张树文《油气储运系统自动化》第一章3节1 组态软件概述
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逻辑或软PLC）为代表，是组态软件的重要 组成部分。
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• （3）实时数据库
计算、数据处理任务。历史数据的查询、
检索、报警的管理都是在实时数据库系
统运行程序中完成的。
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31
• （6）I/O驱动程序
• 组态软件中必不可少的组成部分，用于
和I/O设备通讯，互相交换数据，D驱
动程序，用来和支持DDE标准和OPC标
准的I/O设备通讯。多数组态软件的
2.可靠性与系统冗余。各组态软件都提供了一套比较完善的 安全机制，如界面上所有可操作的东西都具有安全级别和操作权 限，防止误操作和非法操作。具有故障诊断和处理功能，一些组 态软件还具有热备体系支持网络冗余。
3.通用化与行业化。在开发通用版本的同时，各家公司也十 分注重根据不同行业的特点开发不同领域的专业版本，如石油版、 电力版、嵌入式系统版等。
• （1）应用程序管理器
• 提供应用程序的搜索、备份、解压缩、建立 新应用等功能的专用管理工具。
• （2）图形界面开发程序
• 自动化工程设计工程师为实施其控制方案，
在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成
工作所依赖的开发环境。
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• （3）图形界面运行程序
• 在系统运行环境下，图形目标应用系统被图 形界面运行程序装入计算机内存并投入实时 运行。
组织调度系统内部资源执行，并在完成任务 后将其撤消。 • ③存储器管理 • 内存分配、地址映射、内存保护、内存扩充。
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• ④设备管理 • 按照一定的算法分配设备；控制和实现输入
输出操作，如通道程序控制、启动设备、及 时响应及处理中断信号；对输入输出缓冲区 进行管理；实现虚拟设备技术。 • ⑤文件管理 • 文件目录管理、文件存储空间管理、文件的 保护与机密、文件的使用和运行。
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• 1.操作系统 • 2.组态软件 • 3.数据库 • 4.应用软件
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3.2 监控组态软件原理
• 监控组态软件概述
• 现代计算机监控系统的功能越来越强，除了 完成基本的数据采集和控制功能外，还要完 成故障诊断、数据分析、报表的形成和打印， 与管理层交换数据，为操作人员提供灵活方 便的人机界面。另外，随着生产规模的变化， 计算机接口的部件和控制部件也随着系统规 模的变化进行增减。
• “组态”一词既可以精选用课件p做pt 名词也可以用做动21
• 二次开发人员根据具体的系统要求，建立模 块（创建对象）然后定义参数（对象属性）， 最后生成可供运行的应用程序。
• 组态实际上是生成一系列可以直接运行的程 序代码，这些程序代码可以在用于组态的计 算机上直接运行，也可以下装到其他的计算 机上。
• 组态可以分为离线组态和在线组态两种。
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• 3．HMI/SCADA软件
• 组态软件的更确切称呼应该是人机界面HMI （Human Machine Interface）/ 监控与数 据采集SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）软件。
• 这种对象的动态属性随表达式的值的变化而 实时改变，这种组态过程通常叫做动画链接。
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• 在图形界面上还具备报警通知和确认、报表 组态及打印、历史数据查询与显示等功能。 各种报警、报表、趋势都是动画链接的对象， 其数据源都可以通过组态来指定。
• （2）控制功能组件 • 以基于PC的策略编辑/生成组件（也称之为软
• （4）实时数据库系统组态程序
• 建立实时数据库的组态工具，可以定义实时 数据库的结构、数据来源、数据连接、数据 类型及相关的各种参数。
• 提高系统的实时性，增强处理能力。
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• （5）实时数据库系统运行程序
• 在系统运行环境下，目标实时数据库及
其应用系统被实时数据库系统运行程序
装入计算机内存并执行预定的各种数据
通过Internet网直接进行通信和精选远课件程pp控t 制。
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7.内部数据库与外部数据库。 组态软件都具有内嵌的数据库系统和报表格式，但一些用 户往往需要使用第三方软件来处理采集的数据，即要求使用通 用数据库来存放采集的数据，如Oracle、Sybase、Microsoft Access、Microsoft SQL Server等。所以组态软件还具有和通用 外部数据库的接口。 8.复杂运算与软逻辑控制。 随着计算机控制技术的深入发展，组态软件功能早已突破 了单纯的数据采集和人机界面设计，目前已将可编程控制器 PLC具有的一些复杂运算（如PID运算）功能植入到组态软件 中，称为软PLC或软逻辑控制。
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5
3.1.2 计算机监控系统的组成
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6
1.
