《組態(tài)軟件及應(yīng)用技術(shù)（基于組態(tài)王KingView）》 課件 第一章 監(jiān)控組態(tài)軟件概述

我們畢業(yè)啦其實是答辯的標題地方組態(tài)軟件及應(yīng)用技術(shù)1.1監(jiān)控組態(tài)軟件的歷史背景及發(fā)展趨勢1.2組態(tài)軟件的設(shè)計思想及特點1.3監(jiān)控組態(tài)軟件組態(tài)王第一章監(jiān)控組態(tài)軟件概述“組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)(distributedcontrolsystem,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。在控制系統(tǒng)中使用的各種儀表中，早期的控制儀表是氣動PID調(diào)節(jié)器，后來發(fā)展為氣動單元組合儀表，20世紀50年代后出現(xiàn)電動單元組合儀表和直接數(shù)字控制系統(tǒng)(directdigitalcontrol,DDC),70年代中期隨著微處理器的出現(xiàn)，誕生了第一代DCS,到目前，DCS和其他控制設(shè)備在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。計算機控制系統(tǒng)的每次大發(fā)展的背后都有著3個共同的推動力:①微處理器技術(shù)質(zhì)的飛躍，促成硬件費用的大幅度下降和控制設(shè)備體積的縮小;②計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大發(fā)展;③計算機軟件技術(shù)的飛躍。由于每一套DCS都是比較通用的控制系統(tǒng)，可以應(yīng)用到很多的領(lǐng)域中，為了使用戶在不需要編代碼程序的情況下，便可生成適合自己需求的應(yīng)用系統(tǒng)，每個DCS廠商在DCS中都預(yù)裝了系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，而其中的應(yīng)用軟件，實際上就是組態(tài)軟件，但一直沒有給出明確定義，只是將使用這種應(yīng)用軟件設(shè)計生成目標應(yīng)用系統(tǒng)的過程稱為“組態(tài)(configure)”或“做組態(tài)”。組態(tài)的概念最早來自英文configuration，含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，達到使計算機或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動執(zhí)行特定任務(wù)，滿足使用者要求的目的。監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(supervisorycontrolanddataacquisition,SCADA)的軟件平臺工具，具有豐富的設(shè)置項目，使用方式靈活，功能強大監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時，HMI(humanmachineinterface)或MMI(manmachineinterface)是其主要內(nèi)涵，即主要解決入機圖形界面問題。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA,通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容。隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。直到現(xiàn)在，每個DCS廠家的組態(tài)軟件仍是專用的(即與硬件相關(guān)的)，不可相互替代。從80年代末開始，由于個人計算機的普及，國內(nèi)開始有人研究如何利用PC進行工業(yè)監(jiān)控，同時開始出現(xiàn)基于PC總線的A/D,D/A、計數(shù)器、DIO等各類I/O板卡。應(yīng)該說國內(nèi)組態(tài)軟件的研究起步是不晚的。當時有人在MS-DOS的基礎(chǔ)上用匯編語言或C語言編制帶后臺處理能力的監(jiān)控組態(tài)軟件，有實力的研究機構(gòu)則在實時多任務(wù)操作系統(tǒng)iRMX86或VRTX上做文章，均未形成有競爭力的產(chǎn)品。隨著MS-DOS和iRMX86用戶數(shù)量的萎縮和微軟公司W(wǎng)indows操作系統(tǒng)的普及，基于PC的監(jiān)控組態(tài)軟件才迎來了發(fā)展機遇，以組態(tài)王軟件為代表的國內(nèi)組態(tài)軟件也經(jīng)歷了這一復(fù)雜的過程。世界上第一個把組態(tài)軟件作為商品進行開發(fā)、銷售的專業(yè)軟件公司是美國的Wonderware公司，它于80年代末率先推出第一個商品化監(jiān)控組態(tài)軟件Intouch。此后監(jiān)控組態(tài)軟件在全球得到了蓬勃發(fā)展，目前世界上的組態(tài)軟件有幾十種之多，總裝機量有幾十萬套。伴隨著信息化社會的到來，監(jiān)控組態(tài)軟件在社會信息化進程中將扮演越來越重要的角色，每年的市場增幅都會有較大增長，未來的發(fā)展前景十分看好。表1—1列出了國際上比較知名的12種監(jiān)控組態(tài)軟件。公司名稱產(chǎn)品名稱國別公司名稱產(chǎn)品名稱國別IntellutionFIX、iFIX美國Rock-WellRSview32美國WonderwareIntouch美國信肯通Think&Do美國NemaSoftParagon、ParagonTNT美國National。InstrumentsLabView美國TAEngineeringAIMAX美國IconicsGenesis美國通用電氣Cimplicity美國PCSoftWizCon以色列西門子WinCC德國CitechCitech澳大利亞表1-1國際上較知名的監(jiān)控組態(tài)軟件1.1監(jiān)控組態(tài)軟件的歷史背景及發(fā)展趨勢1.1.1監(jiān)控組態(tài)軟件的歷史背景監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計算機技術(shù)的突飛猛進發(fā)展起來的。60年代雖然計算機開始涉足工業(yè)過程控制，但由于計算機技術(shù)人員缺乏工廠儀表和工業(yè)過程的知識，導(dǎo)致計算機工業(yè)過程系統(tǒng)在各行業(yè)的推廣速度比較緩慢。70年代初期，微處理器的出現(xiàn)，促進了計算機控制走向成熟。首先，微處理器在提高計算能力的基礎(chǔ)上，大大降低了計算機的硬件成本，縮小了計算機的體積，很多從事控制儀表和原來一直就從事工業(yè)控制計算機的公司先后推出了新型控制系統(tǒng)。這一歷史時期較有代表性的就是1975年美國Honeywell公司推出的世界上第一套DCSTDc-Z000。而隨后的20年間，DCS及其計算機控制技術(shù)日趨成熟，得到了廣泛應(yīng)用，此時的DCS已具有較豐富的軟件，包括計算機系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng))、組態(tài)軟件、控制軟件、操作站軟件以及其他輔助軟件(如通信軟件)等。這一階段雖然DCS技術(shù)、市場發(fā)展迅速，但軟件仍是專用和封閉的，除了在功能上不斷加強外，軟件成本一直居高不下，造成DCS在中小型項目上的單位成本過高，使一些中小型應(yīng)用項目不得不放棄使用DCS。80年代中后期，隨著個人計算機的普及和開放系統(tǒng)(oPensystem)概念的推廣，基于個人計算機的監(jiān)控系統(tǒng)開始進入市場，并發(fā)展壯大。組態(tài)軟件作為個人計算機監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，比PC監(jiān)控的硬件系統(tǒng)的發(fā)展空間具有更為廣闊。這是因為，第一，很多DCS和PLC廠家主動公開通信協(xié)議，加入“PC監(jiān)控”的陣營。目前，幾乎所有的PLC和一半以上的DCS都使用PC作為操作站。第二，由于PC監(jiān)控大大降低了系統(tǒng)成本，使得市場空間得以擴大，從無人值守的遠程監(jiān)視(如防盜報警、江河汛情監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)控、電信線路監(jiān)控、交通管制與監(jiān)控、礦井報警等)、數(shù)據(jù)采集與計量(如居民水電氣表的自動抄表、鐵道信號采集與記錄等)、數(shù)據(jù)分析(如汽車和機車自動測試、機組和設(shè)備參數(shù)測試、醫(yī)療化驗儀器設(shè)備實時數(shù)據(jù)采集、虛擬儀器、生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量抽檢等)到過程控制，幾乎無處不用。

