基于PLC水塔水位控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文基于PLC控制系統(tǒng)的水塔水位設(shè)計考生姓名： 李壽寧 準考證號：專業(yè)層次： 本 科 院 （系）：機械與動力工程學(xué)院指導(dǎo)教師： 劉 靜 職 稱： 講 師 重慶科技學(xué)院二0一二年九月二十日重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 基于PLC控制系統(tǒng)的水塔水位設(shè)計考生姓名： 李壽寧 準考證號： 專業(yè)層次： 本 科 指導(dǎo)教師： 劉 靜 院 （系）：機械與動力工程學(xué)院 重慶科技學(xué)院二0一二年九月二十日摘 要隨著科技的發(fā)展，無論在日常生活中，還是在工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，PLC具有廣泛的應(yīng)用。PLC的一般特點：抗干擾能力強，可靠性極高、編程簡單方便、使用方便、維護方便、設(shè)計、施

2、工、調(diào)試周期短、易于實現(xiàn)機電一體化。PLC總的發(fā)展趨勢是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低成本、通信組網(wǎng)能力強。本水塔水位控制系統(tǒng)采用PLC為控制核心，具備開啟和全部停止功能，這是一種PLC控制的自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。應(yīng)用此控制系統(tǒng)能顯著提高勞動效率，減少勞動強度。但是隨著世界人口的不斷增長，人們生活用水的增加，以往采用的繼電器水塔水位自動控制系統(tǒng)由于頻繁操作會產(chǎn)生機械磨損，不方便維護和更新，已經(jīng)不能滿足人們的實際需求，本文采用的是PLC可編程控制器作為水塔水位自動控制系統(tǒng)核心，對水塔水位自動控制系統(tǒng)的功能進行性進行了需求分析。主要實現(xiàn)方法是通過傳感器檢測水塔水位的實際水位，將水位具體

3、信息傳至PLC構(gòu)成的控制模塊，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，進行數(shù)據(jù)比較，來控制抽水電機的動作，同時進行數(shù)據(jù)還原，顯示水位具體信息，如果水位低于或高于某個設(shè)定值是，就會發(fā)出危險報警的信號。本文以一個水塔水位控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，給出了基于PLC水塔水位控制系統(tǒng)的設(shè)計好實現(xiàn)的具體過程。關(guān)鍵詞：高集成度，水位控制，組態(tài)，水塔水位 ，PLCDesign of water level control system based on PLC water towerABSTRACTWith technological development, both in daily life, or the industrial a

4、nd agricultural development, plc have wide application. PLC general features: strong anti-jamming capability, high reliability, programming is simple and convenient, easy operation and maintenance convenience, design, construction, commissioning period is short, easy to realize the electromechanical

5、 integration. PLC general development trend is: high function, high speed, high level of integration, large capacity, small volume, low cost, communication networking capability is strong. This water tower water level control system adopts PLC as control core, with open and full stop functions，this

6、is a kind of PLC automatic adjustment of the control system. Application of this control system can significantly improve the work efficiency and reduces labor intensity.  But with the growing world population, it is the increase in water, relay towers used in the past, the water level automati

7、c control system operation due to the frequent cause mechanical wear, convenient maintenance and updating can no longer meet the actual needs of the people, the paper used  programmable controller as a series of small water tower water level automatic control system core, the water level of the

8、 tower the functions of automatic control system of the requirement analysis. Main achieved is through the actual water level sensor detects the water tower, specific information will be transmitted to the water level control module consisting of PLC, the A / D conversion, to compare data, to c

9、ontrol the pumping action of the motor, while data reduction, the indicated level specific information, if the water level lower or higher than a set value, we will send the hazard warning signal. In this paper, a water tank level control system design process, the water tower level contro

10、l system based on PLC design a good implementation of the specificprocess. Key words： The high level of , Water level control,DCS, Water level PLC目 錄中文摘 要3英文摘要41 緒 論71.1研究背景71.2研究的目的及意義81.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀82 PLC簡介102.1可編程控制器的產(chǎn)生102.2 PLC的發(fā)展112.3 PLC的未來展望112.4 PLC的特點122.5 PLC的組成132.5.1 中央處理單元(CPU)132.5.2 存儲器14

