《工業(yè)控制系統(tǒng)及應(yīng)用-SCADA系統(tǒng)》教學(xué)課件-05工業(yè)控制組態(tài)軟件

Ch5工業(yè)控制組態(tài)軟件一、組態(tài)軟件概述1.傳統(tǒng)工況軟件存在的問題一旦工業(yè)被控對象有變動,就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序,導(dǎo)致開發(fā)周期延長；已開發(fā)成功的工控軟件又因控制項目的不同而重復(fù)使用率很低,導(dǎo)致其價格非常昂貴；維護工作量大；可靠性差；不能滿足工業(yè)界不斷提升的要求。2.什么是組態(tài)軟件Configurationsoftware,即組態(tài)軟件,其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(包括進行對象的定義、制作和編輯,并設(shè)定其狀態(tài)特征屬性參數(shù)),達(dá)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。用組態(tài)軟件開發(fā)的上位機人機界面3.使用組態(tài)軟件的好處工控組態(tài)軟件在實現(xiàn)工業(yè)控制軟件開發(fā)中免去了大量煩瑣的編程工作,解決了長期以來控制工程人員缺乏計算機專業(yè)知識與計算機專業(yè)人員缺乏控制工程現(xiàn)場操作技術(shù)和經(jīng)驗的矛盾,極大地提高了自動化工程的工作效率?，F(xiàn)已成為開發(fā)SCADA系統(tǒng)上位機人機界面的最主要的軟件。4.組態(tài)軟件功能數(shù)據(jù)采集流程顯示趨勢（實時、歷史）報警控制安全控制報表分布式架構(gòu)其他功能,如SPC等5.組態(tài)軟件的發(fā)展上世紀(jì)80年代的組態(tài)軟件,像Onspec、Paragon500、早期的FIX等都運行在DOS環(huán)境下,圖形界面的功能不是很強,軟件中包含著大量的控制算法,這是因為DOS具有很好的實時性。上世紀(jì)90年代,隨著微軟的Windows3.0風(fēng)靡全球,以Wonderware公司的Intouch為代表的人機界面軟件開創(chuàng)了Windows下運行工控軟件的先河。上實際80年代靠DOS版組態(tài)軟件起家,后來向OS/2移植的公司基本上都沒落了。組態(tài)軟件的出現(xiàn),解決了控制系統(tǒng)人機界面開發(fā)中軟件可重用的問題,滿足當(dāng)今快速開發(fā)工程的要求,提高了應(yīng)用軟件的可靠性、可維護性,易于軟件升級,降低了用戶開發(fā)成本。因此出現(xiàn)了快速發(fā)展,產(chǎn)品眾多。由于有巨大的市場需求,許多大公司都開發(fā)了相應(yīng)的組態(tài)軟件,以和自身的硬件更好結(jié)合。Siemens,1996年推出WinCCGE,Simplicity,又收購Intellution的iFixRockwellAutomation,Rsview現(xiàn)今主要產(chǎn)品國外（高端市場）Intouch,iFix,Citec,WinCC,Simplicity國內(nèi)（低端市場）組態(tài)王,MCGS,力控,紫金橋二、組態(tài)軟件的特性1.組態(tài)軟件的特性組態(tài)軟件產(chǎn)品非常多，但它們有許多基本的特性，表現(xiàn)在:系統(tǒng)功能用戶界面整體結(jié)構(gòu)相似性實時多任務(wù)接口開放系統(tǒng)安全（1）組成與整體結(jié)構(gòu)相似性圖5.1組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)（2）實時多任務(wù)在實際工業(yè)控制中,同一臺計算機往往需要同時進行實時數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲、檢索、管理、輸出,算法的調(diào)用,實現(xiàn)圖形、圖表的顯示,報警輸出,實時通信等多個任務(wù)。（3）接口開放實際應(yīng)用中,用戶可以很方便地用VB或VC十十等編程工具自行編制或定制所需的設(shè)備構(gòu)件,裝入設(shè)備工具箱,不斷充實設(shè)備工具箱。很多工控組態(tài)軟件提供了一個高級開發(fā)向?qū)?自動生成設(shè)備驅(qū)動程序的框架,給用戶開發(fā)I／O設(shè)備驅(qū)動程序工作提供幫助。用戶還可以使用自行編寫動態(tài)鏈接庫（DLL）的方法在策略編輯器中掛接自己的應(yīng)用程序模塊。（4）安全性工控組態(tài)軟件提供了一套完善的安全機制。用戶能夠自由組態(tài)控制菜單、按鈕和退出系統(tǒng)的操作權(quán)限,只允許有操作權(quán)限的操作員對某些功能進行操作,防止意外地或非法地關(guān)閉系統(tǒng)、進入開發(fā)系統(tǒng)修改多數(shù)或者對未授權(quán)數(shù)據(jù)進行更改等操作。一些工控組態(tài)軟件還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運行期限等功能,來保護使用組態(tài)軟件開發(fā)所得的成果,開發(fā)者還可利用這些功能保護自己的合法權(quán)益。三、組態(tài)軟件的組成

