微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)（第2版）課件：組態(tài)軟件應(yīng)用技術(shù)

組態(tài)軟件應(yīng)用技術(shù)01項(xiàng)目案例組態(tài)軟件應(yīng)用常用組態(tài)軟件基礎(chǔ)組態(tài)軟件概述0302常用組態(tài)軟件基礎(chǔ)組態(tài)軟件概述項(xiàng)目案例組態(tài)軟件應(yīng)用組態(tài)軟件概述“組態(tài)軟件”，又稱組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式），為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具，提供良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法，它解決了控制系統(tǒng)通用性問題。通用組態(tài)軟件主要包括以下特點(diǎn)：（1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)；（2）封裝性（易學(xué)易用）。通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；（3）通用性。每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/0Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。組態(tài)軟件概述組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能：（1）強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運(yùn)行于Windows環(huán)境下，充分利用Windows的圖形功能完善界面美觀的特點(diǎn)，可視化的風(fēng)格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進(jìn)人開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時(shí)間。豐富的圖形控件和圖庫(kù)，既提供所需的組件，又是界面制作向?qū)АＬ峁┙o用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設(shè)計(jì)中解放出來，豐富的動(dòng)畫連接方式，如隱含、閃爍、移動(dòng)等等，使界面生動(dòng)、直觀。（2）良好的開放性。社會(huì)化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬件不可能出自一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一。開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬件設(shè)備。開放性是衡量一個(gè)組態(tài)軟件好壞的重要指標(biāo)。組態(tài)軟件向下能與底層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的雙向通信。（3）豐富的功能模塊。提供豐富的控制功能庫(kù)，滿足用戶的測(cè)控要求和現(xiàn)場(chǎng)要求。利用各種功能模塊，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控產(chǎn)生功能報(bào)表、顯示歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線、提供報(bào)警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，易于操作，系統(tǒng)既可以適用于單機(jī)集中式控制、DCS分布式控制，也可以是帶遠(yuǎn)程通信能力的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)。（4）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)。配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，可存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，如：模擬量、離散量、字符型等，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。（5）可編程的命令語(yǔ)言。有可編程的命令語(yǔ)言，使用戶可根據(jù)自己的需要編撰程序，增強(qiáng)圖形界面。（6）周密的系統(tǒng)安全防范。對(duì)不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)限，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。（7）仿真功能。提供強(qiáng)大的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)，從而縮短開發(fā)周期。

組態(tài)軟件概述序號(hào)國(guó)外國(guó)內(nèi)1Wonderware（InTouch）亞控科技（組態(tài)王）2GEFanuc（iFIX）三維力控（力控組態(tài)）3Simens（WinCC）昆侖通態(tài)（MCGS）4CiT（Citect）紫金橋（Realinfo）5ASPEN-tech九思易（易控組態(tài)）6PROGEA（Movicon）杰控（FameView）7Rockwell浙大中控8izcon世紀(jì)星9COPA-DAT華富惠通10azeotech天工常用組態(tài)軟件基礎(chǔ)組態(tài)軟件概述項(xiàng)目案例組態(tài)軟件應(yīng)用常用組態(tài)軟件基礎(chǔ)

無論是美國(guó)Wonderware公司推出的世界上第一個(gè)工控組態(tài)軟件InTouch還是現(xiàn)在的各類組態(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(yùn)行環(huán)境兩大部分組成。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)師為實(shí)施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進(jìn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境，通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境是將目標(biāo)應(yīng)用程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行時(shí)使用的，是直接針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作使用的。系統(tǒng)組態(tài)環(huán)境和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境之間的聯(lián)系紐帶是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，它們?nèi)咧g的關(guān)系如圖8-1所示。

常用組態(tài)軟件基礎(chǔ)其數(shù)據(jù)流如圖8-2所示。組態(tài)軟件通過I/O驅(qū)動(dòng)程序從現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的加工處理后，一方面以圖形方式直觀地顯示在計(jì)算機(jī)的屏幕上；另一方面按照組態(tài)要求和操作人員的指令將數(shù)據(jù)送給I/O設(shè)備，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施控制或調(diào)整控制參數(shù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是組態(tài)軟件的核心和引擎，歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與檢索、報(bào)警處理與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理、數(shù)據(jù)庫(kù)冗余控制、I/O數(shù)據(jù)連接等都是由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)完成的。圖形界面系統(tǒng)、I/O驅(qū)動(dòng)程序等組件以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，通過高效的內(nèi)部協(xié)議相互通信，共享數(shù)據(jù)。常用組態(tài)軟件基礎(chǔ)

