组态软件介绍

四、组态软件的基本结构 组态软件按照使用的先后顺序可分为系统开发环境和系 统运行环境两大部分。系统开发环境是工程设计人员为实现 自己的控制方案，在组态软件支持下进行系统生成所必须依 赖的工作环境。通过建立一个工程目录树，产生一系列的用 户文件（画面文件、数据文件、硬件配置文件等），这些文 件是一个有机的整体，不能单独使用和删除。在Windows环 境下，利用回答对话框、使用图库、绘图工具和一些简单的 编程，可以修改完善这些文件，最终生成图形目标应用系统。 系统运行环境的功能是将上面开发出的图形目标应用系统， 装入内存并投入运行。
组态软件一般支持在线组态技术，即在不关闭系统运 行环境的情况下，可以回到系统开发环境进行修改，保存 后直接生效。自动化工程设计人员最先接触的是系统开发 环境，通过一定量的组态和调试产生目标应用系统，最终 将目标应用系统投入系统运行环境实际运行，至此完成一 个工程项目。组态软件公司为了维护自己的知识产权，除 了演示版本外，一般系统开发环境和系统运行环境都要求 有软件狗才能运行，工程设计人员需要有一套开发环境和 多套运行环境，也有的软件狗是二合一的。组态软件的每 一项组态功能都有一定的独立性，因此组态软件实际上是 一个集成式的软件平台。
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。
三、组态软件的特点 从美国Wonderware公司1987年推出的世界上第一个商品化监 控组态软件InTouch开始，由一花独秀到今天的组态软件开发百家 争鸣，目不暇接，仅仅20年时间工业控制领域就发生了巨大的变 化，组态控制技术诞生标志着工业控制技术发展到了一个成熟的 阶段。在此期间各家公司之间互相借鉴、互相学习、取长补短， 使组态软件的功能趋于同化，归纳起来各个组态软件的共同特点 有： 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。 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。
5.SQL访问管理器 SQL访问管理器是组态软件和通用数据库的接口，通 过Windows提供的ODBC数据源设置功能，将组态软件和 通用数据库(Oracle、Sybase、Foxpro、Microsoft Access、 MicrosoftSQL Server等)连接起来，实现双向数据文换。实 时数据库可以从通用数据库中获取数据，通用数据库也可 以从实时数据库或历史数据库中获取数据。SQL访问管理 器负责建立通用数据库中的表格模板、邦定记录，即指定 表格中包含的各字段名称、属性及与组态软件数据词典中 变量的对应关系。
4.控制流程组态功能 这种组态定义类似于控制回路组态，处理对象是被监测 的开关量，信号采集后经过一定的逻辑控制关系处理，再送 到执行机构。流程组态功能是确定哪些变量之间有关联，如 “与、或、联锁”关系等。 5.画面组态功能 画面组态有时也称为制作车间画面，主要是模仿一个个生产 现场，用来监视生产过程的状况，并可通过对画面上对象的 操作，实现对生产过程的控制。画面是由两部分组成的：一 部分是静态画面（或背景画面），一般用来反映监视对象的 环境和相互关系；另一部分是动态点和操作按钮、设定值用 的滑动杆或滚动条等。动态点的功能是当现场传来的数据发 生变化时，及时在屏幕上显示出来，有图形的变化、颜色的 变化、数字的变化等形式。
工业组态软件介绍
主讲人：郭速学
前言
组态软件是工业控制应用软件的开发平台，它 提供了一个良好开发环境，如：提供了许多绘图元 素、控件、报表格式、报警方式等，使开发人员不 必把精力集中在绘制人机界面上，而专心考虑如何 实现系统的功能，使开发工作变得轻松容易、简单 高效。
目前我国引进的组态软件有：美国的FIX32、 iFIX，德国的WinCC等。国产的组态软件有组态王、 开物、世纪星、力控、FameView、MCGS等，其中亚 控公司开发的组态王是一个非常优秀的软件。
6.控制策略管理程序 有些组态软件具有很强的算术运算、逻辑运算功能， 并能够用软件来实现可编程控制器PLC的复杂运算功能， 称之为软逻辑。控制策略管理程序以IEC-61131-3标准为使 用者提供了5种标准的编程环境，有三种图形化语言、两 种文本化语言。图形化语言有梯形图、顺序功能图、功能 块图，文本化编程语言有指令表和结构化编程语言。编译 生成的目标代码可以和组态软件在同一台计算机上运行， 也可以下载到下位机中运行。
五、组态软件按照功能成员分为六个部分 1.工程管理器 工程管理器也称为项目管理器，工程人员在使用组态软 件的过程中经常会遇到这样的问题：在开发过程中为了防止 前功尽弃，经常要对应用系统进行备份；需要引用以前开发 成功的项目中的画面或部分成果；需要经常迅速查看本台计 算机上保存了哪些开发好的工程项目等，这些工作虽然可以 靠手动方式进行，但效率底下，容易出错。有了工程管理器 后，这些工作变得简单易行。工程管理器具有新建、删除、 搜索、备份、恢复、重命名工程等多项功能，并可以通过菜 单或按钮切换到系统开发环境。
2.画面开发与运行管理程序 画面开发环境提供了简单的几何制图工具，所画出的图 形对象被分为线、封闭图形和文本，在画面开发环境中可以 修改这些对象的属性，如线的粗细、线形、颜色、封闭图形 的填充颜色、文本对象的字型、字体、字号、颜色等。画面 开发环境还提供了图库，库里面有大量的自动控制元件的图 形供画图时选用，如各种形状的电机、管道、容器、阀门、 仪表、信号灯等。在画面开发环境中可以建立动画连接，即 将图形对象的某一属性与数据库中的某一I/O变量值联系起来， 使得应用系统运行时，画面上的图形随着I/O变量值而变化。 画面运行环境负责将开发出的应用系统装入计算机内存并投 入运行。