第三，各類智能儀表、調(diào)節(jié)器和PC-based設(shè)備可與組態(tài)軟件構(gòu)筑完整的低成本自動化系統(tǒng)，具有廣闊的市場空間。第四，各類嵌入式系統(tǒng)和現(xiàn)場總線的異軍突起，把組態(tài)軟件推到了自動化系統(tǒng)主力軍的位置，組態(tài)軟件越來越成為工業(yè)自動化系統(tǒng)中的靈魂。組態(tài)軟件之所以同時得到用戶和DCS廠商的認可，主要有以下2個原因。(1)個人計算機操作系統(tǒng)日趨穩(wěn)定可靠，實時處理能力增強且價格便宜。(2)個人計算機的軟件及開發(fā)工具豐富，使組態(tài)軟件的功能強大，開發(fā)周期相應(yīng)縮短，軟件升級和維護也較方便。

組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件，英文簡稱SCADA，即SupervisoryControlandDataAcquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）。它是數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，處于自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用組態(tài)方式，快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能，是通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域?！敖M態(tài)（Configure）”的含義是“配置”、“設(shè)定”、“設(shè)置”等意思，是指用戶通過類似“搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機程序。它有時候也稱為“二次開發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開發(fā)平臺”。“監(jiān)控（SupervisoryControl）”，即“監(jiān)視和控制”，是指通過計算機信號對自動化設(shè)備或過程進行監(jiān)視、控制和管理。1.1.2組態(tài)軟件作為單獨行業(yè)的出現(xiàn)是歷史的必然市場競爭的加劇使行業(yè)分工越來越細，“大而全”的企業(yè)將越來越少(企業(yè)集團除外)，每個DCS廠商必須把主要精力用于他們本身所擅長的技術(shù)領(lǐng)域，鞏固已有優(yōu)勢。如果他們還是軟硬件一起做，就很難在競爭中取勝。今后社會分工會更加細化。表面上看來功能較單一的組態(tài)軟件，其市場才剛被挖掘出一點點，今后的成長空間還相當廣闊。組態(tài)軟件的發(fā)展與成長和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與普及密不可分。曾有一段時期，各DCS廠商的底層網(wǎng)絡(luò)都是專用的，現(xiàn)在則使用國際標準協(xié)議，這在很大程度上促進了組態(tài)軟件的應(yīng)用。1.1.3現(xiàn)場總線技術(shù)的成熟更加促進了組態(tài)軟件的應(yīng)用應(yīng)該說現(xiàn)場總線是一種特殊的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其核心內(nèi)容一是工業(yè)應(yīng)用，二是完成從模擬方式到數(shù)字方式的轉(zhuǎn)變，使信息和供電同在一根雙線電纜上傳輸，還要滿足許多技術(shù)指標。同其他網(wǎng)絡(luò)一樣，現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也具備OSI的若干層協(xié)議。在這個意義上講，現(xiàn)場總線與普通的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有相同的屬性，但現(xiàn)場總線設(shè)備的種類多，同類總線的產(chǎn)品也分現(xiàn)場設(shè)備、耦合器等多種類型，在未來幾年現(xiàn)場總線設(shè)備將大量替代現(xiàn)有現(xiàn)場設(shè)備，給組態(tài)軟件帶來更多機遇。1.1.4能夠同時兼容多種操作系統(tǒng)平臺是組態(tài)軟件的發(fā)展方向之一可以預(yù)言，微軟公司在操作系統(tǒng)市場上的壟斷遲早要被打破，未來的組態(tài)軟件也要求跨操作系統(tǒng)平臺，至少要同時兼容WinNT和Linux/Unix。Unix系統(tǒng)是計算機軟件最早的程序開發(fā)環(huán)境，整個Unix系統(tǒng)可以粗略地分為3層，最下層是一個與具體硬件相聯(lián)系的多進程操作系統(tǒng)內(nèi)核;中間一層是可編程的Shell命令解釋程序，它是用戶與系統(tǒng)內(nèi)核的接口，是整個Unix環(huán)境中靈活使用與擴展各種軟件工具的工具;最外層是用戶的實用工具，有多種程序語言、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及一系列進行應(yīng)用開發(fā)的實用工具。1.1.5組態(tài)軟件在嵌入式整體方案中將發(fā)揮更大作用前面已講過，微處理器技術(shù)的發(fā)展會帶動控制技術(shù)及監(jiān)控組態(tài)軟件的發(fā)展，目前嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展速度極為迅猛，但相應(yīng)的軟件尤其是組態(tài)軟件滯后較嚴重，制約著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。從使用方式上把嵌入式系統(tǒng)分為2種：帶顯示器/鍵盤的和不帶顯示器/鍵盤的。（1）帶顯示器/鍵盤的嵌入式系統(tǒng)。這種系統(tǒng)又可分為帶機械式硬盤和帶電子盤的嵌入式系統(tǒng)2種。帶機械式硬盤（如PC/104可外接硬盤）的嵌入式系統(tǒng)，可裝Windows98/NT等大型操作系統(tǒng)，對組態(tài)軟件沒有更多的要求。不帶機械式硬盤(帶電子盤)的嵌入式系統(tǒng)，由于電子盤的容量受限(也可以安裝大容量電子盤，但造價太高)，因此此類應(yīng)用只能安裝Windows3.2,WindowsCE,DOS或Linux操作系統(tǒng)。目前支持WindowsCE或Linux的組態(tài)軟件很少，用戶一般或自己親自編程，或使用以前的DOS環(huán)境軟件。價格是一個重要因素，如果嵌入式系統(tǒng)的軟硬件價格得到進一步降低，其市場規(guī)模將是空前的。

