现场总线技术第五章-监控组态软件的功能和使用(第3版)课件.ppt

1、第五章监控组态软件监控组态软件 的功能和使用的功能和使用第五章第五章 监控组态软件监控组态软件 的功能和使用的功能和使用o第一节第一节 监控组态软件概述监控组态软件概述o第二节第二节 WinCC的功能和使用方法的功能和使用方法第一节第一节 监控组态软件概述监控组态软件概述o监控组态软件在计算机控制系统中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，还要与管理层进行数据交换，为操作人员提供灵活方便的人机界面。近年来，监控组态软件技术发展迅速，特别是图形界面技术、面向对象编程技术（Object Oriented Program，OOP）、组件技术（Compone

2、nt Object Model，COM）的出现，使人机界面变得更加友好。一组态及组态软件的概念一组态及组态软件的概念o“组态组态”：o“组态”（configuration）的含义是使用软件工具对计算机硬、软件资源进行配置，达到设计要求，满足用户需要。也就是说，用户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，形成应用控制软件和操作监视画面。组态软件组态软件oDCS和PLC等通用的控制系统应用领域很广，而用户的要求千差万别，开发商却又不能专门为每个用户开发软件。所以，开发商首先开发一套通用的监控组态软件，然后，用户在此软件平台上进行二次开发，这种软件的二次开发工作就称为“组态”，相应

3、的软件开发平台就称为“监控组态软件”，简称“组态软件”。二组态软件的特点二组态软件的特点o组态软件组态软件主要解决共性问题：主要解决共性问题：n（1）如何与采集、控制设备间进行数据交换；n（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；n（3）处理数据报警及系统报警；n（4）存储历史数据并支持历史数据的查询；n（5）各类报表的生成和打印输出；n（6）为用户提供灵活、多变的组态工具，可以适应不同应用领域的需求；n（7）最终生成的应用系统运行稳定可靠；n（8）具有与第三方程序的接口，方便数据共享。组态软件的特点：o实时多任务o接口开放o使用灵活o功能多样o运行可靠三组态软件的系统构成三组

4、态软件的系统构成o1以使用软件的系统环境划分以使用软件的系统环境划分o按照使用软件的系统环境划分，组态软件包括系统开发环境和系统运行环境两大部分。o系统开发环境：自动化工程设计人员为实施其控制方案，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。o系统开发环境由若干个组态程序组成，如图形界面组态程序、实时数据库组态程序等。o系统运行环境：在系统运行环境下，目标应用程序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。o设计人员最先接触的一定

5、是系统开发环境，通过系统组态和调试，最终将目标应用程序在系统运行环境投入实时运行，完成工程项目。2按照软件组成划分按照软件组成划分o必备的典型组件：o（1）应用程序管理器o（2）图形界面开发程序o（3）图形界面运行程序o（4）实时数据库系统运行程序o（5）实时数据库系统组态程序o（6）I/O驱动程序扩展可选组件：o（1）通用数据库接口（ODBC接口）组态程序o（2）通用数据库接口（ODBC接口）运行程序o（3）策略（控制方案）编辑组态程序o（4）策略运行程序o（5）实用通讯程序组件四组态软件的设计思想四组态软件的设计思想o在图形画面生成方面：o构成现场过程的图形画面被划分成三类简单的对象：线、

6、填充图形和文本。n对象的基本属性包括：线的颜色、填充颜色、高度、宽度、取向、位置移动等。p静态属性在系统投入运行后保持不变，与原来组态时一致。p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。o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。这样每个画面的内容就可以根据实际情况由工程技术人员灵活设计，每幅画面中的对象数量均不受限制。控制功能组件：o控制功能组件以基于P

7、C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。目前多数组态软件都提供了基于IEC1131-3标准的策略编辑/生成控制组件，它也是面向对象的，但并不是唯一由事件触发，它象PLC中的梯形图一样按照顺序周期地执行。策略编辑/生成组件在基于PC和现场总线的控制系统中是大有可为的，可以大幅度地降低成本。实时数据库：o实时数据库是更为重要的一个组件，随着PC处理能力的增强，实时数据库更加充分地表现出组态软件的长处。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，又可以了解过去的生产情况。工厂的历史数据是很有价值的，实践告诉我们：现在很难知道将