在不同的工業(yè)控制系統(tǒng)中，工控組態(tài)軟件雖然完成的功能不同，但就其結(jié)構(gòu)來說，一般具有如下特點(diǎn)：

（1）實(shí)時(shí)性：工業(yè)控制系統(tǒng)中有些事件的發(fā)生具有隨機(jī)性，要求工控軟件能夠及時(shí)地處理隨機(jī)事件。（2）周期性：工控軟件在完成系統(tǒng)的初始化工作后，隨之進(jìn)入主程序循環(huán)。在執(zhí)行主程序過程中，如有中斷申請(qǐng)，則在執(zhí)行完相應(yīng)的中斷服務(wù)程序后，繼續(xù)主程序循環(huán)。（3）相關(guān)性：工控軟件由多個(gè)任務(wù)模塊組成，各模塊配合工作，相互關(guān)聯(lián)，相互依存。（4）人為性：工控軟件允許操作人員干預(yù)系統(tǒng)的運(yùn)行，調(diào)整系統(tǒng)的工作參數(shù)。在理想情況下，工控軟件可以正常執(zhí)行。

實(shí)時(shí)工業(yè)控制軟件包iFIXiFIX是IntellutionDynamics自動(dòng)化軟件產(chǎn)品家族中的HMI/SCADA最重要的組件，它是基于WindowsNT/2000平臺(tái)上的功能強(qiáng)大的自動(dòng)化監(jiān)視與控制的軟件解決方案。iFIX可以精確地監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程，并優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備和企業(yè)資源管理。它能夠?qū)ιa(chǎn)事件快速反應(yīng)，減少原材料消耗，提高生產(chǎn)率，從而加快產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)反應(yīng)速度。生產(chǎn)的關(guān)鍵信息可以通過iFIX貫穿從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)到企業(yè)經(jīng)理的桌面的全廠管理體系，以方便管理者做出更快速更高效的決策。由于運(yùn)用了直觀的圖形工具，iFIX的用戶可以快速上手，簡(jiǎn)單快捷地為他們的生產(chǎn)過程創(chuàng)建高性能的過程窗口。無論是簡(jiǎn)單的單機(jī)人機(jī)界面（HMI），還是復(fù)雜的多節(jié)點(diǎn)、多現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)（SCADA），iFIX都可以方便地滿足各種應(yīng)用類型和應(yīng)用規(guī)模的需要。iFIX靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)意味著：iFIX不但可以滿足當(dāng)前系統(tǒng)應(yīng)用的需要，還可以在將來需要的時(shí)候隨時(shí)方便地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)規(guī)模，從而使用戶獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)時(shí)工業(yè)控制軟件包iFIX1.iFIX基本結(jié)構(gòu)iFIX的基本結(jié)構(gòu)如圖8-3所示。（1）過程硬件設(shè)備iFIX軟件用于連接工廠中的儀表，它們使用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來自現(xiàn)場(chǎng)PLC中的數(shù)據(jù)寄存器或另外一些輸入/輸出設(shè)備（如模擬量輸入等）。（2）輸入/輸出動(dòng)程序I/O驅(qū)動(dòng)器也稱為輪詢?nèi)蝿?wù)，作為iFIX和PLC之間的接口，其功能是不斷地從輸入設(shè)備讀數(shù)據(jù)并送到對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序映象表的地址里，同時(shí)讀輸出驅(qū)動(dòng)程序映象表數(shù)據(jù)并送到相應(yīng)的輸出設(shè)備。（3）驅(qū)動(dòng)程序映象表（DIT）可以把它看成是內(nèi)存中的一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域，被劃分為許多“郵箱”，由輸入輸出驅(qū)動(dòng)程序創(chuàng)建和維護(hù)，其中每個(gè)郵箱稱為一個(gè)記錄，每個(gè)記錄可以裝一個(gè)或連續(xù)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)程序根據(jù)用戶設(shè)置的通信參數(shù)及輪詢時(shí)間等信息創(chuàng)建和維護(hù)驅(qū)動(dòng)程序映象表。通過訪問驅(qū)動(dòng)程序映象表，iFIX可以向操作員顯示接收的數(shù)據(jù)。然而，在訪問數(shù)據(jù)之前，iFIX需要有一個(gè)地方來保存得到的信息。這就需要建立一個(gè)過程數(shù)據(jù)庫(kù)。