(2)不帶顯示器/鍵盤的嵌入式系統(tǒng)。這種嵌入式系統(tǒng)一般情況都使用電子盤，只能安裝Windows3.2,WindowsCE,DOS或Linux操作系統(tǒng)，此類應(yīng)用有的會帶外部數(shù)據(jù)接口(以太網(wǎng),RS232/485等)，目前面向此類應(yīng)用的組態(tài)軟件市場潛力巨大。1.1.6組態(tài)軟件在CIMS應(yīng)用中將起到重要作用美國的Harrington博士于1973年提出了計算機集成制造系統(tǒng)(computerintegratedmanufacturingsystemCIMS)的概念，主要內(nèi)容有：企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)各環(huán)節(jié)密不可分，需統(tǒng)籌協(xié)調(diào);工廠的生產(chǎn)過程，實質(zhì)就是對信息的收集、傳遞、加工和處理的過程。CIMS所追求的目標是使工廠的管理、生產(chǎn)經(jīng)營、服務(wù)全自動化、科學(xué)化、受控化，最大限度地發(fā)揮企業(yè)中人、資源、信息的作用，提高企業(yè)運轉(zhuǎn)效率和市場應(yīng)變能力，降低成本。CIMS的概念不僅適用于離散型生產(chǎn)流程的企業(yè)、同樣適用于生產(chǎn)連續(xù)型的流程行業(yè)。在流程行業(yè)也有人叫做計算機集成流程系統(tǒng)(computerintegratedprocesssystem,CIPS)。自動化技術(shù)是CIMS的基礎(chǔ)，目前多數(shù)企業(yè)對生產(chǎn)自動化都比較重視，它們或采用DCS(含PLC)或采用以PC總線為基礎(chǔ)的工控機構(gòu)成簡易的分散型測控系統(tǒng)。但現(xiàn)實當中的自動化系統(tǒng)都是分散在各裝置上的，企業(yè)內(nèi)部的各自動化裝置之間缺乏互聯(lián)手段，不能實現(xiàn)信息的實時共享，這從根本上阻礙了CIMS的實施。組態(tài)軟件在企業(yè)CIMS發(fā)展過程中能夠發(fā)揮下面3方面的作用。(1)充當DCS(含PLC)的操作站軟件，尤其是PC-Eased監(jiān)控系統(tǒng)。(2)以往各企業(yè)只注重在關(guān)鍵裝置上投資，引進自動化控制設(shè)備，而在諸如公用工程(如能源監(jiān)測、原材料管理、產(chǎn)成品管理、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控、自動化驗分析、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視等)生產(chǎn)環(huán)節(jié)則重視程度不夠。這種一個企業(yè)內(nèi)部各部門間自動化程度的不協(xié)調(diào)也影響CIMS的進程，受到損失的將是企業(yè)本身。組態(tài)軟件在這方面，即技術(shù)改造方面也會發(fā)揮更大的作用，促進企業(yè)以低成本、高效率地實現(xiàn)全廠的信息化建設(shè)。(3)由于組態(tài)軟件具有豐富的I/O設(shè)備接口，能與絕大多數(shù)控制裝置相聯(lián)，具有分布式實時數(shù)據(jù)庫，可以解決分散的“自動化孤島”互聯(lián)問題，大幅度節(jié)省CIMS建設(shè)所需的投資。伴隨著CIMS技術(shù)的推廣與應(yīng)用，組態(tài)軟件將逐漸發(fā)展成為大型平臺軟件，以原有的圖形用戶接口、I/0驅(qū)動、分布式實時數(shù)據(jù)庫、軟邏輯等為基礎(chǔ)將派生出大量的實用軟件組件，如先進控制軟件包、數(shù)據(jù)分析工具等。1.1.7信息化社會的到來為組態(tài)軟件拓展了更多的應(yīng)用領(lǐng)域組態(tài)軟件的應(yīng)用不僅僅局限在工業(yè)企業(yè)，在農(nóng)業(yè)、環(huán)保、郵政、電信、實驗室、醫(yī)院、金融、交通、航空等各行各業(yè)均能找到使用組態(tài)軟件的實例。隨著祖國社會進步和信息化速度的加快，組態(tài)軟件將贏得巨大的市場空間。這將極大地促進國產(chǎn)優(yōu)秀組態(tài)軟件的應(yīng)用，為國產(chǎn)優(yōu)秀組態(tài)軟件創(chuàng)造良好的成長環(huán)境，促進國產(chǎn)軟件品牌的成長和參與國際競爭。組態(tài)軟件事業(yè)的發(fā)展也加劇了對從事組態(tài)軟件開發(fā)與研制的人才需求。以往我們國內(nèi)的組態(tài)軟件經(jīng)歷了從無到有的曲折過程，而目前則面臨著如何在未來的競爭中取勝，如何制訂未來的發(fā)展戰(zhàn)略，如何開拓國際市場等一系列新的課題。組態(tài)軟件涉及自動控制理論及技術(shù)、計算機理論及技術(shù)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機界面技術(shù)(即所謂的CRT技術(shù))等多個學(xué)科，對開發(fā)人員的軟件設(shè)計、理論及實踐經(jīng)驗都有很高的要求，廣大在校的相關(guān)專業(yè)大學(xué)生、研究生面臨著從事該項事業(yè)的難得機遇，盼望更多的人才加入到組態(tài)軟件的開發(fā)隊伍中來，為我國的國民經(jīng)濟信息化做出歷史性貢獻口。1.2組態(tài)軟件的設(shè)計思想及特點1.2.1組態(tài)軟件的特點組態(tài)軟件最突出的特點是實時多任務(wù)。例如，數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實現(xiàn)、圖形顯示及人機對話、實時數(shù)據(jù)的存儲、檢索管理、實時通信等多個任務(wù)要在同一臺計算機上同時運行。組態(tài)軟件的使用者是自動化工程設(shè)計人員。