11、、輸入/輸出模塊14、擴展模塊152.5.5 編程器152.6 PLC的工作原理162.7 梯形圖程序設(shè)計163 水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計183.1 水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計要求183.1.1 工作原理183.2 水塔水位控制系統(tǒng)主電路183.3 I/O接口分配19列出水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表193.3.2 水塔水位控制系統(tǒng)的I/O設(shè)備204 水塔水位控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計214.1 程序流程圖214.2 梯形圖程序設(shè)計及工作過程分析224.2.1 工作過程234.2.2 水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖235 水塔水位控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計275.1 組態(tài)軟件概述275.2 組態(tài)軟件

12、在我國的發(fā)展275.3 組態(tài)軟件的功能特點發(fā)展方向285.4 建立WINCC組態(tài)畫面285.4.1 WINCC組態(tài)畫面285.4.2 畫面演示296 結(jié) 論37致 謝38參考文獻39論文原創(chuàng)性聲明401 緒 論在工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、液位、流量、和開關(guān)量等都是常用的主要被控參數(shù)。其中，水位控制越來越重要。比如自動控制水塔、水池、水槽、鍋爐等容器中的蓄水量，生活中抽水馬桶的自動補水控制、自動電熱水器、電開水機的自動進水控制等。雖然各種水位控制的技術(shù)要求不同，精度不同。但其原理都大同小異。特別是在實際操作系統(tǒng)中，穩(wěn)定、可靠是控制系統(tǒng)的基本要求。在社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，水在人們正常生

13、活和生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴重的生產(chǎn)事故及損失。因此如何設(shè)計一個精度高、穩(wěn)定性好的水位控制系統(tǒng)就顯得日益重要。給水工程往往成為高層建筑或工礦企業(yè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。任何時候都能提供足夠的水量、平穩(wěn)的水壓、合格的水質(zhì)是對給水系統(tǒng)提出的基本要求。就目前而言，多數(shù)工業(yè)、生活供水系統(tǒng)都采用水塔、層頂水箱等作為基本儲水設(shè)備，由一級或二級水泵從地下市政水管補給。傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大、可靠性差等缺點?？删幊炭刂破鳎≒LC）是根據(jù)順序邏輯控制的需要而發(fā)展起來的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。鑒于其種種優(yōu)點，目

14、前水位控制的方式被PLC控制取代。同時，又有PID控制技術(shù)的發(fā)展，因此，如何建立一個可靠安全、又易于維護的給水系統(tǒng)是值得我們研究的課題。1.1研究背景傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)大多采用水塔、高位水箱或增壓設(shè)備，用水泵高出實際用水高度的揚程來“提升”水位高度，以保證有足夠的用水量，并且控制精度低、能耗大。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動控制技術(shù)在我國的日新月異，繼電器控制系統(tǒng)已跟不上時代的發(fā)展要求，而需要一種新型的可編程控制器取而代之。PLC可編程控制器是二十世紀七十年代發(fā)展起來的控制設(shè)備，是集微處理器、儲存器、輸入/輸出接口與中斷于一體的器件，是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制

15、技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置。1969年，第一臺可編程控制器PDP14由美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）制作成功，并在GM公司汽車生產(chǎn)線上使用取得良好的效果，可編程控制器由此誕生，在控制領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)生了歷史性革命。PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路不斷出現(xiàn)，數(shù)據(jù)通信技術(shù)不斷進步，PLC迅速發(fā)展。PLC進入九十年代后，工業(yè)控制領(lǐng)域幾乎全被PLC占領(lǐng)。國外專家預(yù)言，PLC技術(shù)將在工業(yè)自動化的三大支柱（PLC、機器人和CAC/CAM）種躍居首位。運用PLC的目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的控制系統(tǒng)。已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶

16、金、化工、能源、交通等各個行業(yè)，是工業(yè)自動化的主導(dǎo)產(chǎn)品。1.2研究的目的及意義在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中，經(jīng)常需要對水位進行控制，水塔水位控制系統(tǒng)是我國住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng),傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點,并且很不穩(wěn)定，而運用PLC自動控制原理, 利用水的導(dǎo)電性連續(xù)地全天候地測量水位的變化，把測量到的水位變化參數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，主控臺應(yīng)用MCGS組態(tài)軟件對接收到的信號進行數(shù)據(jù)處理，完成相應(yīng)的水位顯示、故障報警信息顯示、實時曲線和歷史曲線的顯示，使水位保持在適當?shù)奈恢茫３炙畨汉愣? 從而提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量。而且成本低，安裝方便，靈敏性好，從而達到了滿足企業(yè)或居民得到安全、穩(wěn)定

