第1章組態(tài)軟件概述

第1章組態(tài)軟件概述第一頁，共37頁。上課要求：1.上課態(tài)度認真；2.進實驗室穿著得體、文明；3.禁止在實驗室吃早飯、零食；4.保持實驗室衛(wèi)生；5.愛惜實驗室儀器設備，禁止亂動無關(guān)儀器設備（禁止一切移動鼠標、鍵盤行為）！6.上課均按現(xiàn)有位置固定坐。第二頁，共37頁?！豆I(yè)組態(tài)軟件》

課程性質(zhì)：專業(yè)選修課

課程學分：2

課程特點：注重實用性、應用性、綜合性、工程性。

課程學時：20（授課）+16（實驗）

課程教材：《組態(tài)軟件WinCC及其應用》

劉華波王雪等編寫

機械工業(yè)出版社

成績評定：考勤（20%）、實驗（30%）、考試（50%）

（缺勤次數(shù)>=(考勤次數(shù)/3)：無成績；

聯(lián)系方式：，地點：J11-106第三頁，共37頁。第1章概述1.1組態(tài)軟件的產(chǎn)生與發(fā)展1.2組態(tài)軟件的特點1.3國內(nèi)應用的主要組態(tài)軟件1.4WinCC概述第四頁，共37頁。第1章概述1.1組態(tài)軟件的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1工業(yè)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展

20世紀40年代，手工操作狀態(tài)：

勞動生產(chǎn)率低、生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量無保證。

第五頁，共37頁。50年代前后，一些工廠企業(yè)的生產(chǎn)過程實現(xiàn)了儀表化和局部自動化。1.1.1工業(yè)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展第六頁，共37頁。進入60年代，隨著工業(yè)生產(chǎn)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，開始大量采用氣動、電動單元組合儀表甚至組裝儀表對關(guān)鍵參數(shù)進行指示，計算機控制系統(tǒng)開始應用于過程控制，實現(xiàn)直接數(shù)字控制和設定值控制等。1.1.1工業(yè)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展第七頁，共37頁。

70年代，隨著計算機的開發(fā)、應用和普及，對全廠或整個工藝流程的集中控制成為可能。集散控制系統(tǒng)是把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、故障診斷技術(shù)、冗余技術(shù)和圖形顯示技術(shù)融為一體的裝置，組態(tài)軟件伴隨著產(chǎn)生。1.1.1工業(yè)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)代的工業(yè)控制第八頁，共37頁。1.1.1工業(yè)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展第九頁，共37頁。1.1.1工業(yè)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展第十頁，共37頁。1.1.2組態(tài)軟件的產(chǎn)生及發(fā)展無組態(tài)軟件時，計算機監(jiān)控：通過第三方軟件（如VB、VC、DELPHI、C等）編寫人機交互界面（HumanMachineInterface，HMI）。存在問題：開發(fā)周期長、工作量大、維護困難、容易出錯、擴展性差等缺點。世界上第一款組態(tài)軟件InTouch在20世紀80年代中期由美國的Wonderware公司開發(fā)。

組態(tài)軟件類似于“自動化應用軟件生成器”，根據(jù)其提供的各種軟件模塊可以積木式搭建人機監(jiān)控界面，不僅提高了自動化系統(tǒng)的開發(fā)速度，也保證了自動化應用的成熟性和可靠性。第十一頁，共37頁。1.1.3組態(tài)軟件的定義組態(tài)軟件是一種面向工業(yè)自動化的通用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件，即SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）軟件，亦稱人機界面或HMI/MMI（HumanMachineInterface/ManMachineInterface）軟件，在國內(nèi)通常稱為“組態(tài)軟件”。第十二頁，共37頁。組態(tài)軟件從總體結(jié)構(gòu)上看一般都是由系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境（或稱組態(tài)環(huán)境）與系統(tǒng)運行環(huán)境兩大部分組成。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運行環(huán)境之間的聯(lián)系紐帶是實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫：組態(tài)結(jié)果運行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應用系統(tǒng)第十三頁，共37頁。1.1.4組態(tài)軟件的功能作為通用的監(jiān)控軟件，所有的組態(tài)軟件都能提供對工業(yè)自動化系統(tǒng)進行監(jiān)視、控制、管理和集成等一系列的功能，同時也為用戶實現(xiàn)這些功能的組態(tài)過程提供了豐富和易于使用的手段和工具。