組態(tài)軟件的主要目的是使使用者在生成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)時不需要修改軟件程序的源代碼，因此在設(shè)計組態(tài)軟件時應(yīng)充分了解自動化工程設(shè)計人員的基本需求并加以總結(jié)提煉，重點、集中解決共性問題。下面是組態(tài)軟件主要解決的問題。(1)如何與采集、控制設(shè)備間進行數(shù)據(jù)交換；(2)使來自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計算機圖形畫面上的各元素關(guān)聯(lián)起來;(3)處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警；(4)存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢；(5)各類報表的生成和打印輸出；(6)為使用者提供靈活、多變的組態(tài)工具，可以適應(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求；(7)最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠；(8)具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。自動化工程設(shè)計技術(shù)人員在組態(tài)軟件中只需填寫一些事先設(shè)計的表格，再利用圖形功能把被控對象(如反應(yīng)罐、溫度計鍋爐、趨勢曲線、報表等)形象地畫出來，通過內(nèi)部數(shù)據(jù)連接把被控對象的屬性與I/0設(shè)備的實時數(shù)據(jù)進行邏輯連接。當由組態(tài)軟件生成的應(yīng)用系統(tǒng)投入運行后，與被控對象相連的I/0設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)生變化會直接帶動被控對象的屬性變化。若要對應(yīng)用系統(tǒng)進行修改，也十分方便這就是組態(tài)軟件的方便性。從以上可以看出，組態(tài)軟件具有實時多任務(wù)、接口開放、使用靈活、功能多樣、運行可靠的特點。1.2.2組態(tài)軟件的設(shè)計思想在單任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境下(例如MSDOS),要想讓組態(tài)軟件具有很強的實時性，就必須利用中斷技術(shù)，這種環(huán)境下的開發(fā)工具較簡單，軟件編制難度大，目前運行于MSDOS環(huán)境下的組態(tài)軟件基本上已退出市場。在多任務(wù)環(huán)境下，由于操作系統(tǒng)直接支持多任務(wù)組態(tài)軟件的性能得到了全面加強。因此組態(tài)軟件一般都由若干組件構(gòu)成，而且組件的數(shù)量在不斷增長，功能不斷加強。各組態(tài)軟件普遍使用了“面向?qū)ο?(objectoriented)的編程和設(shè)計方法使軟件更加易于學(xué)習(xí)和掌握，功能也更強大。一般的組態(tài)軟件都由下列組件組成:圖形界面系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、第三方程序接口組件、控制功能組件。下面將分別討論每一類組件的設(shè)計思想。在圖形畫面生成方面，構(gòu)成現(xiàn)場各過程圖形的畫面被劃分成3類簡單的對象:線、填充形狀和文本，每個簡單的對象均有影響其外觀的屬性。對象的基本屬性包括線的顏色、填充顏色、高度、寬度、取向、位置移動等。這些屬性可以是靜態(tài)的，也可以是動態(tài)的，靜態(tài)屬性在系統(tǒng)投入運行后保持不變，與原來組態(tài)時一致。而動態(tài)屬性則與表達式的值有關(guān)，表達式可以是來自I/O設(shè)備的變量，也可以是由變量和運算符組成的數(shù)學(xué)表達式。這種對象的動態(tài)屬性隨表達式值的變化而實時改變。例如，用一個矩形填充體模擬現(xiàn)場的液位，在組態(tài)這個矩形的填充屬性時，指定代表液位的工位號名稱、液位的上下限及對應(yīng)的填充高度，就完成了液位的圖形組態(tài)，這個組態(tài)過程通常叫做動畫連接。在圖形界面上還具備報警通知及確認、報表組態(tài)及打印、歷史數(shù)據(jù)查詢與顯示等功能。各種報警、報表、趨勢都是動畫連接的對象，其數(shù)據(jù)源都可以通過組態(tài)來指定。這樣每個畫面的內(nèi)容就可以根據(jù)實際情況由工程技術(shù)人員靈活設(shè)計，每幅畫面中的對象數(shù)量均不受限制。在圖形界面中，各類組態(tài)軟件普遍提供了一種類Basic語言的編程工具—腳本語言來擴充其功能，用腳本語言編寫的程序段可由事件驅(qū)動或周期性地執(zhí)行，是與對象密切相關(guān)的。例如，當按下某個按鈕時可指定執(zhí)行一段腳本語言程序，完成特定的控制功能，也可以指定當某一變量的值變化到關(guān)鍵值以下時，馬上起動一段腳本語言程序完成特定的控制功能。控制功能組件以基于PC的策略編輯/生成組件(也有入稱之為軟邏輯或軟PLC)為代表，是組態(tài)軟件的主要組成部分。雖然腳本語言程序可以完成一些控制功能，但還是不很直觀，對于用慣了梯形圖或其他標準編程語言的自動化工程師來說，是太不方便了，因此目前的多數(shù)組態(tài)軟件都提供了基于IEC11.31-3標準的策略編輯/生成控制組件。它也是面向?qū)ο蟮模晃ㄒ坏赜墒录|發(fā)，它像PLC中的梯形圖一樣按照順序周期地執(zhí)行。策略編輯/生成組件在基于PC和現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)中是大有可為的，可以大幅度地降低成本。實時數(shù)據(jù)庫是更為重要的一個組件。因為PC的處理能力太強了，因此實時數(shù)據(jù)庫更加充分地表現(xiàn)出了組態(tài)軟件的長處。實時數(shù)據(jù)庫可以存儲每個工藝點的多年數(shù)據(jù)，用戶既可瀏覽工廠當前的生產(chǎn)情況，又可回顧過去的生產(chǎn)情況?？