并实现了～种轻量级 跨平台组态软件的方法，实现组态软件的基本功能和跨平台的运行。本文组态软件的架 构是由图形模块、数据库模块和通信模块三部分构成。 图形系统包括基本图元的绘制、图形库、动画、趋势曲线和脚本功能。基本图元和 丰富的图形库功能让用户能够编辑出良好的人机界面，趋势曲线实现了变量的趋势图显 示，模块还实现了支持基于JavaScript的脚本技术。 数据库系统分为实时和历史数据库，采用SQLite作为软件的数据库，实现了实时 数据的监控和历史数据的存储与读取，并可以对数据进行查询等操作。 通信系统实现了基于Modbus协议的计算机与现场设备的通信和基于网络通信 TCP／IP套接字的终端与终端之间的通信。 鉴于跨平台的需求及重要意义，本文采用Qt作为开发工具。以Qt Creator作为开发 环境，以Qt作为开发软件，采用模块化设计和面向对象的设计思想，基于Qt类实现各 个模块的功能。 最后将本文设计的基于Qt的软件应用于实验室的发酵反应进行了测试，成功地运 行于电脑平台和手机平台，证明本文的软件具有跨平台、人机界面友好和稳定可靠等优

APMC为本人采用C#独立设计和开发的C#源码工业控制与组态软件。设计的初衷是采用符合IEC FBD61499标准开发先进的FBD控制算法块，采用图形化编程方式，通过简单的连线即可完成复杂控制，同时结合组态软件技术，达到组态控制的目的。该软件分为开发环境和运行环境2部分，开发环境可以实现组态与实时在线控制策略仿真，并通过运行环境实时控制和监视。软件设计结构如图：

2.1 组态软件图元编辑

采用基本的线、多边形，矩形、圆、椭圆、文本、按钮及图片等基本图元可随意灵活布置监控画面，同时提供实时曲线控件，报警控件和仪表控件等高级图形图元，可自动报警及显示数据实时曲线。各个图元及画面具有3种属性，如下：

基本属性：提供对图元的颜色、位置、大小、可见性，锁定，边缘风格，填充风格，字体，旋转等属性设置。

动画属性：提供如颜色、位置、尺寸、可见性，旋转，边缘风格、填充风格等动画效果。可按照y=f（x）轨迹自由设定图元运行轨迹或更改图形尺寸，提供灵活的表达式表述方式，用户可以进行基于C#的三角函数算术，逻辑表达式的设定与数学逻辑运算，达到数据转化的目的。变量表达式及支持的函数窗口如图

事件属性：可通过鼠标点击、双击进行画面的打开，应用程序的打开，变量值的设定，声音的播放等操作。如图

有多种虚拟数据源可选，如sin曲线，x^2曲线，循环变化，闪烁变化等等，初值和终值及变化时间参数可自由设定，可用于仿真和图元运动。

支持1.0、2.0 和通用OPC服务器数据读写规范。

为了给不同的用户能把自己的设备数据集成到组态软件里，设计了通用的驱动DLL接口，用户按照提供的开源DLL驱动开发自己的设备驱动，就能集成到APMC中，解决了小型设备非标准协议的难题。

       用户可指定报警数据项，该项的报警发生时，能在报警控件中自动显示，并能自动存储到数据库里，方便历史查询。目前支持大于、小于、等于，大于等于，小于等于等逻辑运算，报警条件用户可直接书写表达式。

用户指定事件发生时及消失时的事件动作，通过事件触发条件，可以打开画面，播放声音，执行 *.exe可执行程序和设定变量值等

用户指定数据存储方式，可按定时、条件表达式和变化率等存储方式存入数据库。

采用FBD61499图形化方式编程，用户通过简单的拖拽和连线即可完成高级复杂控制。同时为了与硬件PLC结合，采用嵌入式虚拟机方式完成组态环境的控制算法解释，能在嵌入式ARM，CE，linux等嵌入式设备中运行，实现软PLC与PLC硬件的完美结合。

通过ireport报表软件，可进行历史数据查询，报警与事件查询与打印，及历史曲线分析。数据可导入到excel，可自由报表与数据处理，同时也可以形成图片和HTML文档，历史曲线可缩放分析及打印。

本软件数据库可以为access或SQL等数据库，数据库采用数据库连接串方式提供用户自由设定数据库的连接符，用户可自由选择数据库。

程序分为编辑环境和运行环境，编辑环境除了编辑外，还可以进行控制策略的图形化仿真运行，查看设计控制的效果，运行环境么，呵呵，run。全屏后按q或esc键退出。当然，本软件是个人爱好和业余开发的么，还有很多不完善的地方，希望爱好者继续完善吧！我的目标是让每个人都可以做自己的组态软件！

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