17、用水以及節(jié)約水源的目的，并且實現(xiàn)了自動控制。不論從古到今，水在人們正常生活和生產(chǎn)中始終如一的起著至關(guān)重要、無可取代的作用。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴重的生產(chǎn)事故及損失，從而滿足及時、準確、安全、充足的供水成為人們對供水系統(tǒng)提出的新要求。如果仍然使用傳統(tǒng)的方式，不但勞動強度大，工作效率低，并且安全性難以保障，由此運用PLC自動控制原理進行自動化控制系統(tǒng)的改造，從而實現(xiàn)安全、充足、自動化的供水，具有很高的實際應(yīng)用價值，對人們的生產(chǎn)生活具有重大意義。 1.3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀我國在八十年代初才開始使用PLC，目前從國外應(yīng)進的PLC使用較為普遍的有日本OMRON公司C系列、三

18、菱公司F系列、美國GE公司GE系列和德國西門子公司S系列等。近年來，德國西門子公司的S7系列PLC在我國已經(jīng)廣泛使用，并在各行各業(yè)的生產(chǎn)過程的自動控制中擔任著重要角色?？删幊炭刂破鳎≒LC）因為抗干擾能力強，可靠性好，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強，編程方便，易于使用，維護操作方便等優(yōu)勢已經(jīng)成為應(yīng)用面最廣，最廣泛的通用工業(yè)控制裝置，成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。通過PLC對程序設(shè)計，提高液位系統(tǒng)的控制水平，具有很高的應(yīng)用價值，并且已經(jīng)在國內(nèi)外企業(yè)及居民生活中得到廣泛應(yīng)用。長期以來區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過二次加壓和水塔或天面水池來滿足用戶對供水壓力的要求。傳統(tǒng)的恒壓供水方式是采用水塔、高

19、位水池等設(shè)施來實現(xiàn)。由于小區(qū)高樓用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調(diào)整加上出口閥的開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費，而且存在著水池“二次污染”的問題。隨著技術(shù)的發(fā)展和人們對生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，于是選擇一種符合各方面規(guī)范、衛(wèi)生安全而又經(jīng)濟合理的供水方式，對我們給供水設(shè)計帶來了新的挑戰(zhàn)。我的設(shè)計采用PLC和傳感器相互配合檢測水塔的準確水位，從而達到快速、安全檢測當前實際水位。住宅建筑的小區(qū)規(guī)劃趨向于更具人性化的多層次住宅組合，不再僅僅追求立面和平面的美觀和合理，而是追求空間上布局的流暢和設(shè)計中貫徹一人文本的理念?，F(xiàn)代當今社會在追求舒適

20、、安全的同時力求土地使用率的最大化也是我們共同的目標。但是在設(shè)計上我們要求更合理、更經(jīng)濟更實用的潮流，就須要利用小型PLC進行控，這樣我們成功地解決了能耗和污染的兩大難題。2 PLC簡介 2.1可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器是二十世紀七十年代發(fā)展起來的控制設(shè)備，是集微處理器、儲存器、輸入/輸出接口與中斷于一體的器件，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、化工、能源、交通等各個行業(yè)。計算機在操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、通行能力上的飛速發(fā)展，大大加強了可編程控制器通信能力，豐富了可編程控制器編程軟件和編程技巧，增強了PLC過程控制能力。因此，無論是單機還是多機控制、是流水線控制還是過程控制，都可以采用可編程控制

21、器，推廣和普及可編程控制器的使用技術(shù)，對提高我國工業(yè)自動化生產(chǎn)及生產(chǎn)效率都有十分重要的意義?？删幊炭刂破鞯漠a(chǎn)生和繼電器接觸器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。繼電器接觸器控制已經(jīng)有傷百年的歷史，它是一種弱電信號控制強電信號的電磁開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡單、電路直觀、價格低廉、容易操作、易于維修的有優(yōu)點。對于工作模式固定、要求比較簡單的場合非常使用，至今仍有廣泛的用途。但是當工作模式改變時，就必須改變系統(tǒng)的硬件接線，控制柜中的物件以及接線都要作相應(yīng)的變動，改造工期長、費用高，用戶寧愿扔掉舊控制柜，另做一個新控制柜使用，阻礙了產(chǎn)品更新?lián)Q代。隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭的激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日益縮短，工業(yè)生產(chǎn)從