梢哉f，實時數(shù)據(jù)庫對于工廠來說就如同飛機上的“黑匣子”。工廠的歷史數(shù)據(jù)是很有價值的，實時數(shù)據(jù)庫具備數(shù)據(jù)檔案管理功能。工廠的實踐告訴我們：現(xiàn)在很難知道將來進行分析時哪些數(shù)據(jù)是必需的。因此，保存所有的數(shù)據(jù)是防止丟失信息的最好的方法。通信及第三方程序接口組件是開放系統(tǒng)的標志，是組態(tài)軟件與第三方程序交互及實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)訪問的重要手段之一，它有下面3個主要作用。(1)用于雙機冗余系統(tǒng)中，主機與從機間的通信。(2)用于構(gòu)建分布式HMI/SCAOA應(yīng)用時多機間的通信。(3)在基于Internet或Browser/Server(B/S)應(yīng)用中實現(xiàn)通信功能。1.2.3對組態(tài)軟件的性能要求1實時多任務(wù)實時性是指工業(yè)控制計算機系統(tǒng)應(yīng)該具有的能夠在限定的時間內(nèi)對外來事件做出反應(yīng)的特性。在具體地確定這里所說的限定時間時，主要考慮2個要素：其一，根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程出現(xiàn)的事件能夠保持多長的時間；其二，該事件要求計算機在多長的時間以內(nèi)必須做出反應(yīng)，否則，將對生產(chǎn)過程造成影響甚至造成損害?？梢姡瑢崟r性是相對的。工業(yè)控制計算機及監(jiān)控組態(tài)軟件具有時間驅(qū)動能力和事件驅(qū)動能力，即在按一定的周期時間對所有事件進行巡檢掃描的同時，可以隨時響應(yīng)事件的中斷請求。實時性一般都要求計算機具有多任務(wù)處理能力，以便將測控任務(wù)分解成若干并行執(zhí)行的多個任務(wù)，加速程序執(zhí)行速度。可以把那些變化并不顯著，即使不立即做出反應(yīng)也不至于造成影響或損害的事件，作為順序執(zhí)行的任務(wù)，按照一定的巡檢周期有規(guī)律地執(zhí)行，而把那些保持時間很短且需要計算機立即做出反應(yīng)的事件，作為中斷請求源或事件觸發(fā)信號，為其專門編寫程序以便在該類事件一旦出現(xiàn)時計算機能夠立即響應(yīng)。如果由于測控范圍龐大、變量繁多，這樣分配仍然不能保證所要求的實時性時，則表明計算機的資源已經(jīng)不夠使用，只得對結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計，或者提高計算機的檔次。2高可靠性在計算機、數(shù)據(jù)采集控制設(shè)備正常工作的情況下，如果供電系統(tǒng)正常，當監(jiān)控組態(tài)軟件的目標應(yīng)用系統(tǒng)所占的系統(tǒng)資源不超負荷時，則要求軟件系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行。如果對系統(tǒng)的可靠性要求得更高，就要利用冗余技術(shù)構(gòu)成雙機乃至多機備用系統(tǒng)。冗余技術(shù)是利用冗余資源來克服故障影響，從而增加系統(tǒng)可靠性的技術(shù)，冗余資源是指在系統(tǒng)完成正常工作所需資源以外的附加資源。說得通俗和直接一些，冗余技術(shù)就是用更多的經(jīng)濟投入和技術(shù)投入來獲取系統(tǒng)可能具有的更高的可靠性指標。3標準化盡管目前尚沒有一個明確的國際、國內(nèi)標準用來規(guī)范組態(tài)軟件，但國際電工委員會IEC11.31-3開放型國際編程標準在組態(tài)軟件中起著越來越重要的作用。IEC11.31-3提供用于規(guī)范DCS和PLC中的控制用編程語言，它規(guī)定了4種編程語言標準(梯形圖、結(jié)構(gòu)化高級語言、方框圖指令助記符)。此外，OLE(目標的連接與嵌入),OPC(過程控制用OLE)是微軟公司的編程技術(shù)標準，目前也被廣泛地使用。TCP/IP是網(wǎng)絡(luò)通信的標準協(xié)議，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)場測控設(shè)備之間及測控設(shè)備與操作站之間的通信。每種操作系統(tǒng)的圖形界面都有其標準，例如Unix和微軟的Windows都有本身的圖形標準。組態(tài)軟件本身的標準尚難統(tǒng)一，其本身就是創(chuàng)新的產(chǎn)物，處于不斷的發(fā)展變化之中。由于使用習(xí)慣的原因，早一些進入市場的軟件在用戶意識中已形成一些不成文的標準，成為某些用戶判斷另一種產(chǎn)品的“標準”。1.3監(jiān)控組態(tài)軟件組態(tài)王組態(tài)王軟件（KingView）是北京亞控科技發(fā)展有限公司（以下簡稱亞控科技）的產(chǎn)品。亞控科技是一家總部位于中國北京，在美國、德國、日本、韓國、新加坡、中國臺灣等多個國家和地區(qū)設(shè)有分支機構(gòu)，在中國北京、天津、西安設(shè)有研發(fā)中心，面向全球經(jīng)營的專業(yè)自動化軟件公司。組態(tài)王kingview6.55是亞控科技最新版本，集成了亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫（KingHistorian）的支持，可以為企業(yè)提供一個對整個生產(chǎn)流程進行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時有效地獲取信息，及時地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。軟件提供了豐富的、簡捷易用的配置界面，提供了大量的圖形元素和圖庫精靈，同時也為用戶創(chuàng)建圖庫精靈提供了簡單易用的接口；歷史曲線、報表及web發(fā)布功能進行了提升與改進，軟件的功能性和可用性有了提高。組態(tài)王軟件

