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文档简介
第1章组态软件概述第一页,共37页。上课要求:1.上课态度认真;2.进实验室穿着得体、文明;3.禁止在实验室吃早饭、零食;4.保持实验室卫生;5.爱惜实验室仪器设备,禁止乱动无关仪器设备(禁止一切移动鼠标、键盘行为)!6.上课均按现有位置固定坐。第二页,共37页。《工业组态软件》
课程性质:专业选修课
课程学分:2
课程特点:注重实用性、应用性、综合性、工程性。
课程学时:20(授课)+16(实验)
课程教材:《组态软件WinCC及其应用》
刘华波王雪等编写
机械工业出版社
成绩评定:考勤(20%)、实验(30%)、考试(50%)
(缺勤次数>=(考勤次数/3):无成绩;
联系方式:,地点:J11-106第三页,共37页。第1章概述1.1组态软件的产生与发展1.2组态软件的特点1.3国内应用的主要组态软件1.4WinCC概述第四页,共37页。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40年代,手工操作状态:
劳动生产率低、生产产品质量无保证。
第五页,共37页。50年代前后,一些工厂企业的生产过程实现了仪表化和局部自动化。1.1.1工业过程控制系统的发展第六页,共37页。进入60年代,随着工业生产和电子技术的不断发展,开始大量采用气动、电动单元组合仪表甚至组装仪表对关键参数进行指示,计算机控制系统开始应用于过程控制,实现直接数字控制和设定值控制等。1.1.1工业过程控制系统的发展第七页,共37页。
70年代,随着计算机的开发、应用和普及,对全厂或整个工艺流程的集中控制成为可能。集散控制系统是把自动化技术、计算机技术、通信技术、故障诊断技术、冗余技术和图形显示技术融为一体的装置,组态软件伴随着产生。1.1.1工业过程控制系统的发展现代的工业控制第八页,共37页。1.1.1工业过程控制系统的发展第九页,共37页。1.1.1工业过程控制系统的发展第十页,共37页。1.1.2组态软件的产生及发展无组态软件时,计算机监控:通过第三方软件(如VB、VC、DELPHI、C等)编写人机交互界面(HumanMachineInterface,HMI)。存在问题:开发周期长、工作量大、维护困难、容易出错、扩展性差等缺点。世界上第一款组态软件InTouch在20世纪80年代中期由美国的Wonderware公司开发。
组态软件类似于“自动化应用软件生成器”,根据其提供的各种软件模块可以积木式搭建人机监控界面,不仅提高了自动化系统的开发速度,也保证了自动化应用的成熟性和可靠性。第十一页,共37页。1.1.3组态软件的定义组态软件是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控软件,即SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)软件,亦称人机界面或HMI/MMI(HumanMachineInterface/ManMachineInterface)软件,在国内通常称为“组态软件”。第十二页,共37页。组态软件从总体结构上看一般都是由系统开发环境(或称组态环境)与系统运行环境两大部分组成。系统开发环境和系统运行环境之间的联系纽带是实时数据库。实时数据库:组态结果运行环境:解释执行组态结果组态环境:组态生成应用系统第十三页,共37页。1.1.4组态软件的功能作为通用的监控软件,所有的组态软件都能提供对工业自动化系统进行监视、控制、管理和集成等一系列的功能,同时也为用户实现这些功能的组态过程提供了丰富和易于使用的手段和工具。
利用组态软件,可以完成的常见功能有:
(1)读写不同类型设备(PLC、仪表、智能模块和板卡)数据,采集工业现场的各种信号,对工业现场进行监视和控制。(2)可以以图形和动画等直观形象的方式呈现工业现场信息。第十四页,共37页。(3)可以将控制系统中的紧急工况(如报警等)及时通知给相关人员,使之及时掌控自动化系统的运行状况。(4)可以对工业现场的数据进行逻辑运算和数字运算等处理,并将结果返回给控制系统。(5)可以对从控制系统得到的以及自身产生的数据进行记录存储。(6)可以将工程运行的状况、实时数据、历史数据、警告和外部数据库中的数据以及统计运算结果制作成报表,供运行和管理人员参考。1.1.4组态软件的功能第十五页,共37页。(7)可以提供多种手段让用户编写自己需要的特定功能,并与组态软件集成为一个整体运行。大部分组态软件提供通过C脚本、VBS脚本或C#等来完成此功能。(8)可以为其它应用软件提供数据,也可以接收数据,从而将不同的系统关联和整合在一起。(9)多个组态软件之间可以互相联系,提供客户端和服务器架构,通过网络实现分布式监控,实现复杂的大系统监控。(10)可以将控制系统中的实时信息送入管理信息系统,也可以反之,接收来自管理系统的管理数据,根据需要干预生产现场或过程。(控制系统与管理系统交换数据)1.1.4组态软件的功能第十六页,共37页。(11)可以对工程的运行实现安全级别、用户级别的管理设置。(12)可以开发面向国际市场的,能适应多种语言界面的监控系统,实现工程在不同语言之间的自由灵活切换,是机电自动化和系统工程服务走向国际市场的有利武器。(13)可以通过因特网发布监控系统的数据,实现远程监控。
1.1.4组态软件的功能第十七页,共37页。1.2组态软件的特点1.2.1组态软件的特点与优势
组态软件是数据采集与过程控制的专用软件,是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提供良好的用户开发界面,其预设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产品,与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。功能强大简单易学扩展性好实时多任务第十八页,共37页。1.2.2组态软件的发展趋势(1)多数组态软件提供多种数据采集驱动程序,用户可以进行配置。(2)脚本语言是扩充组态系统功能的重要手段。(3)可扩展性为用户提供了在不改变原有系统的情况下,向系统内增加新功能的能力。(4)组态软件的应用具有高度的开放性。(5)与MES和ERP系统紧密集成。(6)Internet模式的组态软件。(7)发展与硬件结合的组态软件。