22、大批量、少品種，向小批量、多品種轉(zhuǎn)換，繼電器接觸器控制難以滿足市場要求，此問題首先被美國通用汽車公司（GM公司）提了出來。通用汽車公司為適合汽車型號的不斷翻新，滿足用戶對產(chǎn)品多樣性的需求，公開對外招標，要求制造一種新的工業(yè)控制裝置，取代傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制。其對新裝置性能提出的要求就是著名的GM10條，編程方便，現(xiàn)場可修改程序； 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制裝置；體積小于繼電器控制裝置； 數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；成本可與繼電器控制裝置競爭； 輸入可以是交流115V； 輸出為交流115V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等；在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更；用戶程序存儲器容量

23、至少能擴展到4K。用可編程控制器代替了繼電器接觸器的控制，實現(xiàn)了邏輯控制功能，并且具有計算機功能靈活、通用性等有點，用程序代替硬接線，并且具有計算機功能靈活、通用性能強等優(yōu)點，用程序代替硬接線，減少了重新設(shè)計，重新接線的工作，此種控制器借鑒計算機的高級語言，利用面向控制過程，面向問題的“自然語言”編程，其標志性語言是極易為IT電器人員掌握的梯形圖語言，使得部熟悉計算機的人也能方便地使用。這樣，工作人員不必在變成上發(fā)費大量地精力，只需集中精力區(qū)考慮如何操作并發(fā)揮改裝置地功能即可，輸入、輸出電平與市電接口，市控制系統(tǒng)可方便地在需要地地方運行。所以，可編程控制器廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域。2.2 PLC

24、的發(fā)展雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分為三各階段：早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這是的PLC多少由電繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時等。它在硬件上 以計算機的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置種的器件主要采用分離元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上采用廣大電器工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的PLC的性

25、能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指示，能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語言梯形圖一直沿用至今。在七十年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。LC的功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。再硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量快、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，是各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC的應(yīng)用范圍得

26、以擴大。進入八十年代中、后期，由于插大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商紛紛開發(fā)研制了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬功能發(fā)生了巨大變化。2.3 PLC的未來展望  21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信

27、設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。2.4 PLC的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)

28、鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。

29、（2）配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關(guān)量

30、邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。（4） 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。（5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。2.5 PLC的組成PLC的硬件

31、主要是由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元，通信接口、擴展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計算機等外設(shè)連接。典型PLC組成框圖如圖2-1所示。圖2-1 典型PLC組成框圖2.5.1 中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC控制中樞。其功能接收并存儲從編程器鍵入用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器狀態(tài)，并能診斷用戶程序中語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描方式接收現(xiàn)場各輸入裝置狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀

32、取用戶程序，命令解釋后按指令規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 存儲器（1）PLC常用存儲器類型RAM （Random Assess Memory） 這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除只讀存儲器。斷電情況下，存儲器內(nèi)所有內(nèi)容保持不變。紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容)。EEPROM(Electrical Erasab

33、le Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除只讀存儲器。使用編程器就能很容易對其所存儲內(nèi)容進行修改。（2）PLC存儲空間分配系統(tǒng)程序存儲區(qū)：系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當于計算機操作系統(tǒng)系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該PLC性能。系統(tǒng)RAM存儲區(qū)：系統(tǒng)RAM存儲區(qū)包括I/O映象區(qū)以及各類軟設(shè)備，如：邏輯線圈；數(shù)據(jù)寄存器；計時器；計數(shù)器；變址寄存器；累加器等存儲器。用戶程序存儲區(qū)：主要用來存放用戶的應(yīng)用程序。所謂用戶程序時指使用戶根據(jù)工程現(xiàn)場的的產(chǎn)