軟件以組態(tài)王的歷史庫或KingHistorian為數(shù)據(jù)源，快速建立所需的班報表、日報表、周報表、月報表、季報表和年報表。組態(tài)王的Web發(fā)布可以實現(xiàn)畫面發(fā)布，數(shù)據(jù)發(fā)布和OCX控件發(fā)布，IE瀏覽客戶端可以獲得與組態(tài)王運行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面，IE客戶端與Web服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡(luò)可以在任何地方獲得與Web服務(wù)器上相同的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報表顯示、報警顯示等，同時可以方便快捷的向工業(yè)現(xiàn)場發(fā)布控制命令，實現(xiàn)實時控制的功能。KingHistorian是亞控獨立開發(fā)的工業(yè)數(shù)據(jù)庫，具有單個服務(wù)器支持高達100萬點、256個并發(fā)客戶同時存儲和檢索數(shù)據(jù)、每秒檢索單個變量超過20,000條記錄。滿足對存儲速度和存儲容量的要求，具有實時查看和檢索歷史運行數(shù)據(jù)的功能。組態(tài)王支持數(shù)據(jù)同時存儲到組態(tài)王歷史庫和工業(yè)庫，提高了組態(tài)王的數(shù)據(jù)存儲能力，滿足用戶對存儲容量和存儲速度的要求?；诮M態(tài)王軟件在國內(nèi)外工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛使用，其通用性強，及對下位各種類型不同廠家硬件系統(tǒng)的廣泛支持，本教材決定采用組態(tài)王軟件作為上位監(jiān)控系統(tǒng)平臺軟件。組態(tài)王軟件”1.3.1組態(tài)王系統(tǒng)要求CPU：P4處理器、1GHz以上或相當型號內(nèi)存：最少128MB，推薦256MB，使用WEB功能或2000點以上推薦512M顯示器：VGA、SVGA或支持桌面操作系統(tǒng)的任何圖形適配器，最少顯示256色鼠標：任何PC兼容鼠標通訊：RS-232C并行口或USB口：用于接入組態(tài)王加密鎖操作系統(tǒng)：Windows2000（sp4）/WindowsXP（sp2）/Win7簡體中文版組態(tài)王軟件