利用組態(tài)軟件，可以完成的常見功能有：

（1）讀寫不同類型設備（PLC、儀表、智能模塊和板卡）數(shù)據(jù)，采集工業(yè)現(xiàn)場的各種信號，對工業(yè)現(xiàn)場進行監(jiān)視和控制。（2）可以以圖形和動畫等直觀形象的方式呈現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場信息。第十四頁，共37頁。（3）可以將控制系統(tǒng)中的緊急工況（如報警等）及時通知給相關(guān)人員，使之及時掌控自動化系統(tǒng)的運行狀況。（4）可以對工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行邏輯運算和數(shù)字運算等處理，并將結(jié)果返回給控制系統(tǒng)。（5）可以對從控制系統(tǒng)得到的以及自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行記錄存儲。（6）可以將工程運行的狀況、實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、警告和外部數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計運算結(jié)果制作成報表，供運行和管理人員參考。1.1.4組態(tài)軟件的功能第十五頁，共37頁。（7）可以提供多種手段讓用戶編寫自己需要的特定功能，并與組態(tài)軟件集成為一個整體運行。大部分組態(tài)軟件提供通過C腳本、VBS腳本或C#等來完成此功能。（8）可以為其它應用軟件提供數(shù)據(jù)，也可以接收數(shù)據(jù)，從而將不同的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)和整合在一起。（9）多個組態(tài)軟件之間可以互相聯(lián)系，提供客戶端和服務器架構(gòu)，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)分布式監(jiān)控，實現(xiàn)復雜的大系統(tǒng)監(jiān)控。（10）可以將控制系統(tǒng)中的實時信息送入管理信息系統(tǒng)，也可以反之，接收來自管理系統(tǒng)的管理數(shù)據(jù)，根據(jù)需要干預生產(chǎn)現(xiàn)場或過程。（控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)）1.1.4組態(tài)軟件的功能第十六頁，共37頁。（11）可以對工程的運行實現(xiàn)安全級別、用戶級別的管理設置。（12）可以開發(fā)面向國際市場的，能適應多種語言界面的監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)工程在不同語言之間的自由靈活切換，是機電自動化和系統(tǒng)工程服務走向國際市場的有利武器。（13）可以通過因特網(wǎng)發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

1.1.4組態(tài)軟件的功能第十七頁，共37頁。1.2組態(tài)軟件的特點1.2.1組態(tài)軟件的特點與優(yōu)勢

組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，是自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式提供良好的用戶開發(fā)界面，其預設的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O產(chǎn)品，與工控計算機和網(wǎng)絡系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進行系統(tǒng)集成。功能強大簡單易學擴展性好實時多任務第十八頁，共37頁。1.2.2組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢（1）多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集驅(qū)動程序，用戶可以進行配置。（2）腳本語言是擴充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。（3）可擴展性為用戶提供了在不改變原有系統(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力。（4）組態(tài)軟件的應用具有高度的開放性。（5）與MES和ERP系統(tǒng)緊密集成。（6）Internet模式的組態(tài)軟件。（7）發(fā)展與硬件結(jié)合的組態(tài)軟件。

第十九頁，共37頁。1.2.3使用組態(tài)軟件的一般步驟（1）分析工程項目，整理I/O點。將所有I/O點的參數(shù)(數(shù)據(jù)類型、數(shù)量、名稱..)整理齊全，并以表格的形式保存，以便在組態(tài)軟件組態(tài)和PLC編程時使用。（2）明確設備及通信協(xié)議。對所使用的I/O設備的生產(chǎn)商、種類、型號，使用的通信接口類型，采用的通信協(xié)議，以便在定義I/O設備時做出正確配置。（3）根據(jù)工藝過程繪制、設計畫面結(jié)構(gòu)和畫面框架。第二十頁，共37頁。（4）按照第1步統(tǒng)計的參數(shù)表格，建立實時數(shù)據(jù)庫，正確組態(tài)各種變量參數(shù)。（5）根據(jù)第1步和第3步的統(tǒng)計結(jié)果，在實時數(shù)據(jù)庫中建立實時數(shù)據(jù)庫變量與I/O點的一一對應關(guān)系，即定義數(shù)據(jù)連接。（6）設計靜態(tài)畫面。根據(jù)第4步的畫面結(jié)構(gòu)和畫面框架組態(tài)每一幅靜態(tài)畫面。（7）畫面進行動畫連接。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，設定動畫屬性和幅度等。第二十一頁，共37頁。（8）其他功能設計。根據(jù)用戶需求，制作歷史趨勢，報警顯示以及開發(fā)報表系統(tǒng)等，之后，還需加上安全權(quán)限設置。（9）工程調(diào)試對組態(tài)內(nèi)容進行分段和總體調(diào)試，視調(diào)試情況對組態(tài)的軟件進行相應修改。（10）運行配置完善將全部內(nèi)容調(diào)試完成以后，對上位組態(tài)軟件進行最后完善，如：加上開機自動打開監(jiān)控畫面，禁止從監(jiān)控畫面退出等，讓系統(tǒng)投入正式（或試）運行。第二十二頁，共37頁。1.3當前的組態(tài)軟件

1、國外組態(tài)軟件（1）InTouch（2）iFIX（3）Citect（4）WinCC（5）RSView32（6）TraceMode第二十三頁，共37頁。2、國內(nèi)組態(tài)軟件（1）組態(tài)王（2）力控（3）WebAccess還有MCGS、Controx（開物）、易控、、世紀星以及紫金橋組態(tài)軟件等。第二十四頁，共37頁。1.4WinCC概述SIMATICWinCC（WindowsControlCenter，視窗控制中心），是西門子在自動化領(lǐng)域中的先進技術(shù)和Microsoft的強大功能相結(jié)合的產(chǎn)物。它有各種有效功能用于自動化過程，是用于個人計算機上的，按價格和性能分級的人機界面和SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系統(tǒng)。可以容易的結(jié)合標準和用戶程序生成人機界面，準確的滿足實際要求。