计 算 机
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7
2.
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8
3.
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9
4.
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10
• 自动化科学与技术学精科选课的件p整pt 个知识结构框架 11
• 控制系统各部分与相应精选的课件知ppt识领域的对应关系 12
3.1.3 计算机监控系统的运行环境
监控的核心软件，具有很强的逻辑、算术运 算能力和丰富的控制算法。
• （4）策略运行程序 • 组态的策略目标系统被装入计算机内存并执
行预定的各种数据计算、数据处理任务，同 时完成与实时数据库的数据交换。
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• （5）实用通讯程序组件 • 实用通讯程序极大地增强了组态软件的功能，可
以实现与第三方程序的数据交换，是组态软件价 值的主要表现之一。通讯实用程序具有以下功能：
• 可以实现操作站的双机冗余热备用； • 实现数据的远程访问和传送； • 通讯实用程序可以使用以太网、RS485、RS232、
PSTN等多种通讯介质或网络实现其功能。
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• 7．组态软件的设计思想
• 组态软件普遍使用“面向对象”（Object Oriented ，OO）的编程和设计方法。
DDE驱动程序被整合在实时数据库系统
或图形系统中，而OPC Client则多数单
独存在。
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32
• 扩展可选组件包括：
• （1）通用数据库接口（ODBC接口）组态程 序
• 通用数据库接口组件用来完成组态软件的实
时数据库与通用数据库的互联，实现双向数
据交换，通用数据库既可以读取实时数据，
也可以读取历史数据；实时数据库也可以从
• 组成：
• 图形界面系统
• 实时数据库系统
• 第三方程序接口组件
• 控制功能组件
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• （1）图形界面系统
• 构成现场各过程的图形的画面被划分成三类 简单的对象：线、填充图形和文本。
• 静态属性在系统投入运行后保持不变，与原 来组态时一致。
• 而动态属性则与表达式的值有关，表达式可 以是来自I/O设备的变量，也可以是由变量和 运算符组成的数学表达式。
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• 计算机监控系统的组态软件技术： • 图形界面技术 • 面向对象编程技术（Object 服务器
Oriented Program，OOP） • 组件技术（Component Object Model，
COM）
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19
• 1．组态及组态软件的概念
• “组态”的概念最早来自英文configuration，
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24
4.标准通信与接口开放。采用标准通信技术与外部设备接 口，如ODBC、OPC、DDE数据交换技术。
5.可扩展性与二次开发。当用户的企业发展壮大，原有的 计算机控制规模需要扩大时，组态软件具有方便的、像搭接积 木一样灵活的扩展能力。
6.网络控制与远程控制。具有网络控制功能的组态软件可
第3节
监控组态软件的功能和使用
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1
• 3.1 计算机监控系统的组成 • 3.2 监控组态软件原理 • 3.3 主要组态软件使用
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2
3.1 计算机监控系统的组成 • 3.1.1 计算机监控系统的概念 • 3.1.2 计算机监控系统的组成 • 3.1.3 计算机监控系统的运行环境
• 1．计算机操作系统
• 管理和控制计算机软硬件资源，并且能为 用户创造便利的工作环境的一组计算机程序 的集合。
• （1）按照程序运行的调度方法，可以将操 作系统分为以下三种类型：
• ①顺序执行系统
• ②分时操作系统
• ③实时操作系统
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13
• （2）计算机操作系统的功能 • ①进程管理 • 进程是关于某个数据集合的可并发的一次
以连接成对等网，也可以连接成服务器/客户机的结构。计算机