實(shí)時(shí)工業(yè)控制軟件包iFIX（4）過程數(shù)據(jù)庫(kù)（PDB）它是iFIX的核心，由流程控制邏輯回路組成。描述形式是塊（Block）和鏈（Chain）。一個(gè)塊是一組被編碼能實(shí)現(xiàn)具體任務(wù)的控指令。個(gè)鏈?zhǔn)且淮B接在一起能創(chuàng)建控制回路的“塊”序列，在iFiX中創(chuàng)建塊可通過iFIX提供的數(shù)據(jù)庫(kù)建立程序功能模塊（DatabaseBuilder）來實(shí)現(xiàn)。用戶要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的塊，必輸入塊名，規(guī)定塊接收值來源，塊輸出值去向，報(bào)警優(yōu)先權(quán)，對(duì)臨界值或一股數(shù)據(jù)值的改變?cè)鯓臃磻?yīng)等來完成一個(gè)塊的創(chuàng)建過程。然后，把創(chuàng)建的塊連接起來構(gòu)成鏈，每個(gè)鏈實(shí)現(xiàn)流程規(guī)定的操作。創(chuàng)建鏈之后，SAC程序就會(huì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)處理每個(gè)塊里的指令。假如想從輸入輸出設(shè)備讀數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算后寫回到該輸入輸出設(shè)備，則執(zhí)行這一策略的鏈可以是模擬輸入塊（AI）一計(jì)算塊（CA）一模擬輸出塊（AO）。（5）掃描，報(bào)警、控制程序（SAC）SAC是一個(gè)運(yùn)行在SCADA（數(shù)據(jù)采集監(jiān)控節(jié)點(diǎn)）節(jié)點(diǎn)上的系統(tǒng)任務(wù)。它功能包括從驅(qū)動(dòng)程序映象表中讀數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理并傳送到過程數(shù)據(jù)庫(kù)中。（6）內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)訪問軟件從本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)讀數(shù)據(jù)，并把它們傳送到需要的應(yīng)用當(dāng)中，當(dāng)然，數(shù)據(jù)也可以被寫回過程硬件。它包括操作員顯示，數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)識(shí)信息及數(shù)據(jù)流等內(nèi)容?？傊?，I/O里動(dòng)程序，SAC程序、過程數(shù)據(jù)庫(kù)組成了iFIX軟件的數(shù)據(jù)采集和管理功能。一個(gè)SCADA節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)有過程數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行輸入輸出驅(qū)動(dòng)程序和SCADA程序的單元。在此基礎(chǔ)上iFIX實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面集成，它是iFIX系列軟件的核心內(nèi)容，主要包括監(jiān)視、報(bào)警、控制、保存和歸檔數(shù)據(jù)生成和打印報(bào)表以及繪圖和視點(diǎn)創(chuàng)建數(shù)據(jù)的諸多顯示形式等內(nèi)容。

實(shí)時(shí)工業(yè)控制軟件包iFIX2.主要功能（1）數(shù)據(jù)采集和控制功能：FIXDMACS提供了一個(gè)幫助監(jiān)控生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)可以以文本，模擬量或數(shù)字量的形式從控制現(xiàn)場(chǎng)采集得到，通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的操作實(shí)現(xiàn)監(jiān)視或控制功能。（2）統(tǒng)計(jì)過程控制：統(tǒng)計(jì)選項(xiàng)提供圖表和基于實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)的報(bào)警功能，操作員可以監(jiān)視和調(diào)整生產(chǎn)過程。（3）圖像化組態(tài)：FIXDMACS允許使用圖形化的組態(tài)方式進(jìn)行系統(tǒng)控制配置而不需編程，容易開發(fā)和維護(hù)應(yīng)用系統(tǒng)。（4）報(bào)警與報(bào)警管理：FIXDMACS對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)視并對(duì)潛在的問題環(huán)節(jié)進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。使用者可通過報(bào)警組態(tài)定義所需的報(bào)警上下限值。報(bào)警信息可由畫面或打印機(jī)輸出，并形成報(bào)警文件予以存儲(chǔ)，并自動(dòng)記錄操作信息。FIXDMACS的操作員畫面為生產(chǎn)過程提供了快速，直觀的分析工具。據(jù)此，操作員可以很快進(jìn)行確認(rèn)、分析和判別報(bào)警，進(jìn)行需要的過程調(diào)整操作，并可直接從計(jì)算機(jī)上根據(jù)圖像監(jiān)視調(diào)整結(jié)果。（5）歷史趨勢(shì)：FIXDMACS提供的歷史數(shù)據(jù)和趨勢(shì)顯示功能可供進(jìn)行離線分析過程數(shù)據(jù)之用。歷史趨勢(shì)顯示功能可用曲線方式表示各種趨勢(shì)，并可表現(xiàn)不同變量之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。由歷史數(shù)據(jù)形成的歷史文件也可被輸出到其它的管理程序中，以便進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)分析。（6）安全保護(hù)：FIXDMACS提供了用戶操作的安全功能，使之能夠控制對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用和數(shù)據(jù)的訪問。用戶可被定義為獨(dú)立特權(quán)和組特權(quán)，系統(tǒng)同時(shí)自動(dòng)生成跟蹤文件。（7）交叉平臺(tái)集成功能：FIXDMACSForwindows可以很容易地與FIXDMACS的DOS，OS/2，VMS版本連接在一起，由FIXDMACS采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可被連接到同一網(wǎng)絡(luò)中的所有平臺(tái)共享。這種靈活性使用戶可兼顧考慮不同的操作系統(tǒng)的成本和相應(yīng)功能，選擇其中所需功能進(jìn)行最優(yōu)混合組態(tài)，取得最佳效果。在FIXDMACSGUI上生成的數(shù)據(jù)庫(kù)、操作員畫面和歷史文件能夠在不同的操作平臺(tái)（windows，OS/2，VMS）之間實(shí)現(xiàn)傳遞和共享，從而大大簡(jiǎn)化了多個(gè)操作系統(tǒng)共存時(shí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。（8）分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理：FIXDMACS可根據(jù)應(yīng)用需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到需要這些數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)機(jī)上。這樣，在網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，不需要數(shù)據(jù)庫(kù)的拷貝，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量減至最少，并確保當(dāng)前數(shù)據(jù)就是用于決策分析的所需數(shù)據(jù)。FIXDMACS的分布式結(jié)構(gòu)還允許在不停機(jī)的情況下方便地?cái)U(kuò)充系統(tǒng)配置。