“組態(tài)王”軟件存于一張光盤上。光盤上的安裝程序Install.exe程序會自動運行，啟動組態(tài)王安裝過程向?qū)А！敖M態(tài)王”Win7下的安裝步驟如下：第一步：啟動計算機系統(tǒng)。第二步：在光盤驅(qū)動器中插入“組態(tài)王”軟件的安裝盤，系統(tǒng)自動啟動Install.exe安裝程序，如圖1-1所示。(用戶也可通過光盤中的Install.exe啟動安裝程序)”1.3.2安裝組態(tài)王系統(tǒng)程序

圖1-1啟動組態(tài)王安裝程序組態(tài)王軟件

該安裝界面左邊有一列按鈕，將鼠標移動到按鈕各個位置上時，會在右邊圖片位置上顯示各按鈕的安裝內(nèi)容提示。左邊各個按鈕作用分別為：“安裝閱讀”按鈕：安裝前閱讀，用戶可以獲取到關(guān)于版本更新信息、授權(quán)信息、服務(wù)和支持信息等?！鞍惭b組態(tài)王程序”按鈕：安裝組態(tài)王程序?！鞍惭b組態(tài)王驅(qū)動程序”按鈕：安裝組態(tài)王I/O設(shè)備驅(qū)動程序?！鞍惭b加密鎖驅(qū)動程序”按鈕：安裝授權(quán)加密鎖驅(qū)動程序?！巴顺觥卑粹o：退出安裝程序。第三步：開始安裝。點擊“安裝組態(tài)王程序”按鈕，將自動安裝“組態(tài)王”軟件到用戶的硬盤目錄，并建立應(yīng)用程序組。首先彈出對話框：如圖1-2所示?！苯M態(tài)王軟件

”圖1-2開始安裝組態(tài)王

繼續(xù)安裝請單擊“下一步”按鈕，彈出“軟件許可證協(xié)議”對話框，如圖1-3所示。該對話框的內(nèi)容為“北京亞控科技發(fā)展有限公司”與“組態(tài)王”軟件用戶之間的法律約定，請用戶認真閱讀。如果用戶同意“協(xié)議”中的條款，單擊“是”繼續(xù)安裝；如果不同意，單擊“否”退出安裝。單擊“上一步”，返回上一個對話框。組態(tài)王軟件

”圖1-3軟件許可證協(xié)議單擊“是”，彈出“用戶信息”對話框，如圖1-4所示。組態(tài)王軟件

”圖1-4填入用戶信息

輸入“用戶名”和“公司名稱”。單擊“上一步”返回上一個對話框；單擊“取消”退出安裝程序；單擊“下一步”彈出“確認用戶信息”對話框，如圖1-5所示。組態(tài)王軟件

”圖1-5確認用戶信息

如果對話框中的用戶注冊信息錯誤的話，單擊“否”返回“用戶信息”對話框。如果正確，單擊“是”，進入程序安裝階段。第四步：選擇組態(tài)王軟件安裝路徑。確認用戶注冊信息后，彈出“選擇目的地位置”對話框，選擇程序的安裝路徑，如圖1-6所示。組態(tài)王軟件

”圖1-6選擇組態(tài)王系統(tǒng)安裝路徑

由對話框確認“組態(tài)王”軟件的安裝目錄。默認目錄為c:\ProgramFiles\kingview，若希望安裝到其它目錄，請單擊“瀏覽”按鈕。第五步：選擇安裝類型。單擊“下一步”按鈕。出現(xiàn)如圖1-7所示對話框。組態(tài)王軟件

