18擴(kuò)展設(shè)備及應(yīng)用-組態(tài)軟件的概況及應(yīng)用.

1、本次課程主要內(nèi)容:組態(tài)軟件概述圉溜.転耳常見的組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 MCGS的應(yīng)用實(shí)例組態(tài)軟件概述組態(tài)的淵源組態(tài)一詞最早來源于英文單詞：” Configuration意思是通過 某種軟件工具對(duì)計(jì)算機(jī)及軟件的資源進(jìn)行優(yōu)化配貿(mào)，使計(jì)算機(jī)或 軟件自動(dòng)完成某些特定的任務(wù)，從而滿足用戶的需求。組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，大部分用戶通過第三方軟件編寫HMI應(yīng) 用0如（VB. VC. DELPHI等）實(shí)現(xiàn)。手工編寫的缺點(diǎn)很多：開 發(fā)周期長(zhǎng)、工作量大、維護(hù)困難、容易岀錯(cuò)、擴(kuò)展性差等。隨著集散式控制系統(tǒng)（DCS）出現(xiàn)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、 SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì)1/0設(shè)備的廣泛支持等 技術(shù)的

2、發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件逐步為丄程人員熟知，并在工業(yè)控制 領(lǐng)域占ffi非常重要而特殊的地位。組態(tài)軟件的定義俎愿枚件扌旨一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件0 它 們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境， 能以靈活名樣的組杰方式（而不是編程方式）握供艮好的 用戶開發(fā)界面利簡(jiǎn)捷的TSt用方法.其預(yù)設(shè)置的各種軟件模 塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同 時(shí)支持各種澳件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O設(shè)*. 與高可的工控 計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)含可向控制層和曾理層捉供軟、硬 件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。組態(tài)軟件的基本功能K強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能。用戶可隨心所欲地繪制出各種匸業(yè)界 而，并可任意編輯，豐富的

3、動(dòng)畫連接方式，使界面生動(dòng).直觀；2、良好的開放性。能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備；3、豐富的功能模塊。能提供豐富的控制功能庫(kù)，滿足用戶的測(cè)控耍 求和現(xiàn)場(chǎng)要求。利用各種功能模塊，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控，產(chǎn)生功能報(bào)表， 顯示歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線.提供報(bào)警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機(jī) 界面，易于操作；4、可編程的命令語言。有可編程的命令語昔，使用戶可根據(jù)白己的 需要編撰程序，增強(qiáng)圖形界面；5、周密的系統(tǒng)安全防范，對(duì)不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)限， 保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行；6、仿真功能。提供強(qiáng)大的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)，從而縮短開發(fā) 周期。組態(tài)軟件的特點(diǎn)1、延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用

4、程序，當(dāng) 現(xiàn)場(chǎng)或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟 件的更新和升級(jí)；2、封裝性（易學(xué)易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用 一種方便用戶使用的方法包裝起來，對(duì)于用戶，不需掌握A多 的編程語言技術(shù)（棋至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一 個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能：3、通用性，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件 提供的底層設(shè)備（PLC.智能儀表.智能模塊、板卡.變頻器 等）的I/O Driver.開放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面制作工具，就能完 成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理.歷史數(shù)據(jù)和曲線并存. 具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。*組態(tài)軟件的發(fā)展和現(xiàn)狀1. 世界卜第一個(gè)

5、把組態(tài)軟件做為商品進(jìn)行開發(fā)、銷售的 業(yè)軟件公司是美國(guó)的Wonderware公司，它于80年代末率先推出第一個(gè)商品化監(jiān)控組態(tài)軟件Intouch；2、前世界上的組態(tài)軟件有幾十種之多。較纓名的監(jiān)控組態(tài)軟件：國(guó)際：Fix, Intouch Wince, Lab View, Citech 等； 我國(guó)；三維力控（Forcecontrol）X組態(tài)王、MCGS等. 128 點(diǎn) 1024 點(diǎn) 小于128點(diǎn) 大于1024點(diǎn)大于1024點(diǎn)11%小于128點(diǎn)14%2613%5%4%5%6%LJlJ9%口其它石油與儲(chǔ)運(yùn) 煉油與化工 水處理 冶金 汽車 電力 化工 食品飲料 智能建筑H交通組態(tài)軟件的市場(chǎng)情況市場(chǎng)分布06年