實(shí)時(shí)工業(yè)控制軟件包iFIX3.主要接口（1）圖形化用戶接口：FIXDMACS提供了一個(gè)直觀的基于對(duì)象的圖形化用戶接口（GUI）。它使用戶能用圖標(biāo)（icon）和對(duì)話框設(shè)置整個(gè)系統(tǒng)。它還簡(jiǎn)化了圖形開發(fā)過程。為了更快地建立畫面，可以定義其中的某些動(dòng)態(tài)待性，生成所需畫面形狀。畫面中的對(duì)象可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、填充、顏色、尺寸大小的變化操作。報(bào)警、趨勢(shì)曲線等都已被事先定義，應(yīng)用時(shí)可根據(jù)內(nèi)容需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)連接。這樣，可大大減少圖形開發(fā)的時(shí)間。GUI還擁有一個(gè)表示常用設(shè)備對(duì)象的字符集，供生成所需畫面時(shí)調(diào)用。（2）通信接口：FIXDMACS提供了一個(gè)通用的接口以便同多種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（包括PLC）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通信，以適合不同硬件設(shè)備組合的連接需要。（3）用于報(bào)表的DDE接口：通過一個(gè)雙向的DDE接口，F(xiàn)IXDMACS數(shù)據(jù)庫(kù)的過程數(shù)據(jù)可以被任何其它的與DDE兼容的應(yīng)用程序（如MicrosoftExcel）所共享。這樣，便于用戶采用最適用的電子表格或字處理軟件來生成圖形及報(bào)表。（4）實(shí)時(shí)SQL接口：該接口允許FIXDMACS與符合SQL標(biāo)準(zhǔn)的其它關(guān)系數(shù)據(jù)之間進(jìn)行雙向和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)互訪。（5）可編程接口：該接口允許用戶使用自己用C語(yǔ)言編寫的程序訪問FIXDMACS的過程數(shù)據(jù)庫(kù)和各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)值的分析和進(jìn)行最佳獲取控制。以FIXDMACS為代表的Intellution控制軟件系列已在國(guó)外大量安裝并成功地應(yīng)用，國(guó)內(nèi)企業(yè)也在引入使用并取得了較好的效果。

MCGS組態(tài)軟件MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）是昆侖通態(tài)計(jì)算機(jī)研究所開發(fā)的一套基于Widows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，為用戶提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。支持國(guó)內(nèi)外眾多數(shù)據(jù)采集與輸出設(shè)備，已經(jīng)在石油、電力、化工等多種工程領(lǐng)域獲得成功應(yīng)用。1.MCGS組態(tài)軟件組成部分由MCGS組態(tài)軟件生成的用戶應(yīng)用系統(tǒng)，由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)，完成不同的工作，具有不同的特性，如圖8-4所示。

MCGS組態(tài)軟件（1）主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。（2）設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備；注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。（3）用戶窗口：主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，如系統(tǒng)流程圖、曲線圖、動(dòng)畫等。（4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是工程各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連成有機(jī)的整體。主要完成定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。（5）運(yùn)行策略：主要完成工程運(yùn)行流程的控制，如編寫控制程序、選用各種功能構(gòu)件等。