网络控制的发展正在向以太网靠拢，通过网卡将各种控制设备
挂接在Internet网上，实施远程控制，打破了由
Ethernet/Controlnet/Devicenet三层网络组成的控制结构，出现了
“一网拉平”的概念，即每个工控设备都具有独立的IP地址，
运行活动。
• 操作系统对进程的管理：进程的建立、终止、 挂起、激活、阻塞和唤醒。同时，操作系统 还要为运行的程序以及相关的数据分配内存 空间，并为各进程间的通信进行管理。
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• ②作业管理 • 作业就是用户为完成一次事务处理而交给计
算机的一项任务。 • 作业管理的任务就是为方便用户建立作业、
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3.1.1 计算机监控系统的概念
• 1．定义
• 计算机监控是利用传感装置将被控对象中
的物理参量转换为电量，再将这些代表实际
物理参量的电量送入输入装置中转换为计算
机可识别的数字量，并且在计算机的显示装
置中以数字、图形或曲线的方式显示出来，
从而使得操作人员能够直观地而迅速地了解
被监控对象的变化过程。
• 实现HMI或MMI（Man Machine Interface） 和控制功能；
• 实时数据库、实时控制、SCADA、通信及联 网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持。
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4．组态软件的特点
组态软件的突出特点是 实时多任务：
1.实时性与多任务。例如，数据采集与处理、显示与输出、 存储与检索、人机对话与实时通信等多个任务要在同一台计算机 上进行。
通用数据库实时地读精选入课件p数pt 据。
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• （2）通用数据库接口（ODBC接口）运行程 序
• 已组态的通用数据库连接被装入计算机内存， 按照预先指定的采样周期，对规定时间区段 按照组态的数据库结构建立起通用数据库和 实时数据库间的数据连接。
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• （3）策略（控制方案）编辑组态程序 • 策略编辑/生成组件是以PC为中心实现低成本
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4
• 2．计算机监控技术是一门综合技术
• 计算机技术（软件技术、接口技术、通信 技术、网络技术、显示技术）
• 自动控制技术
• 自动检测和传感技术
• 3．效益
• 经济效益：稳定和优化生产工艺、提高产品 质量、降低能源和原材料消耗、降低成本；
• 社会效益：降低劳动者的生产强度、提高管
理水平。
• （4）存储历史数据并支持历史数据的查询；
• （5）各类报表的生成和打印输出；
• （6）为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以 适应不同应用领域的需求；
• （7）最终生成的应用系统运行稳定可靠；
• （8）具有与第三方程序的接口，方便数据共享。
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• 6．组态软件的系统构成
• 必备的典型组件包括：
含义是使用软件工具对计算机及软件的各种
资源进行配置，达到使计算机或软件按照预
先设置，自动执行待定任务，满足使用者要
求的目的。也就是通过对软件采用非编程的
操作方式，进行参数填写、图形连接和文件
生成等，使得软件乃至整个系统具有某种指
定的功能。
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• 2．组态→二次开发→监控组态软件
• 开发商事先开发好一套具有一定通用性的软 件开发平台，生产若干种规格的硬件模块 （如I/O模块、通信模块、控制模块），然后， 再根据用户的要求在软件平台上进行二次开 发以及硬件模块的连接。这种软件的二次开 发工作就称为“组态”，相应的软件开发平 台就称为“监控组态软件”，简称“组态软 件”。
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• DDE • OLE • COM/DCOM • Active X技术； • ODBC • OPC • API接口；
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• 5.组态软件主要解决的问题
• （1）如何与采集、控制设备间进行数据交换；
• （2）使来自设备的数据与计算机图形画面上的各 元素关联起来；
• （3）处理数据报警及系统报警；
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• （3）实时数据库
