监控组态软件

组态软件的概述组态软件的构成力控组态软件的基本使用组态软件的应用实例

PC监控降低了系统成本，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。组态软件概述工业控制系统层次结构

新型的工业控制系统正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。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。管控一体化系统的应用领域

工厂生产的自动化控制与管理

控制生产设备正常有序地运转，为管理部门提供实时生产数据，为决策提供科学依据。应用行业有石油、化工、冶金、煤矿、电力、供水、食品、酿造、造纸、医药、机械等。

管控一体化系统的应用领域楼宇自动化

监控房屋设施的各项设备运转、出入人员、车辆的识别。如门警、电梯运营、消防系统、照明系统、空调系统、（上下水、排污）水泵、备用电力系统等等的自动化管理；管控一体化系统的应用领域无人职守工作站系统

电力系统配电网监控；铁路系统电力系统调度监控及铁路道口、信号监控；地铁、铁路自动收费系统；交通安全监侧；城市供热、供水系统监控和调度；钢铁工业高炉安全监控系统；环境（大气排放、江河汛情）、天文和气象无人检测网络的管理；各种工业锅炉监控保护系统；其它各种需要实时监控的设备。监控组态软件是数据采集与过程控制的专用软件。它是在自动控制系统监控层一级的软件平台，容易实现和完成监控层的各项功能。组态软件运行在Windows98/NT/2000操作系统环境下。其开发工具以C++为主，也有少数开发商使用Delphi或C++Builder。组态软件的概念

“组态”的概念是伴随着DCS的出现才开始被生产过程自动化技术人员所熟悉的。工业组态(Configuration)——模块化任意组合。概念组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它可以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。组态软件实现的功能数据采集、数据管理、过程控制数据采集：将PLC等控制设备中的数据读取到计算机数据管理:画面显示数据数据报警数据保存过程控制：工业组态软件的主要特点：（1）延续性和可扩充性。当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户的需求改变时，可以方便地完成系统的更新与升级。（2）封装性（易学易用）。所有功能用方便用户使用的方法包装起来，用户不需掌握太多的编程语言技术，就能完成一个复杂工程所要求的功能。（3）通用性。根据用户实际情况，利用组态软件提供的底层设备驱动、开放式数据库和画面制作工具等，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、且具有网络功能的工程。不受行业限制。组态软件的优点：

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。监控组态软件的发展背景

监控组态软件是伴随着计算机技术的突飞猛进发展起来的。在20世纪60年代，计算机开始涉足工业过程控制，但在各行业的推广速度较慢。20世纪70年代初期，微处理器的出现，促进了计算机控制技术走向成熟。这一阶段虽然DCS技术市场发展迅速，但软件仍是专用和封闭的。20世纪80年代中后期，随着个人计算机的普及和开放系统概念的推广,基于个人计算机的监控系统开始进入市场，并发展壮大。

监控组态软件的发展历史

国外的组态软件自上世纪八十年代中期出现，八十年代末九十年代初Onspec、Intouch、iFix等开始进入中国。国内的组态软件从九十年代初开始研发，虽然这个时期的组态软件主要是以单机应用为主，功能相对简单，但是已经能够满足当时大部分的监控需要。在组态软件出现之前….九十年代中期以后，随着计算机硬件、操作系统、数据库技术和网络技术的快速发展，组态软件也进入了黄金发展时期，应用范围越来越广泛。国内组态软件在此时开始出现品牌，并逐步取得了部分市场份额。这个时期的组态软件仍然是以单机应用为主，但能通过网络通信实现多台计算机的分工协作，并可解决中等和稍大规模系统的监控。进入二十一世纪以来，组态软件的应用领域得到前所未有的拓展，逐渐突破传统的工业自动化领域，渗透到农业、医疗、交通、市政工程、楼宇、环保、新能源、节能降耗等诸多新兴领域。组态软件具有广阔的发展空间：

很多DCS和PLC厂家主动公开通信协议，加入“PC监控”的阵营。PC监控降低了系统成本，使得市场空间得以扩大。各类智能仪表、调节器和PC-based设备由于增加了公开协议的通信接口，可与组态软件构筑完整的低成本自动化系统。各类嵌入式系统和现场总线的广泛应用，把组态软件推到了自动化系统主力军的位置。组态软件的发展趋势