MCGS組態(tài)軟件2.MCGS主要功能及特性與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比，MCGS組態(tài)軟件具有以下特點(diǎn)：（1）全中文、可視化、面向窗口的組態(tài)開發(fā)界面，真正的32位程序，支持多任務(wù)、多線程，可運(yùn)行于MicrosoftWindows95/98/Me/NT/2000等多種操作系統(tǒng)；龐大的標(biāo)準(zhǔn)圖形庫(kù)，完備的繪圖工具集以及豐富的多媒體支持，能夠快速地開發(fā)出集圖像、聲音、動(dòng)畫等于一體的漂亮、生動(dòng)的工程畫面；全新的ActiveX動(dòng)畫構(gòu)件，包括存盤數(shù)據(jù)處理、條件曲線、計(jì)劃曲線、相對(duì)曲線、通用棒圖等，能夠更方便、靈活地處理、顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)。支持目前絕大多數(shù)硬件設(shè)備，同時(shí)可以方便地定制各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)；此外，獨(dú)特的組態(tài)環(huán)境調(diào)試功能與靈活的設(shè)備操作命令，使硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)間的配合天衣無縫。簡(jiǎn)單易學(xué)的類Basic腳本語(yǔ)言與豐富的MCGS策略構(gòu)件，使開發(fā)復(fù)雜的流程控制系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)單。（2）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以各種方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，使管理人員能夠在第一時(shí)間獲得有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)情況的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。方便的報(bào)警設(shè)置、豐富的報(bào)警類型、報(bào)警存貯與應(yīng)答、實(shí)時(shí)打印報(bào)警報(bào)表以及靈活的報(bào)警處理函數(shù)。（3）MCGS提供了一套完善的安全機(jī)制，用戶能夠自由設(shè)定菜單、按鈕及退出系統(tǒng)的操作權(quán)限。此外，MCGS還提供了工程密碼、鎖定軟件狗、工程運(yùn)行期限等功能，以保護(hù)組態(tài)開發(fā)者的成果。強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持TCP/IP、Modem、RS485/422/232等多種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。良好的可擴(kuò)充性，可通過OPC、DDE、ODBC、ActiveX等機(jī)制，方便地?cái)U(kuò)展MCGS組態(tài)軟件的功能，并與其他組態(tài)軟件、MIS系統(tǒng)或自行開發(fā)的軟件連接。使用MCGS網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件，能夠方便地實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理與企業(yè)管理的集成。在整個(gè)企業(yè)范圍內(nèi)，使用IE瀏覽器就可以方便地瀏覽到實(shí)時(shí)和歷史的生產(chǎn)信息。（4）MCGS網(wǎng)絡(luò)版提供了先進(jìn)的下位機(jī)—服務(wù)器—客戶端三層結(jié)構(gòu)體系，所有的控制信息與數(shù)據(jù)信息都在其中間層——服務(wù)器上統(tǒng)一管理、分配。由此，對(duì)于維護(hù)人員，系統(tǒng)的維護(hù)更加簡(jiǎn)單、有效，信息的提供方式更為一致；對(duì)于企業(yè)管理人員，可以更方便地得到最全面、及時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)信息。

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WinCCExplorer集合了操作單用戶或者多用戶系所有必要的數(shù)據(jù)。充許用戶使用很少的操作就可以查看WinCC應(yīng)用及其數(shù)據(jù)，從外觀和操作來看，WinCCExplorer類似于Windows中的資源管理器。WinCC采用模塊化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，為過程數(shù)據(jù)的可視化、報(bào)表、采集和歸檔以及為用戶自由定義應(yīng)用程序的協(xié)調(diào)集成提供了系統(tǒng)模塊。這些功能模塊分為基本功能與擴(kuò)展功能。其中擴(kuò)展功能又分為WinCC選件與WinCC附件WinCC組態(tài)軟件,,

（1）WinCC基本功能1）變量管理器。變量管理器（TagManagement）用于管理WinCC項(xiàng)目中所有的變量和通信驅(qū)動(dòng)程序。2）圖形編輯器。圖形編輯器（GraphicDesigner）用于創(chuàng)建過程畫面，是HMI系統(tǒng)的重要部分。3）變量記錄。變量記錄（TagLogging）用于組態(tài)和管理過程值歸檔。4）報(bào)警記錄。報(bào)警記錄（AlarmLogging）負(fù)責(zé)采集和歸檔報(bào)警消息。5）報(bào)表編輯器。報(bào)表編輯器（ReportDesigner）負(fù)責(zé)報(bào)表布局的組態(tài)與報(bào)表的打印工作。6）全局腳本。全局腳本（GlobalScript）允許工程設(shè)計(jì)人員根據(jù)項(xiàng)目要求編寫全局腳本，WinCC提供兩種腳本：ANSI-C和Vbscript7）文本庫(kù)。文本庫(kù)（TextLibrary）用于編輯不同語(yǔ)言版本下的文本消息。8）用戶管理器。用戶管理器（UserAdministrator）用來分配、管理和監(jiān)控用戶對(duì)WinCC組態(tài)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)的訪問權(quán)限。9）交互引用。交互引用（Cross-reference）負(fù)責(zé)檢索在畫面、函數(shù)、歸檔和消息中所使用的變量、函數(shù)、OLE對(duì)象和ActiveX控件等。