计算、数据处理任务。历史数据的查询、
检索、报警的管理都是在实时数据库系
统运行程序中完成的。
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• （6）I/O驱动程序
• 组态软件中必不可少的组成部分，用于
和I/O设备通讯，互相交换数据，D驱
动程序，用来和支持DDE标准和OPC标
准的I/O设备通讯。多数组态软件的
2.可靠性与系统冗余。各组态软件都提供了一套比较完善的 安全机制，如界面上所有可操作的东西都具有安全级别和操作权 限，防止误操作和非法操作。具有故障诊断和处理功能，一些组 态软件还具有热备体系支持网络冗余。
3.通用化与行业化。在开发通用版本的同时，各家公司也十 分注重根据不同行业的特点开发不同领域的专业版本，如石油版、 电力版、嵌入式系统版等。
• （1）应用程序管理器
• 提供应用程序的搜索、备份、解压缩、建立 新应用等功能的专用管理工具。
• （2）图形界面开发程序
• 自动化工程设计工程师为实施其控制方案，
在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成
工作所依赖的开发环境。
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• （3）图形界面运行程序
• 在系统运行环境下，图形目标应用系统被图 形界面运行程序装入计算机内存并投入实时 运行。
组织调度系统内部资源执行，并在完成任务 后将其撤消。 • ③存储器管理 • 内存分配、地址映射、内存保护、内存扩充。
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• ④设备管理 • 按照一定的算法分配设备；控制和实现输入
输出操作，如通道程序控制、启动设备、及 时响应及处理中断信号；对输入输出缓冲区 进行管理；实现虚拟设备技术。 • ⑤文件管理 • 文件目录管理、文件存储空间管理、文件的 保护与机密、文件的使用和运行。
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• 1.操作系统 • 2.组态软件 • 3.数据库 • 4.应用软件
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3.2 监控组态软件原理
• 监控组态软件概述
• 现代计算机监控系统的功能越来越强，除了 完成基本的数据采集和控制功能外，还要完 成故障诊断、数据分析、报表的形成和打印， 与管理层交换数据，为操作人员提供灵活方 便的人机界面。另外，随着生产规模的变化， 计算机接口的部件和控制部件也随着系统规 模的变化进行增减。
• “组态”一词既可以精选用课件p做pt 名词也可以用做动21
• 二次开发人员根据具体的系统要求，建立模 块（创建对象）然后定义参数（对象属性）， 最后生成可供运行的应用程序。
• 组态实际上是生成一系列可以直接运行的程 序代码，这些程序代码可以在用于组态的计 算机上直接运行，也可以下装到其他的计算 机上。
• 组态可以分为离线组态和在线组态两种。
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• 3．HMI/SCADA软件
• 组态软件的更确切称呼应该是人机界面HMI （Human Machine Interface）/ 监控与数 据采集SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）软件。
• 这种对象的动态属性随表达式的值的变化而 实时改变，这种组态过程通常叫做动画链接。
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• 在图形界面上还具备报警通知和确认、报表 组态及打印、历史数据查询与显示等功能。 各种报警、报表、趋势都是动画链接的对象， 其数据源都可以通过组态来指定。
• （2）控制功能组件 • 以基于PC的策略编辑/生成组件（也称之为软
• （4）实时数据库系统组态程序
• 建立实时数据库的组态工具，可以定义实时 数据库的结构、数据来源、数据连接、数据 类型及相关的各种参数。
• 提高系统的实时性，增强处理能力。
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• （5）实时数据库系统运行程序
• 在系统运行环境下，目标实时数据库及
其应用系统被实时数据库系统运行程序
装入计算机内存并执行预定的各种数据
通过Internet网直接进行通信和精选远课件程pp控t 制。
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7.内部数据库与外部数据库。 组态软件都具有内嵌的数据库系统和报表格式，但一些用 户往往需要使用第三方软件来处理采集的数据，即要求使用通 用数据库来存放采集的数据，如Oracle、Sybase、Microsoft Access、Microsoft SQL Server等。所以组态软件还具有和通用 外部数据库的接口。 8.复杂运算与软逻辑控制。 随着计算机控制技术的深入发展，组态软件功能早已突破 了单纯的数据采集和人机界面设计，目前已将可编程控制器 PLC具有的一些复杂运算（如PID运算）功能植入到组态软件 中，称为软PLC或软逻辑控制。