第十九页,共37页。1.2.3使用组态软件的一般步骤(1)分析工程项目,整理I/O点。将所有I/O点的参数(数据类型、数量、名称..)整理齐全,并以表格的形式保存,以便在组态软件组态和PLC编程时使用。(2)明确设备及通信协议。对所使用的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设备时做出正确配置。(3)根据工艺过程绘制、设计画面结构和画面框架。第二十页,共37页。(4)按照第1步统计的参数表格,建立实时数据库,正确组态各种变量参数。(5)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。(6)设计静态画面。根据第4步的画面结构和画面框架组态每一幅静态画面。(7)画面进行动画连接。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,设定动画属性和幅度等。第二十一页,共37页。(8)其他功能设计。根据用户需求,制作历史趋势,报警显示以及开发报表系统等,之后,还需加上安全权限设置。(9)工程调试对组态内容进行分段和总体调试,视调试情况对组态的软件进行相应修改。(10)运行配置完善将全部内容调试完成以后,对上位组态软件进行最后完善,如:加上开机自动打开监控画面,禁止从监控画面退出等,让系统投入正式(或试)运行。第二十二页,共37页。1.3当前的组态软件
1、国外组态软件(1)InTouch(2)iFIX(3)Citect(4)WinCC(5)RSView32(6)TraceMode第二十三页,共37页。2、国内组态软件(1)组态王(2)力控(3)WebAccess还有MCGS、Controx(开物)、易控、、世纪星以及紫金桥组态软件等。第二十四页,共37页。1.4WinCC概述SIMATICWinCC(WindowsControlCenter,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(SupervisoryControlandDataAcquisition)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。
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(Windows2000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。
第二十五页,共37页。WinCC:可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。操作环境:图文并茂、形象直观;缩短软件设计周期,提高工作效率。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。第二十六页,共37页。WinCCExplorer系统控制器...数据管理器CS文本库RTCS访问保护RTS7S5CS变量管理过程数据RTCSRT报警记录选项RTCSCS图形RTCSRT报表设计器CSRT全局脚本CSRT变量记录RTDBDB1.4.1WinCC的体系结构SQL2000第二十七页,共37页。anzahl()floatzaebeginifwert>0begomzae=zae+1endend编程接口PLC通讯Protokolle报表编辑器(报表系统)变量记录(存档)VentilgeschlossenKlappezuMotorein报警记录(消息系统)标准接口过程可视化基本功能第二十八页,共37页。WinCC以开放式的组态接口为基础,开发了大量的WinCC选件(Options选项,来自于西门子)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:
(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/Dat@Monitor(7)WinCC/ProAgent(8)WinCC/ConnectivityPack(9)WinCC/IndustrialDataBridge(10)WinCC/IndustrialX(11)SIMATICWinBDE第二十九页,共37页。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。第三十页,共37页。1.4.2WinCC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MicrosoftSQLServer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)。
第三十一页,共37页。(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SIMATICWinAC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。(13)全集成自动化TIA(TotallyIntegratedAutomation)的部件。(14)可集成到MES和ERP中。
第三十二页,共37页。1.4.3WinCC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。
在安装WinCC前应先安装Microsoft消息队列服务(MSMQ)和SQLServer2000;单用户系统:Windows2000ProfessionalSP2及以上版本、WindowsXPProfessional多用户系统的WinCC服务器:推荐使用Windows2000ServerSP2或Windows2000AdvancedServerSP2及以上。WinCCV6.0要求安装MicrosoftInternetExplorer6.0SP1及以上版本。第三十三页,
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