34、生過程和工藝要求編寫的控制程序。次程序由使用者通過編程器輸入到PLC機的RAM存貯器中，以便于用戶隨時修改。也可將用戶程序存放在EEPROM中。、輸入/輸出模塊輸入/輸出模塊是可編程控制器與工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程連接的借口?，F(xiàn)場的輸入信號，如按鈕開關(guān)，行程開關(guān)、限位開關(guān)以及傳感輸出的開關(guān)量或模擬量（壓力、流量、溫度、電壓、電流）等，都要通過輸入模塊送到PLC。由于這些信號電平各式各樣，而可編程控制器CPU所處理的信息只能是標準電平，所以輸入模塊還需將這些信號轉(zhuǎn)換成PLC能夠接受和處理的數(shù)字信號。輸入模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行部件所能接收的控制信號，以驅(qū)

35、動如電磁閥、燈光顯示、電機等執(zhí)行機構(gòu)?？删幊炭刂破饔卸喾N輸入/輸出模塊其類型有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊。這些模塊分直流和交流、電壓和電流類型，每種類型又有不同的參數(shù)等級，主要有數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入輸出/模塊，部件上都設(shè)有接線端子排，為了濾除信號的噪聲和便于PLC內(nèi)部對信號的處理，這些模塊上都帶有濾波、電平轉(zhuǎn)換、信號鎖存電路。數(shù)字量輸入模塊帶有廣電耦合電路，其目的是把PLC與外部電路隔離起來，以提高PLC的抗干擾能力。數(shù)字兩輸出有繼電器輸出、晶體管輸出和可控硅輸出三種方式。模擬量輸入/輸出模塊主要用來實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。、擴展模塊當一個PLC中心單元的I/

36、O點數(shù)不夠用時，就要對系統(tǒng)進行擴展，擴展接口就是用于連接中心基本單元與擴展單元的。模塊隨著可編程控制器在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，使可編程控制器的功能更加強大和完善。只能I/O接口模塊種類很多，例如高速計數(shù)模塊、PLCA控制模塊、數(shù)字位基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計置譯碼模塊、閥門控制模塊、智能存貯弄快以及智能I/O模塊等。 編程器它的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。有的編程器還可與打印機或磁帶機相連，以將用戶程序和有關(guān)信息打印出來或存放在它的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。有的編程器還可與打印機或磁帶機相連，以將用戶程序和有關(guān)信息打印出來或存放在磁帶上，磁帶

37、上的信息可以重新裝入PLC。目前編程器主要有以下三種類型：（1）便于攜帶的特點，一般只能用指令形式編程，通過按鍵輸入指令，通過數(shù)碼管或液晶顯示器加以顯示、這種編程器適合小型可編程控制器的編程要求。（2）圖形編程器以液晶顯示器(LCD)或陰極射線管(CRT)作屏幕，用來顯示編程內(nèi)容和提供如輸入、輸出、輔助繼電器的占有情況、程序容量等各種信息，還可在調(diào)試程序、檢查程序執(zhí)行時顯示各種信號狀態(tài)、出錯提示等。（3）用于IBMPC及其兼容機的編程器是個人計算機加上適當?shù)挠布涌诤蛙浖鳛榫幊唐?，也可直接編制成梯形圖，其監(jiān)控功能也很強。編程器工作方式主要有編程和監(jiān)控兩種，編程工作方式是在PLC機處于停機狀

38、態(tài)時可以進行編程，它的功能主要是輸入新的程序，或者對已有的程序予以編輯和修改。監(jiān)控工作方式可以對運行中的控制器工作狀態(tài)進行監(jiān)視和跟蹤，一般可以對某一線圈或觸點的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，也可以對成組器件的工作狀態(tài)進行監(jiān)視，還可以跟蹤某一器件在不同時間的工作狀態(tài)，除搜索、監(jiān)視、跟蹤外，還可以對一些器件進行操作。因此編程器的監(jiān)控方式對控制器中新輸入程序的調(diào)試與試運行是非常有用和方便的。編程器的結(jié)構(gòu)一般包括顯示部分與鍵盤部分。顯示一般用液晶顯示器，主要的顯示內(nèi)容包括地址、數(shù)據(jù)、工作方式、指令執(zhí)行情況及系統(tǒng)工作狀態(tài)等。鍵盤有單功能鍵和雙功能鍵，在使用雙功能鍵的時候鍵盤中都備有一個選擇鍵，以選擇其中一種方式工作

