組態(tài)軟件概述誠毅

組態(tài)控制技術(shù)學(xué)習(xí)要求上機上課時間堅決杜絕做其他事情按照要求完成每節(jié)的內(nèi)容，并作為平時成績?nèi)藱C監(jiān)控界面系統(tǒng)的構(gòu)成UserPCPLCPump一般人機界面監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成如右操作員(User)面對PC機PC機利用各種通訊手段與PLC建立通訊PC從PLC中獲得數(shù)據(jù)，并利用PC的強大圖形功能動態(tài)顯示這些數(shù)據(jù)PLC完成對生產(chǎn)設(shè)備的控制1.2監(jiān)控組態(tài)軟件概述1.3組態(tài)軟件性能指標1.1組態(tài)技術(shù)概述先導(dǎo)知識1.1概述一、計算機控制系統(tǒng)簡述1.計算機控制系統(tǒng)硬件一般由被控對象、測量設(shè)備、輸入/輸出通道、計算機、執(zhí)行機構(gòu)、常規(guī)外設(shè)等構(gòu)成。計算機控制系統(tǒng)組成微型計算機常規(guī)外設(shè)輸出通道輸入通道執(zhí)行機構(gòu)傳感器變送器系統(tǒng)總線被控對象

現(xiàn)場設(shè)備

I/O設(shè)備所要控制的生產(chǎn)裝置或設(shè)備測量被控對象參數(shù)，輸出模擬信號或開關(guān)信號接受輸出通道的信號驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作過程通道控制系統(tǒng)核心輸入/輸出通道也稱過程通道，包括：模擬量輸入通道——將來自被控對象的模擬信號變換為計算機可以接收的數(shù)字信號。模擬量輸出通道——把計算機的數(shù)字信號變換為執(zhí)行結(jié)構(gòu)所能接收的電流或電壓信號。數(shù)字量輸入通道——接收現(xiàn)場的開關(guān)量信號并變成計算機的標準電平信號。數(shù)字量輸出通道——把計算機輸出的數(shù)字信號經(jīng)放大后變成執(zhí)行機構(gòu)所需信號。返回控制系統(tǒng)類型1.直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC——如上所述的系統(tǒng)2.集散型控制系統(tǒng)DCS——分散控制，集中管理。采用過程控制級、控制管理級和生產(chǎn)管理級的三級結(jié)構(gòu)。圖

DCS是目前工業(yè)自動化系統(tǒng)應(yīng)用的主流?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS——新型的工業(yè)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)中采用帶微處理器的智能設(shè)備，通過現(xiàn)場總線與計算機相連，具有開放和統(tǒng)一的通信協(xié)議。FCS是發(fā)展的趨勢。集散型控制系統(tǒng)局域網(wǎng)返回管理計算機工程師工作站現(xiàn)場控制站操作員操作站監(jiān)控計算機網(wǎng)間連接器智能調(diào)節(jié)器其他測控裝置通信聯(lián)絡(luò)過程控制級控制管理級生產(chǎn)管理級3、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS采用工業(yè)控制計算機作為監(jiān)控計算機，人機交互：鍵盤、鼠標、觸摸屏，打印機、聲光報警裝置等。與普通計算機不同----都要適合工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。

服務(wù)器PCPC打印機PLC工業(yè)以太網(wǎng)工作站現(xiàn)場控制層H1執(zhí)行器I/O現(xiàn)場總線

2.計算機控制系統(tǒng)軟件完成各種功能要求的計算機控制系統(tǒng)的程序。由系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件組成。系統(tǒng)軟件——包括操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言、服務(wù)性程序、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)軟件等。具通用性。應(yīng)用軟件——為實現(xiàn)某一具體的控制要求而編寫的程序，如過程控制程序、數(shù)據(jù)采集處理程序。自行編制或在商業(yè)化的軟件上設(shè)計。1.1.3組態(tài)控制技術(shù)的優(yōu)點1.節(jié)約硬件開發(fā)時間，提高系統(tǒng)可靠性；2.縮短軟件開發(fā)周期；3.便于生產(chǎn)的組織與管理。由于PC監(jiān)控大大降低了系統(tǒng)成本，使得市場空間得到擴大，從遠程監(jiān)控（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/機車自動測試、機組/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。

