《油气储运系统自动化》第一章3节1 组态软件概述

第3节监控组态软件的功能和使用编辑ppt3.1计算机监控系统的组成3.2监控组态软件原理3.3主要组态软件使用编辑ppt3.1计算机监控系统的组成3.1.1计算机监控系统的概念3.1.2计算机监控系统的组成3.1.3计算机监控系统的运行环境编辑ppt3.1.1计算机监控系统的概念1．定义计算机监控是利用传感装置将被控对象中的物理参量转换为电量，再将这些代表实际物理参量的电量送入输入装置中转换为计算机可识别的数字量，并且在计算机的显示装置中以数字、图形或曲线的方式显示出来，从而使得操作人员能够直观地而迅速地了解被监控对象的变化过程。编辑ppt2．计算机监控技术是一门综合技术计算机技术（软件技术、接口技术、通信技术、网络技术、显示技术）自动控制技术自动检测和传感技术3．效益经济效益：稳定和优化生产工艺、提高产品质量、降低能源和原材料消耗、降低成本；社会效益：降低劳动者的生产强度、提高管理水平。编辑ppt3.1.2计算机监控系统的组成编辑ppt1.计算机编辑ppt2.编辑ppt3.编辑ppt4.编辑ppt自动化科学与技术学科的整个知识结构框架编辑ppt控制系统各部分与相应的知识领域的对应关系编辑ppt3.1.3计算机监控系统的运行环境1．计算机操作系统管理和控制计算机软硬件资源，并且能为用户创造便利的工作环境的一组计算机程序的集合。（1）按照程序运行的调度方法，可以将操作系统分为以下三种类型：①顺序执行系统②分时操作系统③实时操作系统编辑ppt（2）计算机操作系统的功能①进程管理进程是关于某个数据集合的可并发的一次运行活动。操作系统对进程的管理：进程的建立、终止、挂起、激活、阻塞和唤醒。同时，操作系统还要为运行的程序以及相关的数据分配内存空间，并为各进程间的通信进行管理。编辑ppt②作业管理作业就是用户为完成一次事务处理而交给计算机的一项任务。作业管理的任务就是为方便用户建立作业、组织调度系统内部资源执行，并在完成任务后将其撤消。③存储器管理内存分配、地址映射、内存保护、内存扩充。编辑ppt④设备管理按照一定的算法分配设备；控制和实现输入输出操作，如通道程序控制、启动设备、及时响应及处理中断信号；对输入输出缓冲区进行管理；实现虚拟设备技术。⑤文件管理文件目录管理、文件存储空间管理、文件的保护与机密、文件的使用和运行。编辑ppt1.操作系统2.组态软件3.数据库4.应用软件编辑ppt3.2监控组态软件原理监控组态软件概述现代计算机监控系统的功能越来越强，除了完成基本的数据采集和控制功能外，还要完成故障诊断、数据分析、报表的形成和打印，与管理层交换数据，为操作人员提供灵活方便的人机界面。另外，随着生产规模的变化，计算机接口的部件和控制部件也随着系统规模的变化进行增减。编辑ppt计算机监控系统的组态软件技术：图形界面技术面向对象编程技术（Object服务器OrientedProgram，OOP）组件技术（ComponentObjectModel，COM）编辑ppt1．组态及组态软件的概念

“组态”的概念最早来自英文configuration，含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行待定任务，满足使用者要求的目的。也就是通过对软件采用非编程的操作方式，进行参数填写、图形连接和文件生成等，使得软件乃至整个系统具有某种指定的功能。编辑ppt2．组态→二次开发→监控组态软件