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3.1.2 计算机监控系统的组成
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计 算 机
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• 自动化科学与技术学精科选课的件p整pt 个知识结构框架 11
• 控制系统各部分与相应精选的课件知ppt识领域的对应关系 12
3.1.3 计算机监控系统的运行环境
监控的核心软件，具有很强的逻辑、算术运 算能力和丰富的控制算法。
• （4）策略运行程序 • 组态的策略目标系统被装入计算机内存并执
行预定的各种数据计算、数据处理任务，同 时完成与实时数据库的数据交换。
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• （5）实用通讯程序组件 • 实用通讯程序极大地增强了组态软件的功能，可
以实现与第三方程序的数据交换，是组态软件价 值的主要表现之一。通讯实用程序具有以下功能：
• 可以实现操作站的双机冗余热备用； • 实现数据的远程访问和传送； • 通讯实用程序可以使用以太网、RS485、RS232、
PSTN等多种通讯介质或网络实现其功能。
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• 7．组态软件的设计思想
• 组态软件普遍使用“面向对象”（Object Oriented ，OO）的编程和设计方法。
DDE驱动程序被整合在实时数据库系统
或图形系统中，而OPC Client则多数单
独存在。
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• 扩展可选组件包括：
• （1）通用数据库接口（ODBC接口）组态程 序
• 通用数据库接口组件用来完成组态软件的实
时数据库与通用数据库的互联，实现双向数
据交换，通用数据库既可以读取实时数据，
也可以读取历史数据；实时数据库也可以从
• 组成：
• 图形界面系统
• 实时数据库系统
• 第三方程序接口组件
• 控制功能组件
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• （1）图形界面系统
• 构成现场各过程的图形的画面被划分成三类 简单的对象：线、填充图形和文本。
• 静态属性在系统投入运行后保持不变，与原 来组态时一致。
• 而动态属性则与表达式的值有关，表达式可 以是来自I/O设备的变量，也可以是由变量和 运算符组成的数学表达式。
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• 计算机监控系统的组态软件技术： • 图形界面技术 • 面向对象编程技术（Object 服务器
Oriented Program，OOP） • 组件技术（Component Object Model，
COM）
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• 1．组态及组态软件的概念
• “组态”的概念最早来自英文configuration，
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4.标准通信与接口开放。采用标准通信技术与外部设备接 口，如ODBC、OPC、DDE数据交换技术。
5.可扩展性与二次开发。当用户的企业发展壮大，原有的 计算机控制规模需要扩大时，组态软件具有方便的、像搭接积 木一样灵活的扩展能力。
6.网络控制与远程控制。具有网络控制功能的组态软件可
第3节
监控组态软件的功能和使用
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• 3.1 计算机监控系统的组成 • 3.2 监控组态软件原理 • 3.3 主要组态软件使用
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3.1 计算机监控系统的组成 • 3.1.1 计算机监控系统的概念 • 3.1.2 计算机监控系统的组成 • 3.1.3 计算机监控系统的运行环境
• 1．计算机操作系统
• 管理和控制计算机软硬件资源，并且能为 用户创造便利的工作环境的一组计算机程序 的集合。
• （1）按照程序运行的调度方法，可以将操 作系统分为以下三种类型：
• ①顺序执行系统
• ②分时操作系统
• ③实时操作系统
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• （2）计算机操作系统的功能 • ①进程管理 • 进程是关于某个数据集合的可并发的一次