1.組態(tài)軟件功能要求組態(tài)軟件的使用者是自動化工程設(shè)計人員。組態(tài)軟件包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,因此組態(tài)軟件要含有常用的工控軟件功能開發(fā)部件,滿足自動化工程人員進行系統(tǒng)開發(fā)的基本要求。例如:自動化工程設(shè)計技術(shù)人員在組態(tài)軟件中只需填入一些事先設(shè)計的表格，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/O設(shè)備的實時數(shù)據(jù)進行邏輯連接。當(dāng)由組態(tài)軟件生成的應(yīng)用系統(tǒng)投入運行后，與被控對象連接起來。作為滿促控制系統(tǒng)開發(fā)共同目的要求的軟件，一定要體現(xiàn)如下特性:具有實時多任務(wù)、接口開放、使用靈活、功能多樣、運行可靠等特點。作為工控軟件，其各個組成部分共同作用，能實現(xiàn)下列功能:（1）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。（9）簡單的回路調(diào)節(jié)；批次處理；SPC過程質(zhì)量控制（10）符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)。2.組態(tài)軟件的組成組態(tài)軟件都是以工程的形式來方便開發(fā)人員進行自動化工程的開發(fā)。為了實現(xiàn)這些功能，在其組成上包括以下部分:（1）人機界面（2）實時數(shù)據(jù)庫（3）設(shè)備組態(tài)與管理（4）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與通信系統(tǒng)（5）控制系統(tǒng)（6）系統(tǒng)安全與用戶管理（7）腳本語言（8）運行策略（9）其它組件（1）人機界面人機界面系統(tǒng)實際上就是所謂的工況模擬動畫。人機界面組態(tài)中,要利用組態(tài)軟件提供的工具,制作出友好的圖形界面給控制系統(tǒng)用,其中包括被控過程流程圖、曲線圖、棒狀圖、餅狀圖、趨勢圖,以及各種按鈕、控件等元素。人機界面組態(tài)中,除了開發(fā)出滿足系統(tǒng)要求的人機界面外,還要注意運行系統(tǒng)中畫面的顯示、操作和管理。在組態(tài)軟件中進行工程組態(tài)的第一步即是制作工況模擬動畫,動畫制作分為靜態(tài)圖形設(shè)計和動態(tài)屬性設(shè)置兩個過程。靜態(tài)設(shè)計靜態(tài)圖形設(shè)計類似于“畫畫”,用戶利用組態(tài)軟件中提供的基本圖形元素（線、填充形狀、文本)及設(shè)備圖庫,在組態(tài)環(huán)境中“組合”成工程的模擬靜態(tài)畫面。靜態(tài)圖形設(shè)計在系統(tǒng)運行后保持不變,與組態(tài)時一致。動態(tài)設(shè)計動態(tài)屬性設(shè)置則完成圖形的動畫屬性,與實時數(shù)據(jù)庫中定義的變量建立相關(guān)性的連接關(guān)系,作為動畫圖形的驅(qū)動源。動態(tài)屬性與確定該屬性的變量或表達(dá)式的值有關(guān)。表達(dá)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(dá)式,它反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù),隨著表達(dá)式的值的變化而變化。（2）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)處理中心,特別是對于大型分布式系統(tǒng),實時數(shù)據(jù)庫的性能在某種方面就決定了監(jiān)控軟件的性能。它負(fù)責(zé)實時數(shù)據(jù)運算與處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理等。實時數(shù)據(jù)庫實質(zhì)上是一個可統(tǒng)一管理的、支持變結(jié)構(gòu)的、支持實時計算的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型。