开发商事先开发好一套具有一定通用性的软件开发平台，生产若干种规格的硬件模块（如I/O模块、通信模块、控制模块），然后，再根据用户的要求在软件平台上进行二次开发以及硬件模块的连接。这种软件的二次开发工作就称为“组态”，相应的软件开发平台就称为“监控组态软件”，简称“组态软件”。“组态”一词既可以用做名词也可以用做动词。编辑ppt二次开发人员根据具体的系统要求，建立模块（创建对象）然后定义参数（对象属性），最后生成可供运行的应用程序。组态实际上是生成一系列可以直接运行的程序代码，这些程序代码可以在用于组态的计算机上直接运行，也可以下装到其他的计算机上。组态可以分为离线组态和在线组态两种。编辑ppt3．HMI/SCADA软件组态软件的更确切称呼应该是人机界面HMI（HumanMachineInterface）/监控与数据采集SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）软件。实现HMI或MMI（ManMachineInterface）和控制功能；实时数据库、实时控制、SCADA、通信及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持。编辑ppt组态软件的突出特点是实时多任务：1.实时性与多任务。例如，数据采集与处理、显示与输出、存储与检索、人机对话与实时通信等多个任务要在同一台计算机上进行。2.可靠性与系统冗余。各组态软件都提供了一套比较完善的安全机制，如界面上所有可操作的东西都具有安全级别和操作权限，防止误操作和非法操作。具有故障诊断和处理功能，一些组态软件还具有热备体系支持网络冗余。3.通用化与行业化。在开发通用版本的同时，各家公司也十分注重根据不同行业的特点开发不同领域的专业版本，如石油版、电力版、嵌入式系统版等。4．组态软件的特点编辑ppt

4.标准通信与接口开放。采用标准通信技术与外部设备接口，如ODBC、OPC、DDE数据交换技术。

5.可扩展性与二次开发。当用户的企业发展壮大，原有的计算机控制规模需要扩大时，组态软件具有方便的、像搭接积木一样灵活的扩展能力。

6.网络控制与远程控制。具有网络控制功能的组态软件可以连接成对等网，也可以连接成服务器/客户机的结构。计算机网络控制的发展正在向以太网靠拢，通过网卡将各种控制设备挂接在Internet网上，实施远程控制，打破了由Ethernet/Controlnet/Devicenet三层网络组成的控制结构，出现了“一网拉平”的概念，即每个工控设备都具有独立的IP地址，通过Internet网直接进行通信和远程控制。编辑ppt

7.内部数据库与外部数据库。

组态软件都具有内嵌的数据库系统和报表格式，但一些用户往往需要使用第三方软件来处理采集的数据，即要求使用通用数据库来存放采集的数据，如Oracle、Sybase、MicrosoftAccess、MicrosoftSQLServer等。所以组态软件还具有和通用外部数据库的接口。

8.复杂运算与软逻辑控制。

随着计算机控制技术的深入发展，组态软件功能早已突破了单纯的数据采集和人机界面设计，目前已将可编程控制器PLC具有的一些复杂运算（如PID运算）功能植入到组态软件中，称为软PLC或软逻辑控制。编辑pptDDEOLECOM/DCOMActiveX技术；ODBCOPCAPI接口；编辑ppt5.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。编辑ppt6．组态软件的系统构成必备的典型组件包括：（1）应用程序管理器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）图形界面开发程序自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成工作所依赖的开发环境。编辑ppt（3）图形界面运行程序在系统运行环境下，图形目标应用系统被图形界面运行程序装入计算机内存并投入实时运行。（4）实时数据库系统组态程序建立实时数据库的组态工具，可以定义实时数据库的结构、数据来源、数据连接、数据类型及相关的各种参数。提高系统的实时性，增强处理能力。编辑ppt（5）实时数据库系统运行程序在系统运行环境下，目标实时数据库及其应用系统被实时数据库系统运行程序装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务。历史数据的查询、检索、报警的管理都是在实时数据库系统运行程序中完成的。编辑ppt（6）I/O驱动程序组态软件中必不可少的组成部分，用于和I/O设备通讯，互相交换数据，DDE和OPCClient是两个通用的标准I/O驱动程序，用来和支持DDE标准和OPC标准的I/O设备通讯。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OPCClient则多数单独存在。编辑ppt扩展可选组件包括：（1）通用数据库接口（ODBC接口）组态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的互联，实现双向数据交换，通用数据库既可以读取实时数据，也可以读取历史数据；实时数据库也可以从通用数据库实时地读入数据。编辑ppt（2）通用数据库接口（ODBC接口）运行程序已组态的通用数据库连接被装入计算机内存，按照预先指定的采样周期，对规定时间区段按照组态的数据库结构建立起通用数据库和实时数据库间的数据连接。编辑ppt（3）策略（控制方案）编辑组态程序策略编辑/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。（4）策略运行程序组态的策略目标系统被装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务，同时完成与实时数据库的数据交换。编辑ppt（5）实用通讯程序组件实用通讯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，是组态软件价值的主要表现之一。通讯实用程序具有以下功能：可以实现操作站的双机冗余热备用；实现数据的远程访问和传送；通讯实用程序可以使用以太网、RS485、RS232、PSTN等多种通讯介质或网络实现其功能。编辑ppt7．组态软件的设计思想

