组态软件WINCC及其应用.ppt

组态软件WinCC及其应用 组态软件WinCC及其应用 刘华波 2009.7 组态软件WinCC及其应用 组态软件及其应用是一门专业技术 课，注重于实用性。 教材： 组态软件WinCC及其应用 刘华波 王雪 何文雪 张赟宁 机械工业出版社 组态软件WinCC及其应用 第1章 概述 1.1 组态软件的产生与发展 1.1.1 工业过程控制系统的发展 20世纪纪40年代，多数工业业生产过产过 程处处于手工 操作状态态，人们们主要凭经验经验 、用手工方式去控制 生产过产过 程。如生产过产过 程中的关键键参数靠人工观观察 ，生产过产过 程中的操作也靠人工去执执行，劳动劳动 生产产 率是很低的。 组态软件WinCC及其应用 50年代前后，一些工厂企业业的生产过产过 程实现实现 了仪仪 表化和局部自动动化。此时时，生产过产过 程中的关键键参 数普遍采用基地式仪仪表和部分单单元组组合仪仪表（多 数为为气动仪动仪 表）等进进行显显示；进进入60年代，随着 工业业生产产和电电子技术术的不断发发展，开始大量采用 气动动、电动单电动单 元组组合仪仪表甚至组组装仪仪表对对关键键 参数进进行指示，计计算机控制系统统开始应应用于过过程 控制，实现实现 直接数字控制和设设定值值控制等。 组态软件WinCC及其应用 70年代，随着计计算机的开发发、应应用和普及， 对对全厂或整个工艺艺流程的集中控制成为为可能。 集散控制系统统是把自动动化技术术、计计算机技术术 、通信技术术、故障诊诊断技术术、冗余技术术和图图形显显 示技术术融为为一体的装置 数据通道 控制单元1 控制单元2 多路采集器 网络接口 去上级网 其它系统 操作计算机1组态计算机 组态软件WinCC及其应用 1.1.2 组态软件的产生及发展 在组态软组态软 件出现现之前，大部分用户户是通过过第 三方软软件（如VB、VC、DELPHI、PB甚至C等） 编编写人机交互界面（Human Machine Interface， HMI），这样这样 做存在着开发发周期长长、工作量大、 维护维护 困难难、容易出错错、扩扩展性差等缺点。 世界上第一款组态软组态软 件InTouch在20世纪纪80 年代中期由美国的Wonderware公司开发发。 组态软件WinCC及其应用 组态软组态软 件类类似于“自动动化应应用软软件生成器”， 根据其提供的各种软软件模块块可以积积木式搭建人机 监监控界面，不仅仅提高了自动动化系统统的开发发速度， 也保证证了自动动化应应用的成熟性和可靠性。 组态软件WinCC及其应用 1.1.3 组态软件的定义 组态软组态软 件是一种面向工业业自动动化的通用数据 采集和监监控软软件，即SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）软软件，亦称人机 界面或HMI/MMI（Human Machine Interface/Man Machine Interface）软软件，在国内 通常称为为“组态软组态软 件”。 组态软件WinCC及其应用 组态软组态软 件从总总体结结构上看一般都是由系统统开 发环发环 境（或称组态环组态环 境）与系统统运行环环境两大部 分组组成。系统统开发环发环 境和系统统运行环环境之间间的联联 系纽带纽带 是实时实时 数据库库。 组态环境： 组态生成 应用系统 运行环境： 解释执行 组态结果 实时数据库 ：组态结果 组态软件WinCC及其应用 1.1.4 组态软件的功能 作为为通用的监监控软软件，所有的组态软组态软 件都能 提供对对工业业自动动化系统进统进 行监视监视 、控制、管理和 集成等一系列的功能，同时时也为为用户实现这户实现这 些功 能的组态过组态过 程提供了丰富和易于使用的手段和工 具。 利用组态软组态软 件，可以完成的常见见功能有： （1）读读写不同类类型的PLC、仪仪表、智能模块块和板 卡，采集工业现场业现场 的各种信号，对对工业现场进业现场进 行 监视监视 和控制。 （2）可以以图图形和动动画等直观观形象的方式呈现现工 业现场业现场 信息。 组态软件WinCC及其应用 （3）可以将控制系统统中的紧紧急工况（如报报警等） 及时时通知给给相关人员员，使之及时时掌控自动动化系统统 的运行状况。 （4）可以对对工业现场业现场 的数据进进行逻辑逻辑 运算和数 字运算等处处理，并将结结果返回给给控制系统统。 （5）可以对对从控制系统统得到的以及自身产产生的数 据进进行记录记录 存储储。 （6）可以将工程运行的状况、实时实时 数据、历历史数 据、警告和外部数据库库中的数据以及统计统计 运算结结 果制作成报报表，供运行和管理人员员参考。 组态软件WinCC及其应用 （7）可以提供多种手段让让用户编户编 写自己需要的特 定功能，并与组态软组态软 件集成为为一个整体运行。大 部分组态软组态软 件提供通过过C脚本、VBS脚本或C#等 来完成此功能。 （8）可以为为其它应应用软软件提供数据，也可以接收 数据，从而将不同的系统统关联联和整合在一起。 组态软件WinCC及其应用 （9）多个组态软组态软 件之间间可以互相联联系，提供客户户 端和服务务器架构，通过过网络实现络实现 分布式监监控，实实 现现复杂杂的大系统监统监 控。 （10）可以将控制系统统中的实时实时 信息送入管理信 息系统统，也可以反之，接收来自管理系统统的管理 数据，根据需要干预预生产现场产现场 或过过程。 （11）可以对对工程的运行实现实现 安全级别级别 、用户级户级 别别的管理设设置。 （12）可以开发发面向国际际市场场的，能适应应多种语语 言界面的监监控系统统，实现实现 工程在不同语语言之间间的 自由灵活切换换，是机电电自动动化和系统统工程服务务走 向国际际市场场的有利武器。 （13）可以通过过因特网发发布监监控系统统的数据，实实 现远现远 程监监控。 组态软件WinCC及其应用 1.2 组态软件的特点 1.2.1 组态软件的特点与优势 组态软组态软 件是数据采集与过过程控制的专专用软软件 ，是自动动控制系统监统监 控层层一级级的软软件平台和开发发 环环境，能以灵活多样样的组态组态 方式(而不是编编程方式 )提供良好的用户户开发发界面，其预设预设 的各种软软件模 块块可以非常容易地实现实现 和完成监监控层层的各项项功能 ，并能同时时支持各种硬件厂家的计计算机和I/O产产品 ，与工控计计算机和网络络系统结统结 合，可向控制层层和 管理层层提供软软、硬件的全部接口，进进行系统统集成 。 组态软件WinCC及其应用 1. 功能强大 2. 简单易学 3. 扩展性好 4. 实时多任务 组态软件WinCC及其应用 1.2.2 组态软件的发展趋势 （1）多数组态软组态软 件提供多种数据采集驱动驱动 程序 ，用户户可以进进行配置。 （2）脚本语语言是扩扩充组态组态 系统统功能的重要手段 。 （3）可扩扩展性为为用户户提供了在不改变变原有系统统 的情况下，向系统统内增加新功能的能力。 （4）组态软组态软 件的应应用具有高度的开放性。 （5）与MES和ERP系统紧统紧 密集成。 （6）Internet模式的组态软组态软 件。 （7）发发展与硬件结结合的组态软组态软 件。 组态软件WinCC及其应用 1.2.3 使用组态软件的一般步骤 针对针对 具体的工程应应用，在组态软组态软 件中进进行完整、 严严密的开发发，使组态软组态软 件能够够正常工作，典型的 组态组态 步骤骤如下： （1）将所有I/O点的参数整理齐齐全，并以表格的 形式保存，以便在组态软组态软 件组态组态 和PLC编编程时时使 用。 （2）明确所使用的I/O设备设备 的生产产商、种类类、型 号，使用的通信接口类类型，采用的通信协议协议 ，以 便在定义义I/O设备时设备时 做出正确配置。 组态软件WinCC及其应用 （3）将所有I/O点的I/O标识标识 整理齐齐全，并以表格 的形式保存。I/O标识标识 是唯一确定一个I/O点的关键键 字，组态软组态软 件通过过向I/O设备发设备发 出I/O标识标识 来请请求 其对应对应 的数据。 （4）根据工艺过艺过 程绘绘制、设计设计 画面结结构和画面框 架。 （5）按照第1步统计统计 的参数表格，建立实时实时 数据 库库，正确组态组态 各种变变量参数。 （6）根据第1步和第3步的统计结统计结 果，在实时实时 数据 库库中建立实时实时 数据库变库变 量与I/O点的一一对应对应 关系 ，即定义义数据连连接。 