《组态软件》讲义

1、课程名称:组态软件 (专业课)组态软件是一门专业性、趣味性、实践性、应用性较强的课程教学中两条穿插的辅线（选择国产的三维力控与德国Siemens Wincc的原因）2.实际的工程： . 总政歌剧团HMI（Schneider Magelis） . 珠江源大剧院计算机上位组态和HMI （Schneider Monitor Pro 7与Magelis） . 哈萨克斯坦22Ton/h铝锭铸造机上位组态和HMI （Siemens Wincc 与Wincc flexible） .西北铁合金厂某电炉烟气净化监控系统（Wincc） .金川公司阴极铜包装称重计量与喷码贴标管理系统 （VB、SQL SERVER

2、2000） 北京航天航空大学出版社西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团 编出版时间：2004年05月 机械工业出版社 刘华波编出版时间： 2009-7-1 系统地介绍了SIEMENS HMI/SCADA软件的主要功能及其组态方法 本书由浅入深介绍西门子公司的组态软件WinCC，注重示例，强调应用。 学习好组态软件可以给我们以后的学习和工作带来有益的帮助1. PLC课程、综合训练和毕业设计 （同学们可以看看今年大四的毕业设计题目）2. 可以直接接手一个实际工程的上位组态的工作 （同学们可以看看力控的Demo程序） 注意：使用宽屏时需设置桌面居中及合适的分 辨率，在实际工程中也是一个需要注意的问

3、题成绩的标准两种获得学分的方法：1、出勤+作业+上机考试 出勤缺勤次数不可以达到3次 作业应该交其 上机考试(一次入门练习,一次综合测评）2、直接向老师提出申请 以自学为主，老师答疑为辅 .o . . o / 让我们首先从实践入手学习力控的入门教程（有一句话，说得很有道理）1. 点击F1 打开帮助2. 快速指南（同学们自学时有用的工具，除了计算机及和PDF格式的电子说明书，还有老师、周围同学、图书馆、互联网） 例如使用花刺代理及CSDN的实例3. 第四章：组态工程的步骤工程(入门程序)要完成的目标1. 创建一幅工艺流程图，图中包括一个油罐，一 个进油控制阀 门和出油控制阀门，全部使用电磁阀带动

4、气缸阀。2. 阀门根据开关状态而变色，开时为绿色，关时为红色。3. 创建实时数据库，并与SIMULATOR进行数据连接，完成一 幅工艺流程图的动态数据及动态棒图显示。4. 用两个按钮实现启动和停止，启动和停止逻辑程序的运行。三种不同的入门程序1. 力控里直接由内部仿真器驱动的，由于通道值自动变化而驱动动画的程序 (网上下载的入门视频教程)2.力控入门程序里出现了脚本控制阀门动作3. 老师做得直接由脚本驱动动画的程序关于综合测评题目动画制作：水罐1、水罐2有填充属性，水泵、调节阀、出水阀要求有开关的状态显示，管道需要有流动属性脚本制作：自己建立数据变量，使水罐1、水罐2的液位在一定范围内合理变化

5、；水泵在水罐1的液位到一定高度后，应关闭，出水阀在水罐2的液位低于一定高度后，应关闭，调节阀在水罐1大于一定高度以及水罐2小于一定高度时才允许打开。报警：水罐1、水罐2高于一定高度或低于一定高度时，应当报警曲线制作：要求绘制水罐1、水罐2的历史及实时曲线画面制作要求：要求制作开机界面、主界面、报警界面、趋势界面，并且不同画面之间可以相互跳转。在满足以上要求的前提下，学生可以自由发挥，这包括权限设置，报表功能等文本提交要求：A4纸，封面要求有课程及学生自己的信息，组态软件课程测评题目，题目分析，制作画面抓图及说明，脚本制作抓图及说明，心得体会或总结。关于组态软件的动画需要澄清的重要概念1.直接由

6、现场的变量驱动的动画2.直接由组态软件内部变量驱动的动画3.由现场信号触发的随内部变量变化的动画 （一个工程实例）关于HMI和组态软件需要澄清的概念1. HMI Human Machine Interface(人机界面)2.相互区别 . 驻留的硬件不同 一张图片与力控Demo . 组态的工具不同 . 工程实例：两张照片 3.Wincc Flexible 兼具两种角色,是一个值得研 究的软件 工程实例：（一段视频与铜包装HMI界面）有关界面设计中菜单及工具栏布局的问题1.传统的组态界面2.力控Demo的组态界面3.一个工程实例中VB菜单栏工具栏设置的方式有关界面设计时的其它问题1.首先要醒目（一