6、我國(guó)組態(tài)軟件的市場(chǎng)份額達(dá)到3億多；128點(diǎn).1024點(diǎn)占多 數(shù)，大概有75%,用于大中型白動(dòng)化設(shè)備與工藝控制系統(tǒng)：小于 128點(diǎn)占有14%比例，用于小型的OEM設(shè)備或輔助性的控制；大于 1024點(diǎn)大約占11%,用于大型自動(dòng)化控制系統(tǒng)。128 卅至 1024 占 e行業(yè)應(yīng)用組態(tài)軟件基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境：指a動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制 方案，在組態(tài)軟件的支持下進(jìn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)生成工 作所必須依賴的工作環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文 件，生成最終的圖形R標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境運(yùn) 行時(shí)使用。系統(tǒng)開發(fā)壞境打若十個(gè)組態(tài)程序組成，如圖 形界面組態(tài)程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)程序等；系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：在

7、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)應(yīng)用程序被裝 入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境由若干個(gè) 運(yùn)行程序組成，如圖形界面運(yùn)行程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行 程序等。典型組件1、應(yīng)用程序管理器：提供應(yīng)用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應(yīng)用等功能的專用管 理工具；2、圖形界面開發(fā)程序：動(dòng)畫工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下 進(jìn)行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文 件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，供圖形運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用；3、圖形界面運(yùn)行程序：在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，圖形標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)彼圖形界面運(yùn)行程序裝入計(jì) 算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行；4、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組態(tài)程序：有的組態(tài)軟件只在圖形開發(fā)環(huán)

8、境中增加了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)管理功能， 因而不具備完整的實(shí)時(shí)數(shù)拯庫(kù)系統(tǒng)。日前比較先進(jìn)的組態(tài)軟件（如力 控等）都有獨(dú)立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組件，以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，增強(qiáng)處理 能力。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組態(tài)程序足建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的組態(tài)工具，可以 定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)來源.數(shù)據(jù)連接.數(shù)據(jù)類型及相關(guān)的各 種參數(shù)；5、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行程序：在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)被實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 系統(tǒng)運(yùn)行程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計(jì)算.數(shù)據(jù)處理 任務(wù)。歷史數(shù)據(jù)的查詢、檢索.報(bào)警的管理都是在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn) 行程序中完成的；6、I/O驅(qū)動(dòng)程序：是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分，用于和I/O設(shè)備通訊，互相交 換數(shù)

9、據(jù)。可選組件1、通用數(shù)據(jù)庫(kù)接口（ODBC接口）組態(tài)程序：用來完成組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與通用數(shù)據(jù)庫(kù)（如Oracle.Sybase、Foxpro、DB2、Infomix、SQL Server等）的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)雙 向數(shù)據(jù)交換，通用數(shù)據(jù)庫(kù)既可以讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以讀取歷史數(shù) 據(jù)-實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)也可以從通用數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)地讀入數(shù)據(jù)。通用數(shù)據(jù)庫(kù) 接口（ODBC接口）組態(tài)環(huán)境用丁指定要交換的通用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù) 庫(kù)結(jié)構(gòu)、字段名稱及屬性.時(shí)間區(qū)段、采樣周期、字段與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 庫(kù)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系等。2、通用數(shù)據(jù)庫(kù)接口（ODBC接口運(yùn)行程序：已組態(tài)的通用數(shù)據(jù)庫(kù)連接被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，按照預(yù)先指定的 采樣周期，對(duì)規(guī)定時(shí)間區(qū)段按照組態(tài)的

10、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)建立起通用數(shù)據(jù) 庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)間的數(shù)據(jù)連接。3、策略（控制方案）編輯組態(tài)程序；策略編輯/生成組件是以PC為中心實(shí)現(xiàn)低成本監(jiān)控的核心軟 件具有很強(qiáng)的邏輯、算術(shù)運(yùn)算能力和豐富的控制算法。策略 編輯組件按IEC.1131.3標(biāo)準(zhǔn)為使用者提供標(biāo)準(zhǔn)編程環(huán)境，使用的 編程方式有：梯形圖.結(jié)構(gòu)化編程語言、指令助記符、功能塊 圖。在控制方案組態(tài)結(jié)束后，系統(tǒng)將保存組態(tài)內(nèi)容并對(duì)組態(tài)內(nèi) 容進(jìn)行語法檢杳.編譯。編譯生成的0標(biāo)策略代碼即可以與圖 形界面同在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，也可以下裝到目標(biāo)設(shè)備上運(yùn)行。U4、策略運(yùn)行程序：組態(tài)的策略目標(biāo)系統(tǒng)被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種 數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)，同時(shí)完成與實(shí)時(shí)