在系統(tǒng)運行過程中,各個部件獨立地向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫輸入和輸出數(shù)據(jù),并完成自己的差錯控制以減少通信信道的傳輸錯誤,通過實時數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù),形成互相關(guān)聯(lián)的整體。因此,實時數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)各個部件及其各種功能性構(gòu)件的公用數(shù)據(jù)區(qū)。數(shù)據(jù)庫是組態(tài)軟件的核心,數(shù)據(jù)來源途徑的多少將直接決定開發(fā)設(shè)計出來的組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域與范圍。組態(tài)軟件基本都有與廣泛的數(shù)據(jù)源進行數(shù)據(jù)交換的能力,如提供更多廠家的硬件設(shè)備的I／O驅(qū)動程序；能與MicrosoftAccess、SQLSever、Oracle等眾多的ODBC數(shù)據(jù)庫連接；全面支持OPC標(biāo)準(zhǔn),從OPC服務(wù)器直接獲取動態(tài)數(shù)據(jù)；全面支持動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）標(biāo)準(zhǔn)和其他支持DDE標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序,如與EXCEL進行數(shù)據(jù)交換；全面支持Windows可視控件及用戶自己用VB或VC++開發(fā)的ActiveX控件。組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫的主要特征是實時、層次化、對象化和事件驅(qū)動。所謂層次化是指不僅記錄一級是層次化的,在屬性一級也是層次化的。屬性的值不僅可以是整數(shù)、浮點數(shù)、布爾量和定長字符串等簡單的標(biāo)量數(shù)據(jù)類型,還可以是矢量和表。采取層次化結(jié)構(gòu)便于操作員在一個熟悉的環(huán)境中對受控系統(tǒng)進行監(jiān)視和瀏覽。對象是數(shù)據(jù)庫中一個特定的結(jié)構(gòu),表示監(jiān)控對象實體的內(nèi)容,由項和方法組成。項是實體的一些特征值和組件。方法表示實體的功能和動作。事件驅(qū)動是Windows編程中最重要的概念,在組態(tài)軟件中,一個狀態(tài)變化事件引起系統(tǒng)產(chǎn)生所有報警、時間、數(shù)據(jù)庫更新,以及任何關(guān)聯(lián)到這一變化所要求的特殊處理。如數(shù)據(jù)庫刷新事件通過集成到數(shù)據(jù)庫中的計算引擎執(zhí)行用戶定制的應(yīng)用功能。組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫還支持處理優(yōu)先級、訪問控制和冗余數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)一致性等功能。（3）設(shè)備組態(tài)與管理組態(tài)軟件中，實現(xiàn)設(shè)備驅(qū)動的基本方法是:在設(shè)備窗口內(nèi)配置不同類型的設(shè)備構(gòu)件，并根據(jù)外部設(shè)備的類型和特征，設(shè)置相關(guān)的屬性，將設(shè)備的操作方法和硬件參數(shù)配置、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、設(shè)備調(diào)試等都封裝在設(shè)備構(gòu)件中，以對象的形式與外部設(shè)備建立數(shù)據(jù)的傳輸特性。組態(tài)軟件對設(shè)備的管理是通過對邏輯設(shè)備名的管理實現(xiàn)的，具體地說就是每個實際的I／O設(shè)備都必須在工程中指定一個唯一的邏輯名稱，此邏輯設(shè)備名就對應(yīng)一定的信息，如設(shè)備的生產(chǎn)廠家、實際設(shè)備名稱、設(shè)備的通信方式、設(shè)備地址等。在系統(tǒng)運行過程中，設(shè)備構(gòu)件由組態(tài)軟件運行系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度管理。通過通道連接，它可以向?qū)崟r數(shù)據(jù)庫提供從外部設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)，供系統(tǒng)其他部分使用。