7、个工程实例与色相环）2.界面要标准、统一、规范，符合工业现 场的要求3.提供丰富、合理、准确的信息反馈 4.比例协调、占空比合适（关于黄金分隔）组态软件中鼠标的几种操作方式1. 悬浮2. 单击3. 双击4. 拖动5. 滚动6. 右击部分功能需要鼠标与键盘结合使用组态软件教学必须遵循的脉络绪论监控组态软件的图形界面设计实时数据库报表、报警、趋势、事件监控组态软件的I/O设备驱动网络体系和通信功能监控组态软件与第三方软件的通信方式应用实例监控系统设计关于学习组态软件的几点建议1. 拥有一台配置适中的计算机 （了解硬件、软件系统安装、GHOST、Office、Photoshop、AutoCAD、Pr

8、otel、Proteus、Keil、Step7、HyperSnap、lockdesk、）2. 正确看待操作系统版本和组态软件版本及与其它软件共同安装时出现的问题 （工程实例：Norton与MP7 水厂监控系统）3. 充分利用学校图书馆电子资源（阅览室、中文期刊网）；阅读电脑报，杂志有电气自动化、电脑爱好者、CHIP 新电脑等 (工程实例：去掉桌面图标箭头的实例 Ghost与HP笔记本)关于学习组态软件的几点建议4. 持之以恒加强对英语的学习5. 养成时常记录笔记的习惯6. 科学的备份工程7. 将组态软件当成一个真诚的朋友，不要让自卑或自 满左右你对待朋友的态度8. 组态软件的学习最重要的是学习

9、一种科学的思维方法，使自己具有更合理的“思维惯性”9. 拥有一个平和的心态，努力构建好自己和周围同学、老师的关系，学会幸福的生活，学会享受生活，享受组态软件给我们带来的快乐组态软件的概念描述:组态软件:组态:英文是“ Configuration ”， 组态就是用 应用软件中提供的工具、方法、完成工程 中某一具体任务的过程 (对比兼容PC机)概念1概念2让我们去了解工程中的一个实例(一段视频)概念1: 组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模

10、块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。 概念2: 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具

11、，或开发环境。 让我们到书本绪论的学习中去吧 该控制系统控制对象为定位吊杆37道、灯杆、大幕、吊挂设备若干、调速定位升降台、调速车台、定速微动台、定速车台补平台各4台及乐池、栏杆等 MP7中共建立了1908个TAG分别用以标识设备的行程开关、运动距离以及控制指令等信息同时建立了186个TAG专门为报警服务，提供相应设备的继电器、空气开关、急停开关的状态 在该工程中，共建立了1121个需要在VBA环境中处理的变量，部分变量是对在Server中建立的变量的直接映射，而其余则是中间变量 让我们返回先前对组态概念的提及第1章 绪论1.2 监控组态软件概述1.3 组态软件性能指标1.1 控制系统体系结构

12、的演化与发展1.1 控制系统体系结构的演化与发展 一、传统控制系统（1）气动式电动式基地式仪表（2）单元组合式仪表（3）计算机直接数字控制（DDC）（4）集散控制系统（DCS） （5）现场总线控制系统FCS 二、新型工业控制系统层次结构 监控组态软件概述一、监控组态软件简介（1）对组态软件概念的重新学习（2）组态软件的发展和现状（3）有关组态软件的授权和价格二、组态软件的特点（1）使用简单（2）运行可靠。（3）提供数据采集设备的驱动 程序。（4）提供自动化应用系统所需 的组件。（5）强大的图形设计工具。三、力控ForceControl监控组 态软件简介（1）力控ForceControl集成 环

13、境（2）力控ForceControl组态 软件的基本特点（3）力控产品家族包含的产品（4）力控组态软件产品结构1.3 组态软件性能指标 绪论目录控制系统体系结构的演化与发展一、传统控制系统（1）气动式电动式基地式仪表 50年代前，安装在生产设备现场，仅为具备简单测控功能的基地式气动仪表，信号式封闭的，不能传递给别的系统。 操作人员只能通过生产现场的巡视，了解生产过程的状况（2） 单元组合式仪表不同的系统需要交换信息和传递参数，出现集中控制室。生产现场参数采用统一的模拟信号：气动： 电动：0 10 ma ，0 5V 4 20 ma ，1 5V（3）计算机（微处理器）直接数字控制（DDC）单板机Z