工業(yè)組態(tài)軟件是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺，容易實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能。組態(tài)軟件定義使用應(yīng)用軟件設(shè)計生成目標應(yīng)用系統(tǒng)過程也就是組態(tài)的過程，稱為“做組態(tài)”組態(tài)，英文單詞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。組態(tài)軟件，也稱人機界面HMI/MMI(HumanMachineInterface/manmachineinterface)，或監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集SCADA(supervisorycontrolanddataacquisition)。二、組態(tài)軟件的發(fā)展

1.發(fā)展歷史組態(tài)軟件依賴于計算機控制系統(tǒng)、依賴于計算機技術(shù)的發(fā)展。20世紀60年代計算機開始涉足工業(yè)過程控制領(lǐng)域；20世紀70年代微機的出現(xiàn)促進了計算機控制的發(fā)展，

DCS、計算機控制技術(shù)應(yīng)用日益廣泛。組態(tài)軟件基于MS-DOS和iRMX86的，各DCS廠商的軟件專用且封閉，不通用。20世紀80年代末個人PC機和Windows操作系統(tǒng)的普及，基于PC機的組態(tài)軟件開發(fā)，且由軟件商專門從事組態(tài)軟件的開發(fā)。美國的Wonderwere公司推出第一個商品化的組態(tài)軟件Intouch，提供了不同廠家、不同設(shè)備的對應(yīng)的I/O驅(qū)動模塊，使組態(tài)軟件趨于通用。目前已有近幾十種組態(tài)軟件。

2.發(fā)展空間目前，組態(tài)軟件仍由較大的發(fā)展空間：（1）大多DCS和PLC廠家主動公開通信協(xié)議，使用PC

機作為操作站；（2）PC監(jiān)控的系統(tǒng)成本大幅降低，應(yīng)用范圍擴大；（3）各類的智能儀表、調(diào)節(jié)器等增加了公開協(xié)議的通信接口。

3.發(fā)展趨勢（1）組態(tài)軟件作為單獨行業(yè)的出現(xiàn)是歷史的必然；（2）現(xiàn)場總線技術(shù)的成熟將促進組態(tài)軟件的應(yīng)用；（3）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；（4）嵌入式系統(tǒng)的迅猛發(fā)展給組態(tài)軟件帶來了更大的發(fā)展空間；（5）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。

1.2組態(tài)軟件簡介一、組態(tài)軟件特點及功能特點：（1）實時多任務(wù)——最顯著的特點。在同一臺計算機上同時執(zhí)行多個任務(wù)，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。存儲、搜索管理、實時通信等。（2）接口開放——采用“標準化技術(shù)”。方便用戶根據(jù)自己的需求進行二次開發(fā)。如用VB自行編制設(shè)備構(gòu)件裝入設(shè)備工具箱。允許用戶自行編寫動態(tài)鏈接庫，掛接自己的應(yīng)用程序模塊。（3）強大的數(shù)據(jù)庫——一般帶有實時數(shù)據(jù)庫?？纱鎯Ω鞣N數(shù)據(jù)，完成和外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。（4）高可靠性——組態(tài)軟件是工控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，高可靠性是必要的。（5）安全性高——提供較完善的安全機制，允許有操作權(quán)限的操作員對某些功能進行操作。