以连接成对等网，也可以连接成服务器/客户机的结构。计算机
网络控制的发展正在向以太网靠拢，通过网卡将各种控制设备
挂接在Internet网上，实施远程控制，打破了由
Ethernet/Controlnet/Devicenet三层网络组成的控制结构，出现了
“一网拉平”的概念，即每个工控设备都具有独立的IP地址，
运行活动。
• 操作系统对进程的管理：进程的建立、终止、 挂起、激活、阻塞和唤醒。同时，操作系统 还要为运行的程序以及相关的数据分配内存 空间，并为各进程间的通信进行管理。
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• ②作业管理 • 作业就是用户为完成一次事务处理而交给计
算机的一项任务。 • 作业管理的任务就是为方便用户建立作业、
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3.1.1 计算机监控系统的概念
• 1．定义
• 计算机监控是利用传感装置将被控对象中
的物理参量转换为电量，再将这些代表实际
物理参量的电量送入输入装置中转换为计算
机可识别的数字量，并且在计算机的显示装
置中以数字、图形或曲线的方式显示出来，
从而使得操作人员能够直观地而迅速地了解
被监控对象的变化过程。
• 实现HMI或MMI（Man Machine Interface） 和控制功能；
• 实时数据库、实时控制、SCADA、通信及联 网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持。
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4．组态软件的特点
组态软件的突出特点是 实时多任务：
1.实时性与多任务。例如，数据采集与处理、显示与输出、 存储与检索、人机对话与实时通信等多个任务要在同一台计算机 上进行。
通用数据库实时地读精选入课件p数pt 据。
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• （2）通用数据库接口（ODBC接口）运行程 序
• 已组态的通用数据库连接被装入计算机内存， 按照预先指定的采样周期，对规定时间区段 按照组态的数据库结构建立起通用数据库和 实时数据库间的数据连接。
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• （3）策略（控制方案）编辑组态程序 • 策略编辑/生成组件是以PC为中心实现低成本
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• 2．计算机监控技术是一门综合技术
• 计算机技术（软件技术、接口技术、通信 技术、网络技术、显示技术）
• 自动控制技术
• 自动检测和传感技术
• 3．效益
• 经济效益：稳定和优化生产工艺、提高产品 质量、降低能源和原材料消耗、降低成本；
• 社会效益：降低劳动者的生产强度、提高管
理水平。
• （4）存储历史数据并支持历史数据的查询；
• （5）各类报表的生成和打印输出；
• （6）为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以 适应不同应用领域的需求；
• （7）最终生成的应用系统运行稳定可靠；
• （8）具有与第三方程序的接口，方便数据共享。
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• 6．组态软件的系统构成
• 必备的典型组件包括：
含义是使用软件工具对计算机及软件的各种
资源进行配置，达到使计算机或软件按照预
先设置，自动执行待定任务，满足使用者要
求的目的。也就是通过对软件采用非编程的
操作方式，进行参数填写、图形连接和文件
生成等，使得软件乃至整个系统具有某种指
定的功能。
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• 2．组态→二次开发→监控组态软件
• 开发商事先开发好一套具有一定通用性的软 件开发平台，生产若干种规格的硬件模块 （如I/O模块、通信模块、控制模块），然后， 再根据用户的要求在软件平台上进行二次开 发以及硬件模块的连接。这种软件的二次开 发工作就称为“组态”，相应的软件开发平 台就称为“监控组态软件”，简称“组态软 件”。
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• DDE • OLE • COM/DCOM • Active X技术； • ODBC • OPC • API接口；
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• 5.组态软件主要解决的问题
• （1）如何与采集、控制设备间进行数据交换；
• （2）使来自设备的数据与计算机图形画面上的各 元素关联起来；
• （3）处理数据报警及系统报警；