采取這種結(jié)構(gòu)形式使得組態(tài)軟件成為一個“與設(shè)備無關(guān)”的系統(tǒng),對于不同的硬件設(shè)備,只需要定制相應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件放置到設(shè)備管理子系統(tǒng)中,并設(shè)置相關(guān)的屬性,系統(tǒng)就可以對這設(shè)備進行操作,而不需要對整個軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做任何改動。（4）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與通信系統(tǒng)廣義的通信系統(tǒng)是指傳遞信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和。這里所謂的通信系統(tǒng)是組態(tài)軟件與外界進行數(shù)據(jù)交換的軟件系統(tǒng)，對于組態(tài)軟件來說，包含以下幾個方面:（1）組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫等與I／O設(shè)備的通信。（2）組態(tài)軟件與第三方程序的通信，如與MES組件的通信、與獨立的報表應(yīng)用程序的通信等。（3）復(fù)雜的分布式監(jiān)控系統(tǒng)中，不同SCADA節(jié)點之間的通信，如主機與從機間的通信（系統(tǒng)冗余時）、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下SCADA服務(wù)器與SCADA客戶機之間的通信、基于Internet或Intranet應(yīng)用中的Web服務(wù)器與Web客戶機的通信等。組態(tài)軟件在設(shè)計時,一般都考慮到解決異構(gòu)環(huán)境下不同系統(tǒng)之間的通信。用戶需要自己的組態(tài)軟件與主流I／O設(shè)備及第三方廠商提供的應(yīng)用程序之間進行數(shù)據(jù)交換,應(yīng)使開發(fā)設(shè)計的軟件支持目前主流的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)交換標(biāo)淮。組態(tài)軟件通過設(shè)備驅(qū)動程序與I／O設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換,包括從下位機采集數(shù)據(jù)和發(fā)送來自上位機的設(shè)備指令。設(shè)備驅(qū)動程序是由高級語言編寫的DLL（動態(tài)連接庫）文件,其中包含符合各種I／O設(shè)備通信協(xié)議的處理程序。組態(tài)軟件負(fù)責(zé)在運行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的I／O設(shè)備驅(qū)動程序,將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個部分,完成整個系統(tǒng)的通信過程。工控組態(tài)軟件與I／O設(shè)備之間通常通過以下幾種方式進行數(shù)據(jù)交換:串行通信方式(支持Modem遠(yuǎn)程通信)、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點方式、適配器方式、DDE方式、OPC方式、ODBC方式等。（5）控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)以基于某種語言的策略編輯、生成組件為代表，是組態(tài)軟件的重要組成部分。組態(tài)軟件控制系統(tǒng)的控制功能主要表現(xiàn)在彌補傳統(tǒng)設(shè)備（如PLC.DCS、智能儀表或基于PC的控制）控制能力的不足。目前實際運行中的工控組態(tài)軟件都是引入“策略”的概念來實現(xiàn)組態(tài)軟件的控制功能。策略相當(dāng)于高級計算機語言中的函數(shù)，是經(jīng)過編譯后可執(zhí)行的功能實體?？刂撇呗詷?gòu)件由一些基本功能模塊組成，一個功能模塊實質(zhì)上是一個微型程序（但不是一個獨立的應(yīng)用程序），代表一種操作、一種算法或一個變量。在很多組態(tài)軟件中,控制策略是通過動態(tài)創(chuàng)建功能模塊類的對象實現(xiàn)的。功能模塊是策略的基本執(zhí)行元素,控制策略以功能模塊的形式來完成對實時數(shù)據(jù)庫的操作、現(xiàn)場設(shè)備的控制等功能。在設(shè)計策略控件的時候我們可以利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù),把對數(shù)據(jù)的操作和處理封裝在控件的內(nèi)部,而提供給用戶的只是控件的屬性和操作方法。用戶只需在控件的屬性頁中正確設(shè)置屬性值和選定控件的操作方法,就可滿足大多數(shù)工程項目的需要。