11、數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交換5、實(shí)用通訊程序組件：實(shí)用通訊程序可以使用以太網(wǎng)、RS485、RS232、PSTN等 多種通訊介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與第三方程序的數(shù)據(jù)交換， 組態(tài)軟件的功能。通訊組件一般用于：實(shí)現(xiàn)操作站的雙機(jī)冗余熱備； 據(jù)的遠(yuǎn)程訪問利傳送。一般通訊組件可以劃分為Serverfaciient兩種類型，增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)數(shù)Server是數(shù)據(jù)提供方，Client是數(shù)據(jù)訪問方。一但Server利Client建立 起了連接，二者間就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。常見的組態(tài)軟件簡(jiǎn)介InTouchWonderware公司的Intouch是世界上第一款工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟 件，用于編寫可視化利工業(yè)生產(chǎn)過程控制軟件。它可以為工程師提 供

12、了一種簡(jiǎn)便而完善的控制程序開發(fā)環(huán)境，使工程師能夠快速地建 立、測(cè)試和部署強(qiáng)大的控制網(wǎng)絡(luò)。InTouch包含三個(gè)主要程序，它們分別是應(yīng)用程序管理器、 WindowMakerÔ WindowViewer&Ocir6 應(yīng)用程序管理器用 于組織管理創(chuàng)建的應(yīng)用程序；WindowMakcr是=種開發(fā)環(huán)境，在 其中可以使用面向?qū)ο蟮膱D形來創(chuàng)建富于動(dòng)感的觸控式顯示窗口； WindowViewer則是一種運(yùn)行時(shí)環(huán)境，用于顯示在WindowMaker 中創(chuàng)建的圖形窗口。InTouch的特點(diǎn)是：1、具有很高的可靠性和穩(wěn)定性；2、具有 故人限度的開放性；3、具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能：4、支持通過ODBC 訪問各種

13、類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，便于系統(tǒng)的綜合管理。IFIXIFix由愛默生集團(tuán)的子公司Intellution公司生產(chǎn)。Fix6. X軟件可以給工控人員提供熟悉的概念、操作界面利完 備的驅(qū)動(dòng)程序。上世紀(jì)90年代Intellution公司重新開發(fā)內(nèi)核， 將重新?F發(fā)新的產(chǎn)品系列命名為iFiXo iFiX具有強(qiáng)大的組態(tài)功能， 將 FIX 原有的 Script 語言改為 VBA (Visual Basic For Application), 并且在內(nèi)部集成了微軟的VBA開發(fā)環(huán)境。為了解決兼容問題. iFIX里面提供了程序叫FIX Desktop,可以宜接在FIX Desktop中運(yùn) 行FIX程序。Intellutio

14、n(KJ產(chǎn)品與Microsoft的操作系統(tǒng).網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了 緊密的集成。WinCCWinCC由Simens公司主產(chǎn)。WinCC町以與多種自動(dòng)化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐 富的設(shè)置項(xiàng)可視窗口和菜單選項(xiàng)，使用方式靈活、功能 齊傘。用戶在其友好的界面下進(jìn)行纟H態(tài)、編稈和數(shù)據(jù)管理 可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面.控制畫面、報(bào)警畫面、 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線和打甲報(bào)衣等。WinCCnJ-以為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作 環(huán)境，不僅能夠有效縮短軟件開發(fā)周期，而且提高了工作效 率。WinCC的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要經(jīng)過Simens的培訓(xùn)才 能有效掌握WinCC的應(yīng)用。力控組態(tài)軟件是一個(gè)面向方案的HM

15、I/SCADA平臺(tái)軟 件。分布式實(shí)時(shí)多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可提供訪問工廠和企業(yè)系 統(tǒng)數(shù)據(jù)的一個(gè)公共入口。內(nèi)置TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序 使用戶可以充分利用Intranet或Internet的網(wǎng)絡(luò)資源。另控可 用于開發(fā)石油、化丄.半導(dǎo)體、汽泮.電力等多個(gè)行業(yè)和 領(lǐng)域的工業(yè)自動(dòng)化、過程控制、管理監(jiān)測(cè)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視. 遠(yuǎn)程監(jiān)視/遠(yuǎn)程診斷等系統(tǒng)MCGSMCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基于 Windows平臺(tái)的，用丁快速構(gòu)造和牛成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài) 軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行 T-Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2OOO等操 作系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā) 平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和 安全機(jī)制、流程控制.動(dòng)畫顯示.趨勢(shì)a線和報(bào)衣輸田以及企 業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用MCGS,用戶無須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在 短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)經(jīng)，功能全面，維護(hù)量小 并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。MCGS具有操作簡(jiǎn)便.可視性好、可維護(hù)性強(qiáng).高性能. 高可靠性等突出特點(diǎn)，己成功應(yīng)用丁石油化工、鋼鐵行業(yè)、電