组态软件WinCC及其应用 （7）根据第4步的画面结结构和画面框架组态组态 每一 幅静态态画面。 （8）将操作画面中的图图形对对象与实时实时 数据库变库变 量 建立动动画连连接关系，设设定动动画属性和幅度等。 （9）根据用户户需求，制作历历史趋势趋势 ，报报警显显示以 及开发报发报 表系统统等，之后，还还需加上安全权权限设设 置。 （10）对组态对组态 内容进进行分段和总总体调试调试 ，视调试视调试 情况对组态对组态 的软软件进进行相应应修改。 （11）将全部内容调试调试 完成以后，对对上位组态软组态软 件进进行最后完善，如：加上开机自动动打开监监控画 面，禁止从监监控画面退出等，让让系统统投入正式（ 或试试）运行。 组态软件WinCC及其应用 1.3 当前的组态软件 1、国外组态软组态软 件 （1）InTouch （2）iFIX （3）Citect （4）WinCC （5）RSView32 （6）TraceMode 组态软件WinCC及其应用 2、国内组态软组态软 件 （1）组态组态 王 （2）力控 （3）WebAccess 此外，国内的组态软组态软 件还还有MCGS，Controx（ 开物），易控，杰控（Fame View），世纪纪星以 及紫金桥组态软桥组态软 件等。 组态软件WinCC及其应用 1.4 WinCC概述 SIMATIC WinCC（Windows Control Center， 视窗控制中心），是西门子在自动化领域中的先 进技术和Microsoft的强大功能相结合的产物。它 有各种有效功能用于自动化过程，是用于个人计 算机上的，按价格和性能分级的人机界面和 SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统。可以容易的结合标准和用户 程序生成人机界面，准确的满足实际要求。 组态软件WinCC及其应用 WinCC集成了SCADA、组态、脚本(Script)语 言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作 系统(W1ndows 2000或XP)环境下使用各种通用软 件的功能，它继承了西门子公司的全集成自动化 (TIA)产品的技术先进和无缝集成的特点。 组态软件WinCC及其应用 WinCC运行于个人计算机环境，可以与多种自动 化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、 可视窗口和菜单选项，使用方式灵活，功能齐全 。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据 管理，可形成所需的操作画面、监视画面、控制 画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线 和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、形 象直观的操作环境，不仅缩短了软件设计周期， 而且提高了工作效率。WinCC的另一个特点在于 其整体开放性，它可以方便地与各种软件和用户 程序组合在一起，建立友好的人机界面，满足实 际需要。用户也可将WinCC作为系统扩展的基础 ，通过开放式接口，开发其自身需要的应用系统 。 组态软件WinCC及其应用 WinCC Explorer 系统控制器 . . . 数据管理器 CS 文本库 RT CS 访问保护 RT S7 S5 CS 变量管理过程数据RT CS RT 报警记 录 选项 RT CSCS 图形 RT CS RT 报表设 计器 CS RT 全局脚本 CS RT 变量记录 RT DB DB 1.4.1 WinCC的体系结构 组态软件WinCC及其应用 anzahl () float zae begin if wert 0 begom zae = zae + 1 end end 编程接口 PLC 通讯 Protokolle 报表编辑器 （报表系统） 变量记录 （存档） Ventil geschlossen Klappe zu Motor ein 报警记录 （消息系统） 标准接口 过程可视化 基本功能 组态软件WinCC及其应用 WinCC以开放式的组态接口为基础，开发了大 量的WinCC选件（Options，也称选项，来自于西 门子自动化与驱动集团）和WinCC附件（Add-ons ，来自西门子内部和外部合作伙伴），主要包括以 下部件。 