1、监控组态软件标准化是一个发展趋势；组态软件作为单独行业的出现是历史的必然。

2、现场总线技术的成熟促进了组态软件的应用；

适应“e”时代的要求，能够借鉴更多新的计算机理论支持，将新的技术随时融合进来；

3、能够兼容多种操作系统平台是组态软件的发展方向之一。

4、组态软件在嵌入式整体方案中将发挥更大作用。DCS系统软件中会更加深入的借鉴通用组态软件设计思想。

5、网络的普及会进一步增加对分布式应用的需求数量，为组态软件拓展了更多的应用领域。为了适应各种行业的定制化需求，要求软件的构架在设计上要考虑多种行业的需求，软件的可“伸缩性”强。

6、组态软件在CIMS应用中将起到重要作用。

组态软件的设计思想组态软件的特点：实时多任务、接口开放、使用灵活、功能多样、运行可靠。例如，数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显示及人机对话、实时数据的存储、检索管理、实时通信等多个任务要在同一台计算机上同时运行。组态软件的主要目的：使使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程序的源代码。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)使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来；

(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；

(8)具有与第三方程序的接口，方便数据共享。

组态软件在监控系统中的地位

在一个自动监控系统中，投入运行的监控组态软件是系统的数据收集／处理中心、远程监视中心和数据转发中心，处于运行状态的监控组态软件与各种控制、检测设备(如PLC、智能仪表、DCS等)共同构成快速响应／控制中心(也称为调度中心)。

监控组态软件投入运行后，操作人员可以在它的支持下完成以下任务：

①查看生产现场的实时数据及流程画面。②自动打印各种实时／历史生产报表。③自由浏览各个实时／历史趋势画面。④及时得到并处理各种过程报警和系统报警。⑤在需要时，人为干预生产过程，修改生产过程参数和状态。⑥与管理部门的计算机联网，为管理部门提供生产实时数据。

典型的组态步骤(1)将所有I/O点的参数收集齐全，并填写表格，以备在监控组态软件和PLC上组态时使用。参数一般包括模拟量和开关量信号。(2)搞清楚所使用的I/O设备的生产商、种类、型号，使用的通信接口类型，采用的通信协议，以便在定义I/O设备时做出准确选择。(3)将所有I/O点的I/O标识收集齐全，并填写表格。(4)根据工艺过程绘制、设计画面结构和画面草图。(5)按照第(1)步统计出的表格，建立实时数据库，正确组态各种变量参数。组态步骤(6)根据第(1)步和第(3)步的统计结果,在实时数据库中建立实时数据库变量与I/O点的一一对应关系，即定义数据连接。(7)根据第(4)步的画面结构和画面草图，组态每一幅静态的操作画面(主要是绘图)。(8)将操作画面中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系，规定动画属性和幅度。(9)对组态内容进行分段和总体调试。(10)系统投入运行。组态软件的构成组态软件的数据处理流程组态软件的系统构成

组态软件通过I/O驱动程序从现场I/O设备获得实时数据,对数据进行必要的加工后，一方面以图形方式直观地显示在计算机屏幕上；另一方面按照组态要求和操作人员的指令将控制数据送给I/O设备，对执行机构实施控制或调整控制参数。实时数据库是组态软件的核心和引擎。历史数据的存储与检索、报警处理与存储、数据的运算处理、数据库冗余控制、I/O数据连接都是由实时数据库系统完成的。图形界面系统、I/O驱动程序等组件以实时数据库为核心，通过高效的内部协议相互通信，共享数据。组态软件的数据处理流程1.水泵井水水流3.住户厨房餐厅2.水塔自来水流程1.货运工厂2.仓储3.卖场超市流程组态软件的数据组态软件的数据处理流程

组态软件的系统构成一、组态软件的基本结构

1、系统开发环境由若干个组态程序组成，是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，供系统运行环境运行时使用。

2、系统运行环境

在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实时运行。系统运行环境由若干个运行程序组成，如图形界面运行程序、实时数据库运行程序等。说明：