”圖1-7選擇安裝類型組態(tài)王軟件

”典型安裝將安裝“組態(tài)王”的大部分組件，這些組件包括：（1）“組態(tài)王系統(tǒng)文件”，包括組態(tài)王開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境；（2）“OPC文件”，組態(tài)王作為OPC服務(wù)器時的支持文件。（3）“圖庫文件”，“圖庫”中擁有許多精美實用的圖庫精靈（請參見“第十三章圖庫”），它將使用戶創(chuàng)建的工程更具有專業(yè)效果，而且更加簡捷方便。（4）“組態(tài)王組件”，包括以下內(nèi)容：1)組態(tài)王和驅(qū)動的“聯(lián)機幫助”；2)“組態(tài)王電子手冊”；3)“組態(tài)王演示工程”：組態(tài)王示例：畫面的分辨率1024*768。除畫面的分辨率，這三個工程其它方面都是相同的。注意：打開示例工程時，請選擇與當前顯示器的分辨率相同的示例。壓縮安裝將安裝“組態(tài)王”所需的最小組件，將不會安裝幫助文件、示例文件和圖庫。自定義安裝安裝將按用戶要求安裝組件。安裝方式共三種：典型安裝，壓縮安裝和自定義安裝。組態(tài)王軟件

”圖1-6選擇組態(tài)王系統(tǒng)安裝路徑

一般選擇典型安裝，然后單擊“下一步”，開始復(fù)制文件，如圖1-8所示：

第六步：單擊“下一步”，將出現(xiàn)如圖1-9所示安裝對話框：安裝程序?qū)⒐獗P上的壓縮文件解壓縮并拷貝到默認或指定目錄下，解壓縮過程中有顯示進度提示。圖1-9安裝對話框組態(tài)王軟件

”圖1-10安裝結(jié)束

如果有什么問題，單擊“上一步”可修改前面有問題的地方，如果沒有問題，單擊“下一步”，將開始安裝，如安裝過程中覺得前面有問題，可單擊“取消”停止安裝。第七步：安裝結(jié)束。彈出如圖1-10所示對話框：組態(tài)王軟件

”

在該對話框中有兩個選項：安裝組態(tài)王驅(qū)動程序：選中該項，點擊“完成”按鈕系統(tǒng)會自動按照組態(tài)王的安裝路徑安裝組態(tài)王的I/O設(shè)備驅(qū)動程序；如果不選該項點擊結(jié)束，可以以后再安裝。安裝加密鎖驅(qū)動程序：選擇該項，點擊“完成”按鈕后系統(tǒng)會自動啟動加密鎖驅(qū)動安裝程序。選中“是”選項，再點擊“完成”，將會重新啟動計算機；選中“不”選項，再點擊“完成”，將不會重新啟動計算機。如果不選擇上述兩項，點擊“完成”按鈕后，系統(tǒng)彈出“重啟計算機”對話框。組態(tài)王軟件

如果用戶在安裝組態(tài)王時沒有選擇安裝組態(tài)王設(shè)備驅(qū)動程序，則可以按照以下方法進行安裝。設(shè)備驅(qū)動程序的安裝與組態(tài)王的安裝同樣簡單。步驟如下：第一步：啟動組態(tài)王光盤中Instll.exe文件，如圖1-11所示：”1.3.3安裝組態(tài)王設(shè)備驅(qū)動程序

圖1-11啟動組態(tài)王安裝驅(qū)動程序

組態(tài)王軟件

第二步：開始安裝設(shè)備驅(qū)動。單擊“安裝組態(tài)王驅(qū)動程序”按鈕。驅(qū)動程序開始安裝后，首先彈出對話框，如圖1-12所示：”

圖1-12驅(qū)動程序開始安裝組態(tài)王軟件

繼續(xù)安裝請單擊“下一步”按鈕，彈出“組態(tài)王驅(qū)動程序軟件許可協(xié)議”對話框，如圖1-13所示。該對話框的內(nèi)容為“北京亞控科技發(fā)展有限公司”與“組態(tài)王”軟件用戶之間的法律約定，請用戶認真閱讀。如果用戶同意“協(xié)議”中的條款，單擊“是”繼續(xù)安裝；如果不同意，單擊“否”退出安裝。單擊“上一步”，返回上一個對話框?！?/p>

圖1-13驅(qū)動程序軟件許可協(xié)議組態(tài)王軟件

第三步：創(chuàng)建路徑。單擊“下一步”，將出現(xiàn)“選擇目標位置”對話框，如圖1-14所示：”

圖1-14創(chuàng)建路徑組態(tài)王軟件

由對話框確認“組態(tài)王”系統(tǒng)的安裝目錄。系統(tǒng)會自動按照組態(tài)王的安裝路徑列出設(shè)備驅(qū)動程序需要安裝的路徑。一般情況下，用戶無須更改此路徑。若希望更改路徑，請單擊“瀏覽”在對話框的“路徑”中輸入新的安裝目錄。如：c:\programfiles\kingview\Driver輸入正確后，單擊“下一步”按鈕。出現(xiàn)對話框，如圖1-15所示：”

圖1-15選擇組件單擊“更改”按鈕，用戶可以根據(jù)自身的需要，選擇安