组态软件WinCC及其应用 （1）服务器系统 （2）冗余系统 （3）Web浏览器 （4）用户归档 （5）开放式工具包 （6）WinCC/DatMonitor （7）WinCC/ProAgent （8）WinCC/Connectivity Pack （9）WinCC/IndustrialDataBridge （10）WinCC/IndustrialX （11）SIMATIC WinBDE 组态软件WinCC及其应用 WinCC不是孤立的软件系统，它时刻与以下系统集 成在一起： 与自动化系统的无缝集成 与自动化网络系统的集成 与MES系统的集成 与相应的软硬件系统一起，实现系统级的诊断功 能 WinCC不仅是可以独立使用的HMI/SCADA系统 ，而且是西门子公司众多软件系统的重要组件。比 如，WinCC是西门子公司DCS系统PCS7的人机界 面核心组件，也是电力系统监控软件PowerCC和能 源自动化系统SICAM的重要组成部分。 组态软件WinCC及其应用 1.4.2 WinCC的性能特点 （1）创新软件技术的使用。 （2）包括所有SCADA功能在内的客户机/服务器 系统。 （3）可灵活裁剪，由简单任务扩展到复杂任务。 （4）众多的选件和附件扩展了基本功能。 （5）使用Microsoft SQL Server作为其组态数据 和归档数据的存储数据库。 （6）强大的标准接口（如OLE，ActiveX和OPC ）。 组态软件WinCC及其应用 （7）使用方便的脚本语言。 （8）开放API编程接口可以访问WinCC的模块。 （9）具有向导的简易（在线）组态。 （10）可选择语言的组态软件和在线语言切换。 （11）提供所有主要PLC系统的通讯通道。 （12）与基于PC的控制器SIMATIC WinAC紧密 连接，软PLC/插槽式PLC和操作、监控系统在一 台PC机上相结合无疑是一个面向未来的概念。 组态软件WinCC及其应用 （13）全集成自动化TIA（Totally Integrated Automation）的部件。 （14）SIMATIC PCS7过程控制系统中的SCADA 部件，如SIMATIC PCS7是TIA中的过程控制系 统；PCS7是结合了基于控制器的制造业自动化优 点和基于PC的过程工业自动化优点的过程处理系 统。基于控制器的PCS7对过程可视化使用标准的 SIMATIC部件。 （15）集成到MES和ERP中。 组态软件WinCC及其应用 1.4.3 WinCC的安装 WinCC是运行在IBM-PC兼容计算机上基于 Windows操作系统的组态软件，其安装有一定的硬 件和软件要求。 组态软件WinCC及其应用 在安装WinCC前应先安装Microsoft消息队列 服务（MSMQ）和SQL Server 2000；对于操作系 统和IE浏览器也有一定的要求。 单用户系统应运行在Windows2000 Professional SP2及以上版本、Windows XP Professional上，多用户系统的WinCC服务器推荐 使用Windows 2000 Server SP2或Windows 2000 Advanced Server SP2及以上。 WinCC V6.0要求安装Microsoft Internet Explorer 6.0 SP1及以上版本。 组态软件WinCC及其应用 1.4.4 WinCC的授权 使用WinCC需要安装授权，授权类似一个“ 电子钥匙”，用来保护西门子公司和用户的权益， 没有经过授权的软件是无法使用的。 WinCC基本系统分为完全版和运行版。完全 版包括运行和组态版的授权，运行版仅有WinCC 运行的授权。 组态软件WinCC及其应用 选项 n 选项1 WinCC 软件保护 安装 SI C O M P IP C R I 2 0 S IEM E N S WinCC