组态软件普遍使用“面向对象”（ObjectOriented，OO）的编程和设计方法。组成：图形界面系统实时数据库系统第三方程序接口组件控制功能组件编辑ppt（1）图形界面系统构成现场各过程的图形的画面被划分成三类简单的对象：线、填充图形和文本。静态属性在系统投入运行后保持不变，与原来组态时一致。而动态属性则与表达式的值有关，表达式可以是来自I/O设备的变量，也可以是由变量和运算符组成的数学表达式。这种对象的动态属性随表达式的值的变化而实时改变，这种组态过程通常叫做动画链接。

编辑ppt在图形界面上还具备报警通知和确认、报表组态及打印、历史数据查询与显示等功能。各种报警、报表、趋势都是动画链接的对象，其数据源都可以通过组态来指定。（2）控制功能组件以基于PC的策略编辑/生成组件（也称之为软逻辑或软PLC）为代表，是组态软件的重要组成部分。编辑ppt（3）实时数据库实时数据库可以存储每个工艺点的多年数据，用户既可以浏览工厂当前的生产情况，又可以过去的生产情况。（4）通信及第三方程序接口组件开放系统的标志，是组态软件与第三方程序交互及实现远程数据访问的重要手段之一。它的主要作用：（a）用于双机冗余系统中，主机与从机间的通信。（b）用于构建分布式HMI/SCADA应用时多机间的通信。（c）在基于Internet或Browser/Server（B/S）应用中实现通信功能。编辑ppt8．组态软件的数据流编辑ppt

20世纪80年代时，世界上第一个商品化监控组态软件是由美国的Wonderware公司研制的Intouch，随后又出现了Intellution公司的FIX系统，通用电气的Cimplicity,以及德国西门子的WinCC等；在国内主要有亚控公司的KingView组态王，昆仑公司的MCGS，三维公司的力控等组态软件。

现场总线技术的成熟促进了组态软件的应用。现场总线的网络系统具备OSI协议，它与普通网络系统具有相同的属性，这为组态软件的发展提供了更多机遇。组态软件的发展方向之一是能够兼容多操作系统平台。3.3组态软件介绍编辑ppt当今流行的组态软件一、力控（最新版本V7.0)二、组态王(最新版本V6.5.5)三、MCGS(最新版本V6.2)四、Wincc(最新版本V11.0)五、InTouch7.0版六、Fix6.x软件七、高级编程语言VBVC编辑ppt3.3.1力控组态软件北京三维力控科技公司的监控组态软件唯一的完整的冗余与热备体系设计，完整的分布式网络结构；支持控制设备冗余、多重网络冗余，多客户端冗余、冗余的主从站都可以操作；人机监控图形界面与过程数据处理分离，内置独立的实时历史数据库；实时历史数据库支持Windows/Unix/Linux操作系统，数据库开放接口支持远程访问；软件具备独立的WebServer，支持WebService接口，支持PDA终端访问方式；支持多种通讯方式，上千种的驱动程序，支持多协议设备共用一条通讯总线，支持不同通讯链路切换编辑ppt力控监控组态软件基本的程序及组件包括：工程管理器、人机界面VIEW、实时数据库DB、I/O驱动程序、控制策略生成器以及各种数据服务及扩展组件，其中实时数据库是系统的核心，图为组态软件结构图：