39、。用戶可根據(jù)自己時間控制系統(tǒng)的要求，選用各種合適的擴展模塊對PLC作硬件組態(tài)，以求達到各種功能或控制精度，同時節(jié)省開支，減少不必要的投資。當已運行的系統(tǒng)需要改造或擴充時，PLC可以隨時進行升級或改版，所作的工作僅僅是替換或增加擴展模板和修改相應(yīng)的控制軟件。特殊模板及智能模板的開發(fā)將進一步擴展可編程控制的功能，專用模板的開發(fā)不僅擴大了可編程控制系統(tǒng)的控制功能，而且將進一步提高控制質(zhì)量與可靠性。2.6 PLC的工作原理最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運行方式是不相同的： 繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式，即如果這個繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器

40、所有的觸點（包括其常開或常閉觸點）在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。 而PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時才會動作。為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式-掃描技術(shù)。這樣在對于I/O響應(yīng)要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。 2.7 梯形圖程序設(shè)計梯形圖編

41、程語言是一種圖形化編程語言，它沿用了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制中的觸點、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號，與傳統(tǒng)的繼電器控制原理電路圖非常相似，但又加入了許多功能強而又使用靈活的指令，它比較直觀、形象，對于那些熟悉繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的人來說，易被接受。繼電器梯形圖多半適用于比較簡單的控制功能的編程，絕大多數(shù)PLC用戶都首選使用梯形圖編程。指令是用英文名稱的縮寫字母來表達PLC的各種功能的助記符號，類似于計算機匯編語言。由指令構(gòu)成的能夠完成控制任務(wù)的指令組合就是指令表，每一條指令一般由指令助記符和作用器件編號組成，比較抽象，通常都先用其它方式表達，然后改寫成相應(yīng)的語句表，編程設(shè)備簡單價廉。通常微、小型

42、PLC主要采用繼電器梯形圖編程，其編程的一般規(guī)則有：（1）梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個邏輯行起始于左母線然后是觸點的各種連接，最后是線圈或線圈與右母線相連，整個圖形呈階梯形。梯形圖所使用的元件編號地址必須在所使用PLC的有效范圍內(nèi)。（2）梯形圖是PLC形象化的編程方式，其左右兩側(cè)母線并不接任何電源，因而圖中各支路也沒有真實的電流流過。但為了讀圖方便，常用“有電流”、“得電”等來形象地描述用戶程序解算中滿足輸出線圈的動作條件，它僅僅是概念上虛擬的“電流”，而且認為它只能由左向右單方向流：層次的改變也只能自上而下。（3）梯形圖中的繼電器實質(zhì)上是變量存儲器中的位觸發(fā)器，相應(yīng)某位觸發(fā)器

43、為“l(fā)態(tài)”，表示該繼電器線圈通電，其動合觸點閉合，動斷觸點打開，反之為“o態(tài)”。梯形圖中繼電器的線圈又是廣義的，除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器線圈外，還包括定時器、計數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)器等的線圈以及各種比較、運算的結(jié)果。（4）梯形圖中信息流程從左到右，繼電器線圈應(yīng)與右母線直接相連，線圈的右邊不能有觸點，而左邊必須有觸點。（5）繼電器線圈在一個程序中不能重復(fù)使用：而繼電器的觸點，編程中可以重復(fù)使用，且使用次數(shù)不受限制。（6）PLC在解算用戶邏輯時，是按照梯形圖由上而下、從左到右的先后順序逐步進行的，即按掃描方式順序執(zhí)行程序，不存在幾條并列支路同時動作，這在設(shè)計梯形圖時，可以減少許多有約束關(guān)系的聯(lián)

44、鎖電路，從而使電路設(shè)計大大簡化。所以，由梯形圖編寫指令程序時，應(yīng)遵循自上而下、從左到右的順序，梯形圖中的每個符號對應(yīng)于一條指令，一條指令為一個步序。當PLC運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU是不能同時去執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。這種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。掃描從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲地址號遞增順序逐條掃描用戶程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始。3 水塔水位控制系統(tǒng)PLC硬件設(shè)計3.1 水塔水位控制