（1）组态软件支持在线组态技术，可在不退出系统运行环境的情况下直接进入组态环境并使修改后的组态直接生效。（2）进行自动化工程设计最先接触的一定是系统开发环境，通过一定工作量的系统组态和调试，最终将目标应用程序在系统运行环境投入实时运行，完成一个工程项目。（3）一般工程应用必须有一套开发环境，可以有多套运行环境。（4）组态软件的组成形式是一个集成软件平台，由若干程序组件构成。

二、组态软件必备的功能组件：

（1）应用程序管理器

应用程序管理器是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／运行程序

它是一个进行图形系统生成工作所依赖的开发环境。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统。生成的图形目标应用系统可在图形运行环境中运行。构成现场各过程图形的画面被划分成三类简单的对象：线、填充形状和文本。

（3）实时数据库系统组态／运行程序

实时数据库系统组态程序是建立实时数据库的组态工具，可以定义实时数据库结构、数据来源、数据连接、数据类型及相关的各种参数，生成目标实时数据库。生成的目标实时数据库可在实时数据库运行环境中运行。

（4）I/O驱动程序

它是组态软件中必不可少的组成部分，用于组态软件和I/O设备通信，互相交换数据。DDE和OPCClient是两个通用的标准I/O驱动程序，用来支持DDE标准和OPC标准的I/O设备通信。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，而多数OPCClient则单独存在。

典型的组态软件还应包括下列功能组件:(1)通用数据库接口(ODBC接口)组态／运行程序。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(如Oracle、Sybase、Foxpro、DB2、Informix、SQLServer等)的互联，实现双向数据交换。(2)策略(控制方案)编辑／生成组件。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、算术运算能力和丰富的控制算法。

(3)实用通信程序组件。实用通信程序极大地增强了组态软件的功能，可以实现与第三方程序的数据交换，是组态软件成为开放系统的标志。

国内外主要产品介绍

组态软件产品于20世纪80年代出现，并于80年代末进入我国。1995年后，在国内的应用得到普及。InTouch：美国Wonderare的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。Fix：美国Intellution公司以Fix组态软件起家，后被爱默生公司收购。Intellution的最新产品系列命名为iFix。WinCC：德国Siemens的WinCC是一套完备的组态开发环境，提供类C语言的脚本，包括一个调试环境。其结构较复杂，用户使用前最好经过培训。iFIX发展史-所属公司iFIX的前身是FIXFIX是原美国公司intellution的产品

intellution的由来intelligentSolution即智能化解决方案.FIX的全称是Fully-IntegratedControlSystem-全集成控制系统，"X"其实没有什么意义，只是为了凑成一个响亮好念的名字。iFIX发展史-所属公司1980年intellution公司由StephenRubin在美国创立。1995.5美国艾默生电气公司(Emerson)收购intellution公司，成为其旗下子公司，但仍然使用原公司品牌。

2002.10美国GEFanuc公司又从艾默生公司手中收购intellution，来填补其产品线。只保持了iFIX这个产品名称，intellution品牌停止使用。2009.12GEFanuc公司解体，原Intellution公司产品归属GE公司，划分到GE-IP(GE智能平台)组态王（KingView）：北京亚控公司是国内一家较有影响的组态软件开发公司，KingView6.5是其较新版本。MCGS：北京昆仑自动化公司(昆仑通态)MCGS6.2是其较新版本ForceControl（力控）、PCAuto：三维力控公司世纪星：北京世纪佳诺公司Controx（开物）：华富计算机公司力控组态软件的基本使用安装软件

选择合适的应用名和路径,然后单击“确定”按钮返回，再单击按钮进入开发系统：力控组态软件生成的数据文件及应用目录说明如下：应用路径\doc：存放画面组态数据。logic：存放控制策略组态数据。http：存放要在Web上发布的画面及有关数据。sql：存放组态的SQL连接信息。recipe：存放配方组态数据。sys：存放所有脚本动作、中间变量、系统配置信息。db：存放数据库组态信息，包括点名列表、报警和趋势的组态信息、数据连接信息等。menu：存放自定义菜单组态数据。bmp：存放应用中使用的.bmp、.jpg、.gif等图片。db\dat：存放历史数据文件

开发系统

图形开发环境依照操作系统的图形标准，采用面向对象的图形技术，为使用者提供丰富、强大的绘图编辑、动画连接和脚本工具，并提供右键菜单功能，帮助使用者简化操作。开发系统（Draw）是一个集成的开