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（2）WinCC擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能用于對(duì)WinCC基本軟件功能的擴(kuò)展，能夠滿足用戶的特殊需求。WnCC擴(kuò)展功能分為以下8類：1）可擴(kuò)展工廠組態(tài)的選件①WinCC/Server：用來將一個(gè)單用戶解決方案擴(kuò)展成一種最多有12個(gè)WinCC服務(wù)器和每個(gè)服務(wù)器有32個(gè)客戶機(jī)的功能強(qiáng)大的（分布式）客戶機(jī)服務(wù)器系統(tǒng)。②WinCC/CentralArchiveServer（CAS中央歸檔服務(wù)器）：基于微軟MicrosoftSQLServer2005專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)?？蓴U(kuò)展至最多120000個(gè)歸檔變量的集中過程數(shù)據(jù)歸檔。③WinCC/WebNavigator：可以通過互聯(lián)網(wǎng)或者公司的企業(yè)網(wǎng)或者LAN實(shí)現(xiàn)工廠的可視化，并對(duì)工廠進(jìn)行操作，而無需改變WinCC項(xiàng)目。使用ThinClient（瘦客戶機(jī)）解決方案，還可以穩(wěn)定地連接本地設(shè)備和移動(dòng)客戶端。④WinCC/遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)：通過WAN（廣域網(wǎng)）靈活地將配備有SIMATIC自動(dòng)化組件的遠(yuǎn)程終端設(shè)備集成到整個(gè)工廠的集中過程可視化系統(tǒng)。2）提高系統(tǒng)可用性的選件①WinCC/Redundancy：并行運(yùn)行兩個(gè)單站系統(tǒng)或服務(wù)器，確保兩個(gè)單站系統(tǒng)或服務(wù)器應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)一致性，如果發(fā)生故障，客戶機(jī)可以自動(dòng)切換到未受損的單站系統(tǒng)或服務(wù)器。②WinCC/ProAgent：為過程可視化系統(tǒng)增加診斷能力。ProAgent完全集成在SIMATIC診斷系統(tǒng)中，并針對(duì)SIMATICS7-300和S7-400進(jìn)行了優(yōu)化。③SIMATIC維護(hù)站：對(duì)來自工廠自動(dòng)化系統(tǒng)的維護(hù)信息進(jìn)行可視化。從控制器到網(wǎng)絡(luò)組件，乃至開關(guān)、保護(hù)和控制設(shè)備及驅(qū)動(dòng)器。WinCC組態(tài)軟件,,

3）工廠智能選件①WinCC/DataMonitor：通過具有互聯(lián)網(wǎng)能力的標(biāo)準(zhǔn)工具，在任何辦公PC上顯示和評(píng)估當(dāng)前的過程狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)。②WinCC/連通性軟件包和WinCC/連通站：用于通過OPCHAD或者OLE-DB訪問WinCC歸檔系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)，以及通過OPCA&E傳輸確認(rèn)消息。③WinCC/IndustrialDataBridge工業(yè)數(shù)據(jù)橋：通過OLE-DB和OPCDA利用可配置的標(biāo)準(zhǔn)軟件鏈接到外部數(shù)據(jù)摩、辦公應(yīng)用程序和IT系統(tǒng)。④WinCC/DowntimeMonitor停機(jī)監(jiān)視用于檢測(cè)和分析面向機(jī)器或者面向生產(chǎn)線的生產(chǎn)設(shè)施，以便提高工廠的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)。4）SCADA擴(kuò)展選件①WinCC用戶歸檔：允許應(yīng)用用戶歸檔，其中相關(guān)的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)記錄中。WinCC及其自動(dòng)化伙伴（例如SIMATICS7PLC）可以訪問這些數(shù)據(jù)記錄，并進(jìn)行相互之間的數(shù)據(jù)交。實(shí)現(xiàn)諸如配方之類的功能。②WinCC/CalendarScheduler日歷調(diào)度及事件提醒：通過采用類似MicrosoftOutlook中的日歷調(diào)度的方式擴(kuò)展WinCC基本系統(tǒng)的人機(jī)交互功能，如基于日歷實(shí)現(xiàn)變量賦值或執(zhí)行腳本動(dòng)作、通過件發(fā)送報(bào)息等。5）能源管理選件①用于WmCC的SIMATICpowerrate是一個(gè)確保從供電到負(fù)載實(shí)現(xiàn)透明能耗的WinCC選件，軟件會(huì)持續(xù)采集、歸檔電能數(shù)據(jù)，并進(jìn)行進(jìn)一步的處理。②WinCC/B.Data：WinCC/B.Data使用戶可以在控制、規(guī)劃和電能購(gòu)買方面實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)行能源管理。