45、系統(tǒng)設(shè)計要求水塔水位控制裝置如圖3-1所示： 圖3-1 水塔水位控制裝置圖3.1.1 工作原理水塔水位的工作方式當水池液位低于下限液位開關(guān)S1，S1此時為ON，電磁閥打開，開始往水池里注水，當4S以后，若水池液位沒有超過水池下限液位開關(guān)時，則系統(tǒng)發(fā)出報警，若系統(tǒng)正常，此時水池下限液位開關(guān)S4為OFF,表示水位高于下限水位。當水位液面高于上限水位，則S2為ON，電磁閥關(guān)閉。當水塔水位低于水塔下限水位時，則水塔下限水位開關(guān)S3為ON，水泵開始工作，向水塔供水，當S3為OFF時，表示水塔水位高于水塔下限水位。當水塔液面高于水塔上限水位時，則水塔上限水位開關(guān)S4為OFF，水泵停止。當水塔水位低于下限水

46、位，同時水池水位也低于下限水位時，水泵不能啟動。3.2 水塔水位控制系統(tǒng)主電路水塔水位控制系統(tǒng)主電路如圖3-2所示：圖3-2 水塔水位控制系統(tǒng)主電路圖3.3 I/O接口分配3.3.1 列出水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表表3-1 水塔水位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表輸入信號輸入變量名 輸出信號輸出變量名I0.0啟動開關(guān) Q4.0水閥M1I0.1停止開關(guān) Q4.1水泵M2I0.2水池下限位 Q4.2水池下限指示燈A1I0.3水池上限位 Q4.3水池水位報警指示燈A2I0.4水塔下限位 Q4.4水池上限指示燈A3I0.5水塔上限位 Q4.5水塔下限指示燈A4Q4.6水塔水位報警

47、指示燈A5Q4.7水塔上限指示燈A6 水塔水位控制系統(tǒng)的I/O設(shè)備這是一個單體控制小系統(tǒng)，沒有特殊的控制要求，它有6個開關(guān)量，開關(guān)量輸出觸點數(shù)有8個，輸入、輸出觸點數(shù)共有14個，只需選用一般中小型控制器即可。據(jù)此，可以對輸入、輸出點作出地址分配。4 水塔水位控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計4.1 程序流程圖水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖，根據(jù)設(shè)計要求，控制流程圖，如圖4-1所示： 圖4-1 水塔水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖這種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。掃描從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存儲地址號遞增順序逐條掃描用戶程序，也就是順序逐條執(zhí)行

48、用戶程序，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始。根據(jù)控制要求，設(shè)計的梯形圖程序如圖4-2所示。4.2 梯形圖程序設(shè)計及工作過程分析梯形圖編程語言是一種圖形化編程語言，它沿用了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制中的觸點、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號，與傳統(tǒng)的繼電器控制原理電路圖非常相似，但又加入了許多功能強而又使用靈活的指令，它比較直觀、形象，對于那些熟悉繼電器一接觸器控制系統(tǒng)的人來說，易被接受。繼電器梯形圖多半適用于比較簡單的控制功能的編程，絕大多數(shù)PLC用戶都首選使用梯形圖編程。梯形圖編程的一般規(guī)則有：（1）梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每一個邏輯行起始

49、于左母線然后是觸點的各種連接，最后是線圈或線圈與右母線相連，整個圖形呈階梯形。梯形圖所使用的元件編號地址必須在所使用PLC的有效范圍內(nèi)。（2）梯形圖是PLC形象化的編程方式，其左右兩側(cè)母線并不接任何電源，因而圖中各支路也沒有真實的電流流過。但為了讀圖方便，常用“有電流”、“得電”等來形象地描述用戶程序解算中滿足輸出線圈的動作條件，它僅僅是概念上虛擬的“電流”，而且認為它只能由左向右單方向流;層次的改變也只能自上而下。（3）梯形圖中的繼電器實質(zhì)上是變量存儲器中的位觸發(fā)器，相應(yīng)某位觸發(fā)器為“1態(tài)”，表示該繼電器線圈通電，其動合觸點閉合，動斷觸點打開，反之為“O態(tài)”。梯形圖中繼電器的線圈又是廣義的，