目前組態(tài)軟件對控制系統(tǒng)的支持更多是集成符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程語言和環(huán)境來實現(xiàn),使得控制功能的實現(xiàn)更加標(biāo)準(zhǔn)化。（6）系統(tǒng)安全與用戶管理組態(tài)軟件提供了一套完善的安全機制。用戶能夠自由組態(tài)控制菜單、按鈕和退出系統(tǒng)的操作權(quán)限,只允許有操作權(quán)限的操作員對某些功能進行操作、對控制參數(shù)進行修改,防止意外地或非法地關(guān)閉系統(tǒng)、進入開發(fā)環(huán)境修改組態(tài)或者對未授權(quán)數(shù)據(jù)進行更改等操作。圖5.3所示為西門子WinCC組態(tài)軟件的用戶管理窗口。

圖5.3WinCC的用戶管理窗口組態(tài)軟件的操作權(quán)限機制和WindowsNT／XP類似,采用用戶組和用戶的機制來進行操作權(quán)限的控制。在組態(tài)軟件中可以定義多個用戶組,每個用戶組可以有多個用戶,而同一用戶可以隸屬于多個用戶組。操作權(quán)限的分配是以用戶組為單位進行的,即某種功能的操作哪些用戶組有權(quán)限,而某個用戶能否對這個功能進行操作取決于該用戶所在的用戶組是否具備對應(yīng)的操作權(quán)限。通過建立操作員組、工程師組、負(fù)責(zé)人組等不同操作權(quán)限的用戶組,可以簡化用戶管理,確保系統(tǒng)安全運行。

（7）腳本語言腳本程序的起源要追溯到DCS支持的高級語言。早期的多數(shù)DCS均支持1～2種高級語言（如Fortran、Pascal、Basic、C等）。1991年Honeywell公司新推出的TDC3000LCN／UCN系統(tǒng)支持CL（ControlLanguage）語言,這既簡化了語法,又增強了控制功能,把面向過程的控制語言引入了新的發(fā)展階段。所謂腳本語言即組態(tài)軟件內(nèi)置的編程語言。在組態(tài)軟件中,腳本語言統(tǒng)稱Script。

雖然采用組態(tài)軟件開發(fā)人機界面把控制工程師從繁瑣的高級語言編程中解脫出來了,它們只需要通過鼠標(biāo)的拖、拉等操作就可以開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)。但是,這種采取類似圖形編程語言方式開發(fā)系統(tǒng)畢竟有其局限性。在監(jiān)控系統(tǒng)中,有些功能的實現(xiàn)還是要依賴一些腳本來實現(xiàn)。例如可以在按下某個按鈕時,打開某個窗口；或當(dāng)某一個變量的值變化時,用腳本觸發(fā)系列的邏輯控制,改變變量的值、圖形對象的顏色、大小,控制圖形對象的運動等。

所有的腳本都是事件驅(qū)動的。事件可以是數(shù)據(jù)更改、條件、單擊鼠標(biāo)、計時器等。在同一個腳本程序內(nèi)處理順序按照程序語句的先后順序執(zhí)行。不同類型的腳本決定在何處以何種方式加入腳本控制。目前組態(tài)軟件的腳本語言主要有以下幾種:

（1）自行開發(fā)腳本語言如組態(tài)王等。這些語言類似C語言或BASIC語言,這種語言總體上比較簡單,易學(xué)易用,控制工程師也比較熟悉。但是總體上這種編程語言功能比較有限,能提供的庫函數(shù)也不多,但實現(xiàn)成本相對較低。圖5.4所示即為組態(tài)王的腳本語言編輯環(huán)境。

圖5.4組態(tài)王的腳本語言編輯窗口（2）采用VBA,如iFIX等組態(tài)軟件。VBA比較簡單、易學(xué)。采用VBA后,整個系統(tǒng)的靈活性大大加強,控制工程師編程的自由度也擴大了很多,一些組態(tài)軟件本身不具有的功能通過VBA可以實現(xiàn),而且控制工程師還可以開發(fā)一些針對特定行業(yè)的應(yīng)用。（3）支持多種腳本語言,目前來看,只有西門子的WinCC。圖5.5和圖5.6所示即為WinCC的C++腳本語言編輯環(huán)境和VBA腳本語言編程環(huán)境。

圖5.5WinCC腳本語言編輯窗口之一（C++語言）圖5.6WinCC的腳本語言編輯窗口之二（VBA）腳本語言的使用,極大地增強了軟件組態(tài)時的靈活性,使組態(tài)軟件具有了部分高級語言編程環(huán)境的靈活性和功能。典型的如可以引入事件驅(qū)動機制,當(dāng)有窗口裝入、卸載事件,當(dāng)有鼠標(biāo)左、右鍵的單擊、雙擊事件,當(dāng)有某鍵盤事件及其他各種事件發(fā)生時,就可以讓對應(yīng)的腳本程序執(zhí)行。腳本程序一般都具有語法檢查等功能,方便開發(fā)人員檢查和調(diào)試程序,并通過內(nèi)置的編譯系統(tǒng)將腳本編譯成計算機可以執(zhí)行的運行代碼。