WinCC集成了SCADA、組態(tài)、腳本(Script)語言和OPC等先進技術(shù)，為用戶提供了Windows操作系統(tǒng)(Windows2000或XP)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能，它繼承了西門子公司的全集成自動化(TIA)產(chǎn)品的技術(shù)先進和無縫集成的特點。

第二十五頁，共37頁。WinCC:可與多種自動化設備及控制軟件集成，具有豐富的設置項目、可視窗口和菜單選項，使用方式靈活，功能齊全。用戶在其友好的界面下進行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等。操作環(huán)境:圖文并茂、形象直觀;縮短軟件設計周期，提高工作效率。整體開放性，它可以方便地與各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機界面，滿足實際需要。用戶也可將WinCC作為系統(tǒng)擴展的基礎(chǔ)，通過開放式接口，開發(fā)其自身需要的應用系統(tǒng)。第二十六頁，共37頁。WinCCExplorer系統(tǒng)控制器...數(shù)據(jù)管理器CS文本庫RTCS訪問保護RTS7S5CS變量管理過程數(shù)據(jù)RTCSRT報警記錄選項RTCSCS圖形RTCSRT報表設計器CSRT全局腳本CSRT變量記錄RTDBDB1.4.1WinCC的體系結(jié)構(gòu)SQL2000第二十七頁，共37頁。anzahl()floatzaebeginifwert>0begomzae=zae+1endend編程接口PLC通訊Protokolle報表編輯器（報表系統(tǒng)）變量記錄（存檔）VentilgeschlossenKlappezuMotorein報警記錄（消息系統(tǒng)）標準接口過程可視化基本功能第二十八頁，共37頁。WinCC以開放式的組態(tài)接口為基礎(chǔ)，開發(fā)了大量的WinCC選件（Options選項，來自于西門子）和WinCC附件（Add-ons，來自西門子內(nèi)部和外部合作伙伴），主要包括以下部件：

（1）服務器系統(tǒng)（2）冗余系統(tǒng)（3）Web瀏覽器（4）用戶歸檔（5）開放式工具包（6）WinCC/Dat@Monitor（7）WinCC/ProAgent（8）WinCC/ConnectivityPack（9）WinCC/IndustrialDataBridge（10）WinCC/IndustrialX（11）SIMATICWinBDE第二十九頁，共37頁。WinCC不是孤立的軟件系統(tǒng)，它時刻與以下系統(tǒng)集成在一起：

●與自動化系統(tǒng)的無縫集成

●與自動化網(wǎng)絡系統(tǒng)的集成●與MES系統(tǒng)的集成

●與相應的軟硬件系統(tǒng)一起，實現(xiàn)系統(tǒng)級的診斷功能

●WinCC不僅是可以獨立使用的HMI/SCADA系統(tǒng)，而且是西門子公司眾多軟件系統(tǒng)的重要組件。第三十頁，共37頁。1.4.2WinCC的性能特點（1）創(chuàng)新軟件技術(shù)的使用。（2）包括所有SCADA功能在內(nèi)的客戶機/服務器系統(tǒng)。（3）可靈活裁剪，由簡單任務擴展到復雜任務。（4）眾多的選件和附件擴展了基本功能。（5）使用MicrosoftSQLServer作為其組態(tài)數(shù)據(jù)和歸檔數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)庫。（6）強大的標準接口（如OLE，ActiveX和OPC）。

第三十一頁，共37頁。（7）使用方便的腳本語言。（8）開放API編程接口可以訪問WinCC的模塊。（9）具有向?qū)У暮喴祝ㄔ诰€）組態(tài)。（10）可選擇語言的組態(tài)軟件和在線語言切換。（11）提供所有主要PLC系統(tǒng)的通訊通道。（12）與基于PC的控制器SIMATICWinAC緊密連接，軟PLC/插槽式PLC和操作、監(jiān)控系統(tǒng)在一臺PC機上相結(jié)合無疑是一個面向未來的概念。（13）全集成自動化TIA（TotallyIntegratedAutomation）的部件。（14）可集成到MES和ERP中。

第三十二頁，共37頁。1.4.3WinCC的安裝WinCC是運行在IBM-PC兼容計算機上基于Windows操作系統(tǒng)的組態(tài)軟件，其安裝有一定的硬件和軟件要求。

在安裝WinCC前應先安裝Microsoft消息隊列服務（MSMQ）和SQLServer2000；單用戶系統(tǒng)：Windows2000ProfessionalSP2及以上版本、WindowsXPProfessional多用戶系統(tǒng)的WinCC服務器：推薦使用Windows2000ServerSP2或Windows2000AdvancedServerSP2及以上。WinCCV6.0要求安裝MicrosoftInternetExplorer6.0SP1及以上版本。第三十三頁，