编辑ppt选型说明力控组态软件的企业版分为开发版和运行版软件是根据点数进行计价的，点数是指实际监控的外部I/O设备参数的个数，即软件内部的实时数据库DB中I/O连接项的个数，软件内部的中间变量、间接变量等不计点。力控演示版的开发版和运行版分别有64点的限制力控正式发行的开发版没有点数和时间的限制，编辑ppt1.力控的运行版本1)通用监控版运行在单台PC上完成监控，该版本不包括扩展组件。2)标准网络版由2套通用监控版软件通过以太网可以构成标准的服务器/客户端应用模式，标准服务器端只授权5客户使用，客户端在5个客户端的基础上可增加10、20、50、无限客户端。3)WWW网络版用标准的IE浏览器作为“瘦”客户端，在Internet/Intranet上来监控WWW服务器的上的数据，瘦客户端在5个客户端的基础上可增加10、20、50、无限客户端。2.扩展组件包括PC控制策略程序、GPRS组件、数据库ODBC通讯组件、CommServer通讯组件、DataServer数据转发组件、远程数据库历史备份程序等组件。编辑ppt3.3.2组态王篇组态王开发监控系统软件。组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。组态王保持了其早期版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。组态王kingview6.55提供了丰富的、简捷易用的配置界面，提供了大量的图形元素和图库精灵，同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口编辑ppt工程浏览器：内嵌组态王画面开发系统（TouchExplorer），即组态王开发系统；运行系统:组态王运行系统程序（TouchVew）。工程浏览器（TouchExplorer）和运行系统（TouchVew）是独立的Windows应用程序，可单独使用；工程浏览器的设计开发的画面应用程序必须在画面运行系统（TouchVew）运行环境中才能运行；编辑ppt3.3.3WinCC的功能介绍1.WinCC系统综述2.WinCC的SCADA基本功能

编辑ppt1.WinCC系统综述什么是WinCC？

WinCC是在MicrosoftWindowsNT和Windows2000/XP环境下的一种高效HMI系统，用于实现过程的可视化，并为操作员开发图形用户界面。WinCC是“WindowsControlCenter”（视窗自动化中心）的缩写。编辑ppt通信编辑ppt2.WinCC的系统结构WinCC具有模块化的结构基本组件组态软件（CS）运行软件（RT)WinCC选项WinCC附加软件编辑ppt组态软件(CS)（1）图形系统——用于创建画面的编辑器。（2）报警系统——对报警信号进行组态的过程（3）归档系统——变量记录编辑器（4）报表系统——创建报表布局的编辑器（5）用户管理器——对用户进行管理的编辑器。（6）通讯——提供WinCC与SIMATIC各系列可编程控制器的连接。编辑ppt运行软件(RT)用户通过运行软件对过程进行操作和监控，主要执行下列任务：（1）读出已经保存在CS数据库中的数据；（2）显示屏幕中的画面；（3）与自动化系统通讯；（4）对当前的运行系统数据进行归档；（5）对过程进行控制。编辑ppt2.WinCC的SCADA基本功能1.用户接口和操作2.图形系统

3.报警记录

4.归档系统5.报表系统6.通讯编辑ppt2.图形系统(1)图形系统的任务(2)图形系统组件构成（a）图形编辑器。（b）图形运行软件(3)模块库1.用户接口和操作(1)可组态的用户接口(2)访问授权和用户管理(3)语言切换编辑ppt3.报警记录(1)报警记录的任务(2)报警记录的组件构成(3)报警的消息块(4)报警的基本状态(5)组消息(6)消息类型和等级(7)报警的归档编辑ppt4.归档系统(1)归档系统的任务(2)归档系统的组件(3)归档的设置编辑ppt5.报表系统(1)报表系统的任务（a）报警消息顺序报表（b）报警归档报表（c）变量记录运行报表(2)报表