腳本程序不僅能利用腳本編程環(huán)境提供的各種字符串函數(shù)、數(shù)學(xué)函數(shù)、文件操作等庫函數(shù),而且可以利用API函數(shù)來擴展組態(tài)軟件的功能。（8）運行策略所謂運行策略,是用戶為實現(xiàn)對運行系統(tǒng)流程自由控制所組態(tài)生成的一系列功能模塊的總稱。運行策略的建立,使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件,操作實時數(shù)據(jù)庫,控制用戶窗口的打開、關(guān)閉以及設(shè)備構(gòu)件的工作狀態(tài),從而達(dá)到對系統(tǒng)工作過程精確控制及有序調(diào)度的目的。通過對運行策略的組態(tài),用戶可以自行完成大多數(shù)復(fù)雜工程項目的監(jiān)控軟件,而不需要繁瑣的編程工作。

按照運行策略的不同作用和功能,一般把組態(tài)軟件的運行策略分為啟動策略、退出策略、循環(huán)策略、報警策略、事件策略、熱鍵策略及用戶策略等。每種策略都由一系列功能模塊組成。啟動策略是指在系統(tǒng)運行時自動被調(diào)用一次,通常完成一些初始化等工作。退出策略在退出時自動被系統(tǒng)調(diào)用一次。退出策略主要完成系統(tǒng)退出時的一些復(fù)位操作。有些組態(tài)軟件的退出策略可以組態(tài)為退出監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)轉(zhuǎn)入開發(fā)環(huán)境、退出運行系統(tǒng)進入操作系統(tǒng)環(huán)境、退出操作系統(tǒng)并關(guān)機3種形式。循環(huán)策略是指在系統(tǒng)運行時按照設(shè)定的時間循環(huán)運行的策略,在一個運行系統(tǒng)中,用戶可以定義多個循環(huán)策略。報警策略是用戶在組態(tài)時創(chuàng)建,在報警發(fā)生時該策略自動運行。事件策略是用戶在組態(tài)時創(chuàng)建,當(dāng)對應(yīng)表達(dá)式的某種事件狀態(tài)為真時,事件策略被自動調(diào)用。事件策略里可以組態(tài)多個事件。熱鍵策略由用戶組態(tài)時創(chuàng)建,在用戶按下某個熱鍵時該策略被調(diào)用。用戶策略由用戶在組態(tài)時創(chuàng)建,在系統(tǒng)運行時供系統(tǒng)其他部分調(diào)用。當(dāng)然,需要說明的是,不同的組態(tài)軟件中對于運行策略功能的實現(xiàn)方式是不同的,運行策略的組態(tài)方法也相差較大。（9）其它功能組件報警功能組件報表功能組件數(shù)據(jù)記錄（歸檔）3.組態(tài)軟件的趨勢化設(shè)計(1)豐富的控制算法(2)強大的網(wǎng)絡(luò)功能(3)高效的通信能力(4)廣泛的數(shù)據(jù)源(5)開放性技術(shù)(6)瘦客戶技術(shù)(7)無線的人機界面解決方案四、用組態(tài)軟件開發(fā)SCADA系統(tǒng)

上位機界面

1.組態(tài)軟件選型（1）系統(tǒng)規(guī)模系統(tǒng)規(guī)模的大小在很大程度上決定了可選擇的組態(tài)軟件的范圍,對于一些大型系統(tǒng),如城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng),西氣東輸SCADA等?？紤]到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,通常都使用國外有名的組態(tài)軟件。而且,國外一些組態(tài)軟件供應(yīng)商,能提供軟、硬件整體解決方案,確保系統(tǒng)性能,并能夠提供長期服務(wù)。如澳大利亞的CITEC（已經(jīng)被施耐德收購）,美國GE的iFIX,德國西門子的WinCC和英國的Intouch等。對于一些中、小型系統(tǒng),完全可以選擇國產(chǎn)的組態(tài)軟件,應(yīng)該說,在中、小規(guī)模的SCADA系統(tǒng)上,國產(chǎn)組態(tài)軟件是有一定優(yōu)勢的,性／價比較高。各種組態(tài)軟件,其價格是按照系統(tǒng)規(guī)模來定的。系統(tǒng)規(guī)模通常是以I／O點數(shù)來計算的,并以64點的整數(shù)倍來劃分的,如64點、128點、256點、512點、1024點及無限點等。不同的軟件市場策略不同,點數(shù)的劃分也不一樣。組態(tài)軟件中,I／O點包含兩種類型,A:一種是組態(tài)軟件數(shù)據(jù)字典中定義的與現(xiàn)場I／O設(shè)備連接的變量,對模擬輸入和輸出設(shè)備,就對應(yīng)模擬I／O變量；對數(shù)字設(shè)備,如電機的啟、停和故障等信號,就對應(yīng)數(shù)字I／O變量。I／O變量還有另外一種情況,即PLC中用于控制目的而用到的寄存器變量,如三菱電機中的M和D等寄存器,若這些寄存器變量在組態(tài)軟件中進行了定義,也要進行統(tǒng)計。