功能組態(tài)軟件實際上是一個針對計算機控制系統(tǒng)開放的工具軟件，應(yīng)為用戶提供多種通用工具模塊。應(yīng)解決這樣一些問題：如何與采集、控制設(shè)備間進行數(shù)據(jù)交換；使I/O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；處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警；存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢；各類報表的生成和打印輸出；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；最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠；具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。二、組態(tài)軟件的性能要求（1）實時多任務(wù)——工業(yè)控制系統(tǒng)中重要指標之一。實時性是指系統(tǒng)應(yīng)該具有能在限定的時間內(nèi)對外來事件作出反映的特性。對組態(tài)軟件的要求：在按一定的周期時間對所有事件進行巡檢的同時，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。（2）高可靠性計算機控制系統(tǒng)中，可靠性應(yīng)該包含兩方面：系統(tǒng)硬件設(shè)備的可靠性；軟件運行的可靠性。比較先進的組態(tài)軟件提供利用冗余技術(shù)構(gòu)成雙機備用系統(tǒng)，即利用冗余資源克服故障影響從而增加系統(tǒng)可靠性。（3）標準化

——暫時還沒有明確的國際、國內(nèi)標準規(guī)范但網(wǎng)絡(luò)通信的標準協(xié)議、OLE(目標的連接和嵌入)、OPC(過程控制用OLE)標準等也都被廣泛使用。

三、組態(tài)軟件的基本結(jié)構(gòu)組態(tài)軟件基本組成：

應(yīng)用程序管理器

圖形界面系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫

I/O驅(qū)動第三方程序接口組件控制功能組件

1.應(yīng)用程序管理器應(yīng)用程序管理器屬于一種專用工具，提供應(yīng)用程序的創(chuàng)建，項目數(shù)據(jù)的管理及歸檔，打開各種編輯器（如圖形編輯器），運行調(diào)試，搜索（變量、客戶機計算機、服務(wù)器計算機、驅(qū)動程序連接等）返回

2.圖形界面系統(tǒng)基本功能——供用戶設(shè)計生成現(xiàn)場各過程圖形界面(查看)

圖形界面設(shè)計；動畫鏈接設(shè)計及顯示；報警通知及確認；報表組態(tài)及打?。粴v史數(shù)據(jù)查詢及顯示。返回擴充功能——提供腳本語言供用戶擴充其功能，用腳本語言編寫的程序可以周期性地執(zhí)行也可由事件觸發(fā)執(zhí)行。如按下某按鈕則執(zhí)行某一段腳本程序，完成某一功能。圖例——文本、線條、填充形狀上一頁

3.實時數(shù)據(jù)庫實時數(shù)據(jù)庫存儲被控對象的歷史數(shù)據(jù)，具備數(shù)據(jù)檔案管理功能。

4.I/O驅(qū)動用于和I/O設(shè)備通信交換數(shù)據(jù)，是必不可少的組成部分。是組態(tài)軟件與第三方程序交互以及實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)訪問的重要手段之一，也是組態(tài)軟件開放系統(tǒng)的標志。

5.第三方程序接口組件為熟悉梯形圖或者其他標準編程語言的設(shè)計人員用于和I/O設(shè)備通信交換數(shù)據(jù)，是必不可少的組成部分。

6.控制功能組件四、組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)處理流程組態(tài)軟件的主要功能：以圖形方式直觀地顯示現(xiàn)場I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)將控制數(shù)據(jù)送I/O設(shè)備，對執(zhí)行機構(gòu)實施控制或調(diào)整參數(shù)數(shù)據(jù)的存儲——供查詢歷史數(shù)據(jù)使用數(shù)據(jù)流程

數(shù)據(jù)流1

現(xiàn)場數(shù)據(jù)

I/O設(shè)備

I/OServer

實時數(shù)據(jù)庫存儲

數(shù)據(jù)流2

實時數(shù)據(jù)庫

畫面顯示

工作過程畫面報警畫面歷史數(shù)據(jù)畫面……

數(shù)據(jù)流3

控制數(shù)據(jù)

I/OServerI/O設(shè)備

執(zhí)行機構(gòu)

數(shù)據(jù)流程處理示意圖核心共享數(shù)據(jù)五、使用組態(tài)軟件的一般步驟3、收集所有I/O點的I/O標識，填寫表格（表2）。I/O標識是唯一地確定一個I/O點的關(guān)鍵字，在大多數(shù)情況下I/O標識是I/O點的地址或位號名稱。步驟：

