监控组态软件的功能和使用

（8）具有与第三方程序的接口，方便数据共享。
5.1.3 组态软件的系统构成
1、必备的典型组件包括：
（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。
第5章
监控组态软件的功能和使用
5.1 监控组态软件概述
5.2 WinCC的功能和使用方法 5.3 其他几种监控组态软件介绍
5.1 监控组态软件概述与原理
背景概述： 1、PLC作为控制器有如下功能： 控制、数据采集、通信、故障诊断等功能。 2、有些功能较差：
故障诊断、数据分析。
3、有些功能缺乏： 灵活方便的人机界面：动态显示、变量变化、曲线 报警功能、报表形成和打印，与管理层交换数据。 4、要求组成多协议网络控制与系统数据采集
2、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）将设备数据与计算机图形画面的各元素关联；
（3）处理数据报警及系统报警；
（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；
（4）在使用WinCC进行工作时，既可以打印过程值，也可以对 过程值进行电子归档。
通信
2、WinCC的系统结构
WinCC具有模块化的结构，其基本组件由组态软件（CS）、 运行软件（RT）、WinCC选项和WinCC附加软件等组成
组态软件子系统
（1）图形系统：用于创建画面的编辑器，也称作图形编辑器。 （2）报警系统：对报警信号进行组态的过程，也称报警记录。 （3）归档系统：变量记录编辑器，用于确定对何种数据归档。 （4）报表系统：用于创建报表布局的编辑器，也称报表编辑器。 （5）用户管理器：用于对用户进行管理的编辑器。
1．组态及组态软件的概念
“组态”的概念最早来自英文configuration，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
3）应用于Internet或Browser/Server（B/S）中实现通信功能。
5.1.5 对组态软件的性能要求
1．实时多任务
主要考虑两个因素： （1）工业生产过程出现的事件能保持多长时间；
（2）该事件要求计算机在多长时间内必须做出反应，
2．高可靠性
供电系统、冗余技术、故障处理
3．标准化
没有明确国际、国内标准，国际电工委员会IEC1131-3
支持多种网络系统结构以及Internet应用，方便组态、
系统规模和功能增减。
5.1.1
监控组态软件概述
现代计算机监控系统除了完成基本的数据采集和控制功能 外，还要完成以下功能：
（1）故障诊断、数据分析、报表形成和打印，与管理层交换 数据，提供灵活方便的人机界面。 （2）计算机接口部件和控制部件随系统规模变化增减。 计算机监控系统的组态软件技术： （1）图形界面技术 （2）面向对象编程技术(Object 服务器Oriented Program，OOP) （3）组件技术（Component Object Model，COM）
（6）I/O驱动程序
组态软件基本组成，用于和I/O设备通讯，互相交换数
据，DDE和OPC Client是两个通用的标准I/O驱动程序，支持 DDE和OPC标准的I/O设备通讯。多数组态软件的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。
2、扩展可选组件包括
组态软件开发中用到的具体面向对象 编程技术
① 面向对象技术（OO）及设计方法（OOP）（Object Oriented Program，OOP）； 动态数据交换技术（DDE）（Dynamic Data Exchange）； 对象的嵌入与链接（OLE）技术（Object Linking and Enbedded； 通用数据库接口（ODBC）(Open Datebase Connectivity )； 组件对象模型/分布式组件对象模型（COM/DCOM）Component Object Model / Distributed Component Object ModelMicrosoft； 用于过程控制的对象链接与嵌入技术（OPC，OLE for Process Control），是基于Microsoft的COM/DCOM和Active X的技术。
（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。
源自文库
（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、数据类型及相关各参数。提高系 统的实时性，增强处理能力。
（5）实时数据库系统运行程序
在系统运行环境下，目标实时数据库及应用系统被其运 行程序装入计算机内存，并执行预定的各种数据计算、数据 处理任务。历史数据查询、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。
通用组态软件：并不特别针对某类系统，开发者可根据需要 选择合适的软件和硬件来构成自己计算机监控系统。如开发 者在组态时，发现无法驱动自己选择硬件，可以提供该硬件 的通信协议，请组态软件开发商来开发相应驱动程序。 本节主要介绍监控组态软件WinCC的功能和使用方法， iFIX、Citect、RSview32、TRACE MODE、Intouch、组态王 和力控等组态软件的简要内容将在第三节予以介绍。
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。
（5）实用通讯程序组件
实用通讯程序大大增强了组态软件的功能，可实现与第 三方的程序数据交换，是组态软件重要功能。其功能如下： 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。
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。
5.1.2 组态软件的特点
1、组态软件的突出特点是实时多任务。 （1）提供开发环境和运行环境； （2）采用客户/服务器模式； （3）软件采用组件方式构成； （4）采用DDE、OLE、COM/DCOM、Active X技术； （5）提供ODBC、OPC、API接口； （6）支持分布式应用； （7）支持多种系统结构，如单用户、多用户（网络）， 甚至多层网络结构； （8）支持Internet应用
（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 通用数据库实时地读入数据。
（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。 （3）策略（控制方案）编辑组态程序 策略编辑/生成组件是以PC为中心实现低成本监 控的核心软件，具有很强的逻辑、算术运算能力和
（2）控制功能组件
以基于PC的策略编辑/生成组件（也称之为软逻辑或软PLC） 为代表，是组态软件的重要组成部分。 （3）实时数据库 实时数据库可以存储每个工艺点的多年数据，用户既可以 浏览工厂当前的生产情况，又可以过去的生产情况。 （4）通信及第三方程序接口组件 开放系统标志，是组态软件与第三方程序交互及实现远程 数据访问的重要手段。它的主要作用： 1）用于双机冗余系统中，主机与从机间的通信。 2）用于构建分布式HMI/SCADA应用时多机间的通信。
（6）通讯：提供WinCC与SIMATIC各系列可编程控制器的连接。
3、WinCC性能特点
使用升级软件技术 包括所有SCADA功能在内的客户机/服务器系统 可灵活剪裁，由简单任务扩展到复杂任务 集成ODBC / SQL数据库