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6）跟蹤和確認(rèn)選件①WinCC/Audit：用于監(jiān)視記錄操作員在運(yùn)行系統(tǒng)中的操作，以及在Audittrails和ProjectVersioning的幫助下記錄項(xiàng)目在工程組態(tài)階段的變化。②WinCC/ChangeControl是WinCC/Audit的子集，用于在工程組態(tài)期間跟蹤WinCC項(xiàng)目的變化，包括文檔管理和項(xiàng)目版本記錄。③SIMATICLogon：用于中央、交叉工廠用戶的管理，集成在Windows用戶管理系統(tǒng)中，為管理員和用戶等級(jí)提供了多種安全機(jī)制。隨WinCCv7SIMATICLogon一起啟動(dòng)，是WinCC基本軟件的一部分。7）批處理選件SIMATICBATCHforWinCC：為在過程工業(yè)上實(shí)現(xiàn)批處理提供了一個(gè)解決方案。SIMATICBATCHforWinCC作為捆綁軟件提供，其中包括SIMATICBATCH和WinCC組件8）系統(tǒng)擴(kuò)展選件①WinCC/Industrial：使用ActiveX技術(shù)進(jìn)行過程可視化。通過組態(tài)向?qū)Э梢暂p松地生成自己的控件。②WinCC/ODK（開放式開發(fā)套件）：描述了可以用于訪問組態(tài)和運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和功能的開放式編程接口

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2.WinCC的性能特點(diǎn)（1）創(chuàng)新軟件技術(shù)的使用WiCC基于最新反戰(zhàn)的軟件技術(shù)，與Microsoft的密切合作保證用戶能獲得將來不斷創(chuàng)新的技術(shù)。（2）包括所有SCADA功能在內(nèi)的客戶機(jī)服務(wù)器系統(tǒng)即使最基本的WinCC系統(tǒng)仍能提供生成可視化任務(wù)的組件和函數(shù)，生成畫面、腳本、報(bào)警、趨勢(shì)和報(bào)表的編器由最基本的WinCC系統(tǒng)組件建立。其中基本系統(tǒng)中的歷史數(shù)據(jù)歸檔以較高的壓縮比進(jìn)行長(zhǎng)期數(shù)據(jù)歸檔，并具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和備份功能。（3）便捷高效的組態(tài)系統(tǒng)WinCC是一個(gè)模塊化的自動(dòng)化組件，支持大范圍的組態(tài)可能性，從單用戶系統(tǒng)和客戶機(jī)服務(wù)器系統(tǒng)到具有多臺(tái)服務(wù)器的冗余分布式系統(tǒng)。（4）全新的選件和附加件基于開放式編程接口，已開發(fā)眾多WinCC選件（由西門子A&D開發(fā)）和WinCC附加件（由西門子內(nèi)部和外部合作伙件開發(fā)）。如WinCC/webNavigator、WinCCCAS（中央歸檔服務(wù)器）和工智能組件Wincc/DataMonitor、WinCC/ConnectivityPack、WinCC/IndustrialDataBridge等。（5）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的使用WinCC使用MicrosoftSQLServer作為歷史數(shù)據(jù)歸檔，可以使用ODBC、DAO、OLEDB和ADO方便地訪問歸檔數(shù)據(jù)，WinCC可以用MicrosoftExcel打開已保存的歸檔數(shù)據(jù)。（6）強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)接口WinCC提供了ActiveX、DDE、OLE、OPC服務(wù)器和客戶機(jī)等接口或控件，可以很方便地與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)。（7）使用方便的腳本語(yǔ)言WinCC支持ANSI-C和VisualBasic兩種腳本語(yǔ)言。整個(gè)WinCC系統(tǒng)通過完整和豐富的編程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了雙向的開放性。

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（8）開放的API編程接口開放的API編程接口可以訪問WinCC的模塊。所有的WinCC模塊都有一個(gè)開放的C編程接口（C-API），即可以在用戶程序中集成WinCC的部分功能。（9）在線向?qū)ЫM態(tài)WinCC提供了大量的向?qū)砗?jiǎn)化組態(tài)工作。在調(diào)試階段還可以進(jìn)行在線修改。（10）可選擇語(yǔ)言的組態(tài)軟件和在線語(yǔ)言切換WinCC軟件是基于多語(yǔ)言設(shè)計(jì)的。即可以在英語(yǔ)、德語(yǔ)、法語(yǔ)以及其他眾多的亞洲語(yǔ)言之間進(jìn)行選擇，也可以在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)選擇所需要的語(yǔ)言。（11）提供所有主要PLC系統(tǒng)、TDC系統(tǒng)的通信通道作為標(biāo)準(zhǔn)，WinCC支持所有連接SIMATICS5/S7/FM458/TDC控制器的通信通道，還包括PROFIBUSDP、DDE和OPC等非特定控制的通信通道。此外更廣泛的通信通道可以由選件和附加件提供（12）與基于PC的控制器SIMATICWinAC的緊密接口軟插槽PLC和操作、監(jiān)控系統(tǒng)在一臺(tái)PC上相結(jié)合無疑是一個(gè)面向未來的概念，在此前提下，WinCC和WINCCAC實(shí)現(xiàn)了西門子公司基于PC的強(qiáng)大的自動(dòng)化解決方案。（13）SIMATICPCS7過程控制系統(tǒng)中的SCADA部件SIMATICPCS7是西門子的DCS系統(tǒng)?；谶^程自動(dòng)化。從傳感器、執(zhí)行器到控制器，再到上位機(jī)，自下而上形成完整的TIA（全集成自動(dòng)化）架構(gòu)。PCS7并不簡(jiǎn)單地等同于Step7＋WinCC，PCS7主要由Step7、CFC、SFC、SimaticNet、WinCC、PDM等件和高端S7-400CPU等硬件組成。可見WinCC是組成SIMATICPCS7重要的SCADA部件。WinCC組態(tài)軟件,,