1、收集所有I/O點的參數(shù)，填寫表格（表1），以便在監(jiān)控組態(tài)軟件和PLC上組態(tài)時使用。2、確定所使用的I/O設(shè)備的生產(chǎn)商、種類、型號，使用的通信接口類型，采用的通信協(xié)議。

4、根據(jù)工藝過程繪制、設(shè)計畫面結(jié)構(gòu)和畫面草圖。6、根據(jù)表1和表2，在實時數(shù)據(jù)庫中建立實時數(shù)據(jù)庫變量與I/O點的一一對應(yīng)關(guān)系，即定義數(shù)據(jù)連接。7、根據(jù)前面設(shè)計的畫面結(jié)構(gòu)和畫面草圖，組態(tài)每一幅靜態(tài)的操作畫面（主要是繪圖）。

5、根據(jù)表1，建立實時數(shù)據(jù)庫，正確組態(tài)各種變量參數(shù)。

8、將操作畫面中的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫變量建立動畫連接關(guān)系。9、對組態(tài)的內(nèi)容進行分段和總體調(diào)試。

10、系統(tǒng)投入運行。

組態(tài)軟件任務(wù)在組態(tài)軟件的支持下，操作人員可完成：1、查看生產(chǎn)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)及流程畫面；2、自動打印各種實時／歷史生產(chǎn)報表；3、自由瀏覽各個實時／歷史趨勢畫面；4、及時得到并處理各種過程報警和系統(tǒng)報警；5、需要時，人為干預(yù)生產(chǎn)過程，修改生產(chǎn)過程參數(shù)和狀態(tài)；6、與管理部門的計算機聯(lián)網(wǎng)，為其提供生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)投入運行后，組態(tài)軟件就是自動監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)收集處理中心，遠程監(jiān)視中心和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)中心。

組態(tài)軟件在自動監(jiān)控系統(tǒng)中的作用六、常用組態(tài)軟件目前中國市場上的組態(tài)軟件產(chǎn)品按廠商劃分大致可以分為三類：國外專業(yè)軟件廠商提供的產(chǎn)品；國內(nèi)外硬件或系統(tǒng)廠商提供的產(chǎn)品；國內(nèi)自行開發(fā)的國產(chǎn)化產(chǎn)品。

不同的產(chǎn)品，有相同和不相同的特性。相同特性（1）強大的圖形組態(tài)功能——組態(tài)軟件大都以MicrosoftWindows平臺作為操作平臺,充分利用了Windows圖形功能完備，界面一致性好，易學(xué)易用的特點。設(shè)計人員可高效快捷地繪制出各種工藝畫面，并可方便進行編輯。

（2）腳本語言——組態(tài)軟件均使用腳本語言提供二次開發(fā)，用戶可根據(jù)自己需要編寫程序。（4）提供多種數(shù)據(jù)驅(qū)動程序

——組態(tài)軟件應(yīng)與I/O設(shè)備通訊，互相交換數(shù)據(jù)。一般提供DDE和OPCClient是兩個通用的標準I/O驅(qū)動程序，以支持DDE標準和OPC標準的I/O設(shè)備通訊。

（3）開放式結(jié)構(gòu)——組態(tài)軟件能與多種通訊協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備。既能與低層數(shù)據(jù)采集設(shè)備通訊，也能與管理層通訊。

（6）豐富的功能模塊——組態(tài)軟件以模塊形式掛接在基本模塊上，互相獨立提高了系統(tǒng)可靠性和可擴展性。利用各種功能模塊，完成實時監(jiān)控、報表生成、實時曲線、歷史曲線、提供報警等功能。

（7）提供系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運行環(huán)境——系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境是應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境；系統(tǒng)運行環(huán)境下目標應(yīng)用程序投入實時運行。（5）強大的數(shù)據(jù)庫——組態(tài)軟件一般都有一個實時數(shù)據(jù)庫作為整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)組織和管理的核心。不同特性（1）腳本語言不同

——目前組態(tài)軟件提供腳本語言分為三種:類C/Basic語言、微軟的VBA(visualbasicforapplication)