B:另一種就是軟件設(shè)計中要用到的內(nèi)部變量,這些內(nèi)部變量也在數(shù)據(jù)字典中定義,但它們不和現(xiàn)場設(shè)備連接。這里要特別注意的是,不同的組態(tài)軟件對I／O點的定義不同,有些軟件的I／O點是指前者,如iFIX、WINCC；而有些軟件的I／O點是指兩種的總和,如組態(tài)王。通常在選型中,考慮到系統(tǒng)擴展等,I／O點數(shù)要有20%裕量。（2）組態(tài)軟件的穩(wěn)定性和可靠性組態(tài)軟件應(yīng)用于工業(yè)控制,因此其穩(wěn)定性和可靠性十分重要。一些組態(tài)軟件應(yīng)用于小的SCADA系統(tǒng),其性能不錯,但隨著系統(tǒng)規(guī)模的變大,其穩(wěn)定性和可靠性就會大大下降,有些甚至不能滿足要求。目前考察組態(tài)軟件穩(wěn)定性和可靠性主要根據(jù)該軟件在工業(yè)過程,特別是大型工業(yè)過程的應(yīng)用情況。如CITEC在澳州的采礦廠SCADA中的應(yīng)用,其I／O點數(shù)超過10萬,在國內(nèi)寶鋼,也有上萬點的應(yīng)用,因此,該軟件在大型項目中有一定的應(yīng)用。當(dāng)然,隨著國產(chǎn)組態(tài)軟件應(yīng)用的工程應(yīng)用案例不斷增加,功能的不斷升級,在一些大型工程中,已經(jīng)見到國產(chǎn)組態(tài)軟件的成功應(yīng)用。（3）軟件價格軟件價格也是在組態(tài)軟件選型中考慮的重要方面。組態(tài)軟件的價格隨著點數(shù)的增加而增加。不同的組態(tài)軟件,價格相差較大。在滿足系統(tǒng)性能要求的情況下,可以選擇價格較低的產(chǎn)品。購買組態(tài)軟件時,還應(yīng)注意該軟件開發(fā)版和運行版的使用。有些組態(tài)軟件,其開發(fā)版只能用于開發(fā),不能在現(xiàn)場長期運行,如組態(tài)王。而有些組態(tài)軟件,其開發(fā)版也可以在現(xiàn)場運行。目前許多組態(tài)軟件還分服務(wù)器和客戶機版本,服務(wù)器與現(xiàn)場設(shè)備通信,并為客戶機提供數(shù)據(jù)。而客戶機本身不與現(xiàn)場設(shè)備通信,客戶機的License價格較低。因此對于大型的SCADA系統(tǒng),通?？梢耘渲靡粋€或多個SCADA服務(wù)器,再根據(jù)需要配置多個客戶機,這樣可以有較高的性價比。（4）對I／O設(shè)備的支持對I／O設(shè)備的支持即驅(qū)動問題,這一點對組態(tài)軟件十分重要。再好的組態(tài)軟件,如果不能和已選型的現(xiàn)場設(shè)備通信,也不能選用,除非組態(tài)軟件供應(yīng)商同意替客戶開發(fā)該設(shè)備的驅(qū)動,當(dāng)然,這很可能要付出一定的經(jīng)濟代價。（5）軟件的開放性現(xiàn)代工廠不再是自動化“孤島”，非常強調(diào)信息的共享。因此組態(tài)軟件的開放性變得十分重要，組態(tài)軟件的開放性包含兩個方面的含義:一是指它與現(xiàn)場設(shè)備的通信。二是指它作為數(shù)據(jù)服務(wù)器，與管理系統(tǒng)等其他信息系統(tǒng)的通信能力?，F(xiàn)在許多組態(tài)軟件都支持OPC技術(shù)，即它即可以是OPC服務(wù)器，也可以是OPC客戶。（6）服務(wù)與升級組態(tài)軟件在使用中都會碰到或多或少的問題,因此能否得到及時的幫助變得十分重要。另外,還要考慮到系統(tǒng)升級要求,系統(tǒng)要能夠平滑過渡到未來新的版本甚至新的操作系統(tǒng)。在這方面,不同的公司有不同的市場策略,購買前一定要求向軟件供應(yīng)商詢問清楚,否則將來會有麻煩。2.SCADA人機界面開發(fā)

（1）根據(jù)系統(tǒng)要求的功能，進行總體設(shè)計A:SCADA系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)是什么？有多少個SCADA服務(wù)器，多少個I/O服務(wù)器，多少個SCADA客戶端，有多少Internet客戶等。這些決定后，再配置相應(yīng)的計算機、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印機以及必要的軟件，以構(gòu)建系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。B:是否要設(shè)計冗余SCADA服務(wù)器？對于重要的過程監(jiān)控，應(yīng)該進行冗余設(shè)計，這時，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上會復(fù)雜一些。