（14）全集成自動(dòng)化的部件全集成自動(dòng)化（TotallyIntegratedAutomation，TIA）集成了西門子公司的自動(dòng)化系統(tǒng)軟硬件產(chǎn)品，統(tǒng)一歸在SIMATIC商標(biāo)之下。包括SIMATICManeger、SIMATICPLC、SIMATICHMI、SIMATICNET、SIMATICI/O。它們均稱為TIA部件或組件，WinCC是西門子人機(jī)交互SIMATICHMI部件中產(chǎn)品之一。它可與屬于SIMATIC產(chǎn)品家族的其他部件無縫結(jié)合協(xié)調(diào)工作。同時(shí)也支持其他廠商的自動(dòng)化系統(tǒng)。西門子DCS系統(tǒng)PCS7過程可視化使用標(biāo)準(zhǔn)的SIMATICHMI部件，因此WinCC是PCS7操作員站的重要組成部分。（15）集成到MES和ERP通過標(biāo)準(zhǔn)化接口，WinCC可與其他IT解決方案交換數(shù)據(jù)。這超越了自動(dòng)化控制過程，將范圍擴(kuò)展到工廠監(jiān)控級(jí)，為公司管理MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）和ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）提供管理數(shù)據(jù)。

常用組態(tài)軟件基礎(chǔ)組態(tài)軟件概述項(xiàng)目案例組態(tài)軟件應(yīng)用被控對(duì)象的分析與描述

步進(jìn)梁加熱爐是鋼鐵行業(yè)重要環(huán)節(jié)，主要完成將坯料加熱到軋制溫度，加熱爐在實(shí)際運(yùn)行過程中主要包括以下幾個(gè)部分：燃燒控制、運(yùn)動(dòng)控制、汽化冷卻。其中關(guān)鍵技術(shù)是燃燒控制部分，包括兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)、一臺(tái)助燃風(fēng)機(jī)，以及若干調(diào)節(jié)閥，通過閥門、風(fēng)機(jī)之間配合，控制整個(gè)燃燒系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖8-5所示。燃控系統(tǒng)采用西門子S7-1500系列可編程控制器作為控制核心，輔以WinCC作為人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過程監(jiān)控。采用兩個(gè)ET200從站，分別接收加熱段和均熱段的檢測(cè)、控制信號(hào)。接收信息主要有：加熱爐爐溫信息、煤氣管道壓力、空氣管道壓力、煤氣流量、空氣流量等?？刂菩盘?hào)則包括：煤氣流量調(diào)節(jié)信號(hào)和空氣流量調(diào)節(jié)信號(hào)。監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)使用WinCC組態(tài)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控程序，根據(jù)項(xiàng)目對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，監(jiān)控界面的總體框圖如圖8-6所示。經(jīng)過設(shè)計(jì)，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)組成如圖8-7所示。監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)

主界面包括整個(gè)控制系統(tǒng)，在這里可以看到整個(gè)燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，觀察到各個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，會(huì)有實(shí)時(shí)報(bào)警信息彈出。監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)

子界面如圖8-8所示，可以看到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)控界面，同時(shí)可以對(duì)一些設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，例如：汽化冷卻系統(tǒng)的給水泵、循環(huán)泵等。監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)

面來介紹如何使用WinCC實(shí)現(xiàn)步進(jìn)梁加熱爐數(shù)據(jù)采集與管理。以實(shí)際工程項(xiàng)目為例，打開WinCC項(xiàng)目管理器，項(xiàng)目工程名為L(zhǎng)GBC1#FUR，按照既定程序操作。1.定義畫面在圖形編輯器中，新建以下畫面：電氣主界面、加熱爐本體畫面、汽化冷卻畫面、歷史趨勢(shì)畫面、消息報(bào)警畫面、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)畫面等，如圖8-9所示。

監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)

電氣主畫面如圖8-10所示。監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)

加熱爐本體畫面