14、80 单片机MCS-51工控机（三总线）AD地址CD控制DD数据STD总线（56条）PC总线(ISA)如：（4）集散控制系统（DCS） 管理功能集中，控制功能分散-分布式控制系统 PCPC1PC2PC3PLCA/DD/AA/DD/AA/DD/ARS232C（5）现场总线控制系统FCS 现场总线控制系统主要特点是控制功能下放到现场服务器PCPC打印机PLC工业以太网工作站现场控制层H1执行器I/OMB+由于PC监控大大降低了系统成本，使得市场空间得到扩大，从远程监控（如防盗报警、江河汛情监视、环境监控、电信线路监控、交通管制与监控、矿井报警等）、数据采集与计量（如居民水电气表的自动抄表、铁道信号

15、采集与记录等）、数据分析（如汽车/机车自动测试、机组/设备参数测试、医疗化验仪器设备实时数据采集、虚拟仪器、生产线产品质量抽检等）到过程控制 。二、新型工业控制系统层次结构 以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它们具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等鲜明优点。 工业控制系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构 (Intouch视频)。 监控层的硬件以工业级的微型计算机和工作站为主，目前更趋向于工业PC机 。 现场总线控制系统软件它包括：现场设备管理软件根据调用设备信息，实现对设备管理 的工具监控软件直接用于生产操作和监视的控制软件 包，功能丰富

16、。仿真软件对系统进行组态、调试、研究的工具维护软件对现场控制系统的软、硬件的运行状态进行监 控、故障诊断等。 工业组态软件都运行在Windows98 / NT / 2000 /XP等操作系统环境下。 工业组态软件的开发工具以C+为主，也有少数开发商使用Delphi或C+ Builder 。1.2 监控组态软件概述一、监控组态软件简介（1）对组态软件概念的重新学习（2）组态软件的发展和现状 世界上第一个把组态软件做为商品进行开发、销售的专业软件公司是英国的Wonderware公司，它于80年代末率先推出第一个商品化监控组态软件Intouch。此后组态软件得到了迅猛的发展。目前世界上的组态软件有几

17、十种之多，国际上较知名的监控组态软件有：GE Fanuc的iFix、Wonderware的Intouch、西门子WinCC、AB的RSview、Schneider的MonitorPro、Citech和LabView等我国：三维 力控（ForceControl） 亚控 组态王(KingView) 昆仑通态 MCGS组态软件的发展趋势及存在的问题1.运行更加稳定，执行效率更高，使用更加容易 2.更好的人机交互 3.能满足客户个性化需求 4.具有很好的开放性 5.获取信息更加便利 6.增强与其他系统的交互操作 （3）有关组态软件的授权和价格是学习中容易忽略的重要问题 主流组态软件的授权 . 几种主要

18、的加密方式(尊重知识产权) . 几种主要的解密方法(尊重自己学习知识的权利) . 关于SQLSERVER和ORACLE 主流组态软件的价格 根据二二年一月一日计算机软件保护条例规定：为了学习和研究软件内含的设计思想和原理，通过安装、显示、传输或者存储软件等方式使用软件的，可以不经软件著作权人许可，不向其支付报酬!（1）使用简单，用户只需编写少量自己所需的控制算法代码，甚至可以不写代码。（2）运行可靠。（3）提供数据采集设备的驱动程序。（4）提供自动化应用系统所需的组件。（5）强大的图形设计工具。二、组态软件的特点 面向方案的HMI/SCADA(human machine interface/s

19、upervisory control and data acquisition)平台软件 复习知识点：人机界面和组态软件的区别自己的定义： 以计算机为基本工具，为实施数据采集、过程监控、生产控制提供了基础平台，它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统，在过程监控中发挥了核心作用，可以帮助企业消除信息孤岛，降低运作成本，提高生产效率，加快市场反应速度。三、力控ForceControl监控组态软件简介(1) 力控ForceControl集成环境开发系统（Draw）： 是一个集成环境，可以创建工程画面，配置各种系统参数，启动力控其它程序组件等。界面运行系统（View）： 界面运行系统用来运行由开

20、发系统Draw创建的画面。实时数据库（DB）：是数据处理的核心，构建分布式应用系统的基础。它负责实时数据处理、历史数据存储、 统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。I/O驱动程序： I/O驱动程序负责力控与I/O设备的通信。它将I/O设备寄存器中的数据读出后，传送到力控的数据库，然后在界面运行系统的画面上动态显示。让我们首先去了解力控的目录结构下的每一个组件吧(2)力控ForceControl组态软件的基本特点1.方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作，大大降低了组态开发的工作量； 2.强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能 3.支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏； 4.强大的ActiveX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性； 5.全新的、灵活的报表设计工具 力控ForceControl组态软件的基本特点6.通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案 7.支持通过PDA掌上终端在Internet实时监控现场的生产数据，支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程力控节点通讯；8.面向国际化的设计，同步