3.实时数据库运行管理程序 组态软件内部含有实时数据库系统，用户定义的全局变 量都存放在实时数据库中，这些变量的集合被形象称为数据 词典。有些组态软件中也将变量称为“标签”。实时数据库 中的I/O变量是随着生产现场变送器的输出值而变化的，而实 时数据库中的I/O变量一变化就会引起画面上的图形变化。实 时数据库的管理功能包括定义变量名称、数据类型、与外部 设备的连接等各种参数。
●如何与采集、控制设备进行数据交换； ●如何将采集到的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来； ●处理数据越限报警和系统报警； ●存储历史数据和支持历史数据查询； ●以各种报表的形式将数据打印输出； ●为使用者提供灵活多变的组态工具，以适用于不同控制领域的 需求； ●最终生成的应用系统运行稳定可靠； ●具有与第三方程序的接口，方便数据共享。
4. I/O驱动管理程序 I/O驱动管理是组态软件中不可缺少的组成部分，一个 通用的组态软件应包含世界上各大工控设备厂商生产的所 有常用工控设备的驱动程序，供应用系统设计人员选用。 当设计人员使用了I/O驱动程序库中没有的设备时，应找到 组态软件开发商，由他们负责根据该设备的具体通信协议 开发驱动程序，一般要收取一定的费用。多数组态软件都 支持DDE和OPC两个标准的通信方式。
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。
目前大部分组态软件都是在Windows环境下运行的，一般是用 面向对象设计语言开发的，开发过程中主要解决了以下几个问题：
2.数据库组态功能 系统的数据库包括实时数据库和历史数据库。实时数据 库组态主要是确定数据库中保存的各个变量名称、工程量标 度变换、上下限值、线性化处理、报警特性、报警条件等； 历史数据库组态除了确定上述内容外，还需要确定循环清盘 的周期，即数据的保存周期。 3.控制回路组态功能 控制回路组态同样是一种非常重要的组态，为了确保生 产工艺的实现，计算机监控系统常常要完成一些复杂的控制 运算，如PID运算、前馈、串级、解耦等控制运算，控制回路 的组态就是将一些标准模块的输入/输出与具体的变量联系起 来，即定义各个控制回路的控制算法、调节周期及调节参数， 某些系数等。
概述 一、 什么是 组态和组态软件 二、 组态软件的种类 三、组态软件的特点 四、组态软件的基本结构 五、组态软件的功能成员 六、组态软件的组态功能 七、组态软件在监控系统中的地位 八、组态软件的发展趋势
一、 组态与组态软件 “组态”来自英文单词configuration，有对计算机控制系统像 搭积木块一样进行组合、配置的含义。由于不同的用户对计算机 监控系统的要求差别很大，如人机界面的设计和系统硬件的配置 等都不会相同，而开发商又不能为每一个用户专门开发监控系统， 所以就预先研制了一个软件平台，让这个软件平台中含有制作人 机界面时常用的元件图形库，含有一般控制系统中常用的板卡、 智能仪表、智能模块、PLC等硬件设备的驱动程序库等。然后， 由用户在这个软件平台上进行二次开发。这个二次开发的过程就 称为组态，相应的开发平台称为组态软件。整个配置过程都是简 单的填写表格、回答对话框和利用图库，基本不需要编程或只进 行少量的编程。由此可以设计出一个完整的、实用的上位机监控 制系统。
六、组态软件的组态功能 组态软件功能主要包括硬件配置功能和软件配置功能， 程序员在组态软件提供的开发环境下以人机对话方式完成组态 操作，调试运行正确后将系统组态结果存入硬盘中，供运行时 使用。下面对组态软件的各种组态功能做一介绍。 1.硬件配置组态功能 硬件配置组态是整个组态过程的第一步，也是最重要的 一步，一个具体的计算机控制系统使用了哪些需要和组态软件 进行通信的硬件设备，如某一类型的输入/输出板卡、智能模 块、智能仪表、PLC等，需要将各个输入和输出点按其名称和 意义预先定义，然后才能使用，包括定义各现场I/O控制站的 站号，网络节点号等网络参数及站内的I/O配置等。
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、OPຫໍສະໝຸດ Baidu、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。目前组态软件已不局限于早期的 单机版，具有网络控制功能的组态软件可以连接成对等网，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，通过Internet网直接进行通信和远程控 制。
二、 组态软件的种类 组态软件是20世纪80年代中期随着集散系统DCS（distributed control system）的诞生而出现的，当时集散系统的厂商只将本公 司生产的控制设备（如板卡、智能仪表、智能模块等）的图形和 驱动程序集中在一起制作成库，供用户设计时选用，这样的组态 软件是依赖于硬件的，不同的集散系统厂商开发的组态软件只能 适用于本公司生产的硬件设备，不可互相替代。直到现在仍有一 些这样的组态软件在流行，如美国A-B(Allen-Bradley)公司的 RSView32、德国西门子公司的WinCC等就是这种专用组态软件。 随着PC机可靠性的不断提高和在工控领域的普及发展，以及世界 上许多工控厂商主动公开通信协议，加入基于工业PC机的控制行 列，于是又诞生了一些通用组态软件。目前世界上流行的组态软 件有几十种，我国的通用组态软件开发也有近20年的历史，目前 国内较大的组态软件开发公司和产品有北京亚控公司的组态王 Kingview、北京三维力控公司的PCAuto、北京昆仑通态公司的 MCGS等。