C:若采用多個SCADA服務(wù)器和I／O服務(wù)器,就要確定下位機與哪臺SCADA服務(wù)器通信。這里要合理分配,既要保證監(jiān)控功能快速、準(zhǔn)確實現(xiàn),又要盡量使得每臺SCADA服務(wù)器的負(fù)荷平均化,這樣對系統(tǒng)穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷都有利。D:SCADA服務(wù)器和下位機通信接口設(shè)計,這里必須要解決這些設(shè)備與組態(tài)軟件的通信問題。確定通信接口形式和參數(shù),并確保這樣的通信速率滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控的實時性要求。E:不同設(shè)備的參數(shù)配置,如不同計算機的IP地址等。（2）數(shù)據(jù)庫組態(tài),添加設(shè)備,定義變量等數(shù)據(jù)庫組態(tài)主要體系在添加I／O設(shè)備和定義變量。要注意添加的設(shè)備類型,選擇正確的設(shè)備驅(qū)動。設(shè)備添加工作并不復(fù)雜,但在實際操作中,經(jīng)常出現(xiàn)問題。雖然是采取組態(tài)方式來定義設(shè)備,但如果參數(shù)設(shè)置不恰當(dāng),通信常會不成功,因此參數(shù)設(shè)置要特別小心,一定要按照I／O設(shè)備用戶手冊來操作。設(shè)備添加后,有條件的話可以在實驗室測試一下通信是否成功,若不成功,繼續(xù)修改并進行調(diào)試,直至成功為止。設(shè)備添加成功后,就可以添加變量了。（3）顯示畫面組態(tài)顯示畫面組態(tài)就是為計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計一個方便操作員使用的人機界面。畫面組態(tài)要遵循人機工程學(xué)。畫面組態(tài)前一定要確定現(xiàn)場運行的計算機的分辨率,最好保證設(shè)計時的分辨率與現(xiàn)場一樣,否則會造成軟件在現(xiàn)場運行時畫面失真,特別是當(dāng)畫面中有位圖時,很容易導(dǎo)致畫面失真問題。A:根據(jù)監(jiān)控功能的需要劃分計算機顯示屏幕,使得不同的區(qū)域顯示不同的子畫面。B:根據(jù)功能需要確定流程畫面的數(shù)量、每個流程畫面的具體設(shè)計,包括靜態(tài)設(shè)計與動態(tài)設(shè)計,各個圖形對象的屬性,如大小、比例、顏色等。C:把畫面中的一些對象與具體的參數(shù)連接起來,即做所謂的動畫連接。（3）顯示畫面組態(tài)顯示畫面組態(tài)就是為計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計一個方便操作員使用的人機界面。畫面組態(tài)要遵循人機工程學(xué)。畫面組態(tài)前一定要確定現(xiàn)場運行的計算機的分辨率,最好保證設(shè)計時的分辨率與現(xiàn)場一樣,否則會造成軟件在現(xiàn)場運行時畫面失真,特別是當(dāng)畫面中有位圖時,很容易導(dǎo)致畫面失真問題。A:根據(jù)監(jiān)控功能的需要劃分計算機顯示屏幕,使得不同的區(qū)域顯示不同的子畫面。圖5.14顯示畫面的兩種布局B:根據(jù)功能需要確定流程畫面的數(shù)量、每個流程畫面的具體設(shè)計,包括靜態(tài)設(shè)計與動態(tài)設(shè)計,各個圖形對象的屬性,如大小、比例、顏色等。現(xiàn)有的組態(tài)軟件都提供了豐富的圖形庫和工具箱,多數(shù)圖形對象可以從中取出。圖形設(shè)計時要正確處理畫面美觀、立體感強、動畫與畫面占用資源的矛盾。C:把畫面中的一些對象與具體的參數(shù)連接起來,即做所謂的動畫連接。顯示畫面中的不少對象在進行組態(tài)時,可以設(shè)置相應(yīng)的操作權(quán)限甚至密碼,這些對象對應(yīng)的功能實現(xiàn)只對滿足相應(yīng)權(quán)限用戶有效。（4）報警組態(tài)報警功能是SCADA系統(tǒng)人機界面重要功能之一，對確保安全生產(chǎn)起重要作用。它的作用是當(dāng)被控的過程參數(shù)、SCADA系統(tǒng)通信參數(shù)及系統(tǒng)本身的某個參數(shù)偏離正常數(shù)值時，以聲音、光線、閃爍等方式發(fā)出報警信號，提醒操作人員注意并采取相應(yīng)的措施。報警組態(tài)的內(nèi)容包括:報警的級別、報警限、報警方式、報警處理方式等。當(dāng)然，這些功能的實現(xiàn)對于不同的組態(tài)軟件會有所不同。（5）實時和歷史趨勢曲線組態(tài)由于計算機在不停的采集數(shù)據(jù),形成了大量的實時和歷史數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)的變化