统一脚本语言
开放API编程接口 访问WinCC函数和数据
组态可以分为离线组态和在线组态两种。
3．HMI/SCADA软件
组态软件的准确定义：人机界面HMI(Human Machine
Interface）/监控与数据采集SCADA（ Supervisory
Control And Data Acquisition）软件。
实现HMI或MMI(Man Machine Interface)和控制功能；
图形编辑器是图形系统的组态组件，用于创建画面。 图形运行软件是图形系统的运行组件，显示运行系统中的画 面上的图片，并管理所有的输入和输出。 （3）模块库 模块库有助于用户高效创建用户画面，在组态期间采用拖放 方式将模块库中的对象插入过程画面。 模块库含有大量的已预编译的对象，这些对象根据相关主题 （例如阀、电机、电缆、显示仪器等）进行排序。 用户创建的对象也可保存在项目库中，需要时可再次调出。
动态属性: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。 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。
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。
5.2.1 WinCC系统综述
1、什么是WinCC ？
WinCC是在Microsoft Windows NT和Windows 2000环境下的一种高 效HMI系统，实现过程控制可视化，为操作员开发图形用户 界面。WinCC是“Windows Control Center”（视窗自动化中心)。 （1）操作员使用WinCC对过程进行观察，并以图形化方式显示 在屏幕上。一旦过程状态发生变化，屏幕显示随之刷新。 （2）操作员使用WinCC对过程进行控制。 （3）一旦出现临界过程状态，WinCC自动发出报警信号。
5.1.4 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。组成：图形界面系统，实时数据库
系统，第三方程序接口组件，控制功能组件等。
（1）图形界面系统
构成现场各过程的图形画面被划分成三类简单对象：线、 填充图形和文本。 静态属性：系统投入运行后与组态时一致，保持不变。


通过向导（在线）组态
可选择语言的组态软件和在线语言转换 提供所有主要PLC系统的通信通道

与基于PC控制器SIMATIC WinAC的接口
2、图形系统
在组态工作中，图形系统用于创建并显示过程的画面
（1）图形系统的任务
显示静态画面和操作者可控画面元素，如文本、图形或按钮 更新动态画面元素，例如根据过程值的变化修改棒图长度； 对操作输入作出反应，如单击按钮或输入域中文本输入等； （2）图形系统组件构成
某种指定的功能
2．组态→二次开发→监控组态软件
开发商开发一套具有一定通用性的软件平台，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）， 然后根据用户要求在软件平台上二次开发及硬件模块的连接。 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”。 二次开发：根据具体系统要求，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：实际上生成一系列可直接运行的程序代码，这些程序 代码可在组态的计算机上运行，也可下装到其他计算机上。
提供规范DCS和PLC中的控制用编程语言，规定四种编程语言
标准（梯形图、机构化高级语言、方框图、指令助记符）。
5.1.6 组态软件的数据流
5.2 WinCC功能和使用方法
按照使用对象分类，组态软件分两类：
专用的组态软件：由一些集散控制系统厂商和PLC厂商专门 为自己的系统开发的，例如Honeywell的组态软件、Foxboro 的组态软件、和利时的组态软件、Rockwell公司的RSView、 Simens公司的WinCC、CE公司的Cimplicity。