50、除了輸出繼電器、內(nèi)部繼電器線圈外，還包括定時器、計數(shù)器、移位寄存器、狀態(tài)器等的線圈以及各種比較、運算的結(jié)果。（4）梯形圖中信息流程從左到右，繼電器線圈應(yīng)與右母線直接相連，線圈的右邊不能有觸點，而左邊必須有觸點。（5）繼電器線圈在一個程序中不能重復(fù)使用:而繼電器的觸點，編程中可以重復(fù)使用，且使用次數(shù)不受限制。（6）PLC在解算用戶邏輯時，是按照梯形圖由上而下、從左到右的先后順序逐步進行的，即按掃描方式順序執(zhí)行程序，不存在幾條并列支路同時動作，這在設(shè)計梯形圖時，可以減少許多有約束關(guān)系的聯(lián)鎖電路，從而使電路設(shè)計大大簡化。所以，由梯形圖編寫指令程序時，應(yīng)遵循自上而下、從左到右的順序，梯形圖中的每個符號

51、對應(yīng)于一條指令，一條指令為一個步序。當PLC運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU是不能同時去執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。4.2.1 工作過程設(shè)水塔、水池初始狀態(tài)都為空著的，4個液位指示燈全滅。當執(zhí)行程序時，掃描到水池為液位低于水池下限液位時，水閥打開，開始往水池里進水；如果進水超過4秒，而水池液位沒有超過水池下限位，說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會自動報警，水池報警燈A2亮。若4秒之后水池液位按預(yù)定的超過水池下限位，說明系統(tǒng)在正常的工作，水池下限位的指示燈A1亮，此時，水池的液位已經(jīng)超過了下限位了，系統(tǒng)檢測到此信號時，由于水塔液位低于水塔水位下限，水泵開始

52、工作，向水塔供水；如果進水超過4秒，而水塔液位沒有超過水池下限位，說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會自動報警，水塔報警燈A5亮。當水池的液位超過水池上限液位時，水池上限指示燈A3亮，水閥就關(guān)閉。但是水塔現(xiàn)在還沒有裝滿，可此時水塔液位已經(jīng)超過水塔下限水位，則水塔下限指示燈A4亮，水泵繼續(xù)工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽滿時，水塔液位超過水塔上限，水塔上限指示燈A6亮。但剛剛給水塔供水的時候，水泵已經(jīng)把水池的水抽走了，此時水塔液位已經(jīng)低于水池上限，水池上限指示燈A3滅。此次給水塔供水完成。 水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖，如圖4-2所示：圖4-2 水塔水位控制系統(tǒng)梯形圖（1）啟停程序如圖4

53、-3所示：圖4-3 啟停程序梯形圖（2）水閥控制程序如圖4-4所示：圖4-4 水閥控制程序梯形圖（3）水池下限水位指示程序如圖4-5所示：圖4-5 水池下限水位指示程序梯形圖（4）水池水位報警程序如圖4-6所示：圖4-6 水池水位報警程序梯形圖（5）水池水位上限指示程序如圖4-7所示：圖4-7 水池水位上限指示程序梯形圖 （6）水泵啟?？刂瞥绦蛉鐖D4-8所示：圖4-8 水泵啟?？刂瞥绦蛱菪螆D（7）水塔水位下限指示程序如圖4-9所示：圖4-9 水塔水位下限指示程序梯形圖（8）水塔水位報警程序如圖4-10所示：圖4-10 水塔水位報警程序梯形圖（9）水塔水位上限指示程序如圖4-11所示：圖4-11

54、 水塔水位上限指示程序梯形圖5 水塔水位控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計5.1 組態(tài)軟件概述組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計算機控制中。如DCS(集散控制系統(tǒng))組態(tài)，PLC（可編程控制器）梯形圖組態(tài)。人機界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。其實在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，人們只是不這么叫而已。如AutoCAD，PhotoShop，辦公軟件(PowerPoint)都存在相似的操作，即用軟件提供的工具來形成自己的作品，并以數(shù)據(jù)文件保存作品，而不是執(zhí)行程序。組態(tài)形成的數(shù)據(jù)只有其制造工具或其他專用工具才能識別。但是不同之處在于，工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實時監(jiān)控的。組

55、態(tài)工具的解釋引擎，要根據(jù)這些組態(tài)結(jié)果實時運行。從表面上看，組態(tài)工具的運行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。5.2 組態(tài)軟件在我國的發(fā)展組態(tài)軟件產(chǎn)品于80年代初出現(xiàn)“組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系（簡稱DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，PC（包括工控機）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)已臻成熟；由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的擁有成本；PC的軟件資源和硬件資豐富，軟件之間的互操作性強；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)

56、控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對應(yīng)于原有的HMI（人機接口軟件，HumanMachineInterface）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、