8、来进行分析时哪些数据是必须的，因此，保存所有数据是防止信息丢失的最好方法。通信及第三方程序接口组件o通信及第三方程序接口组件是系统开放的标志，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。它主要有三个作用：o（1）用于双机冗余系统中，主机与从机之间的通信。o（2）用于构建分布式HMI/SCADA应用时多机间的通信。o（3）在基于Internet或Browser/Server（B/S）应用中实现通信功能。五对组态软件的性能要求五对组态软件的性能要求o1实时多任务实时多任务o实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定的时间内对外来事件做出反应的特性。o实时性一般都要求计算机具有

9、多任务的处理能力，以便将监控任务分解成若干并行的多个任务，加速程序执行速度。o2高可靠性高可靠性o在计算机、数据采集控制设备正常工作的情况下，如果供电系统正常，当监控组态软件的目标应用系统所占的系统资源不超过负荷时，则要求软件系统稳定可靠地运行。o如果对系统的可靠性要求更高，就要应用冗余技术构成双机备用系统。o3标准化标准化o尽管目前尚且没有一个明确的国际、国内标准用来规范组态软件，但国际电工委员会IEC1131-3开放型国际编程标准在组态软件中起着越来越重要是作用。IEC1131-3提供用于规范DCS和PLC中的控制用编程语言，它规定了四种编程语言标准（梯形图、机构化高级语言、方框图、指令助

10、记符）。六组态软件的数据流六组态软件的数据流第二节第二节 WinCC WinCC的功能和的功能和 使用方法使用方法o一一WinCCWinCC系统综述系统综述o （一）什么是（一）什么是WinCC？oWinCC是在Microsoft Windows NT和Windows 2000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。HMI是“Human Machine Interface”(人机界面)的缩写，即人(操作员)和机器(过程)之间的界面，WinCC是“Windows Control Center”（视窗自动化中心）的缩写。o自动化系统(AS)要完成对过程的控制，

11、一方面要实现WinCC和操作员之间的通讯，另一方面要实现WinCC和自动化系统之间的通讯.（二）（二）WinCC的系统结构的系统结构oWinCC具有模块化的结构，其基本组件是组态软件（CS）和运行软件（RT），并有许多WinCC选项和WinCC附加软件。1组态软件组态软件主要的WinCC子系统包括：o（1）图形系统用于创建画面的编辑器，也称作图形编辑器。o（2）报警系统对报警信号进行组态的过程，也称报警记录。o（3）归档系统变量记录编辑器，用于确定对何种数据进行归档。o（4）报表系统用于创建报表布局的编辑器，也称作报表编辑器。o（5）用户管理器用于对用户进行管理的编辑器。o（6）通讯提供Win

12、CC与SIMATIC各系列可编程控制器的连接。2运行软件运行软件o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：o（1）读出已经保存在CS数据库中的数据；o（2）显示屏幕中的画面；o（3）与自动化系统通讯；o（4）对当前的运行系统数据进行归档；o（5）对过程进行控制。二二WinCCWinCC的的SCADASCADA基本功能基本功能o（一）用户接口和操作（一）用户接口和操作n 1可组态的用户接口可组态的用户接口n2访问授权和用户管理访问授权和用户管理n3语言切换语言切换o（二）图形系统（二）图形系统n1图形系统的任务图形系统的任务n2图形系统组件构成图形系统组件构成n3模块库模块库（三

13、）报警记录（三）报警记录o1报警记录的任务报警记录的任务o2报警记录的组件构成报警记录的组件构成o3报警的基本状态报警的基本状态o4报警的消息块报警的消息块o5组消息组消息o6消息类型和等级消息类型和等级o7报警的归档报警的归档o（四）归档系统（四）归档系统o 1归档系统的任务归档系统的任务o2归档系统的组件归档系统的组件o3归档的设置归档的设置o（五）报表系统（五）报表系统o 1报表系统的任务报表系统的任务o 2报表系统的组件报表系统的组件o 3打印作业打印作业o（六）通讯（六）通讯o 1通讯方式通讯方式o2WinCC通讯的结构及原理通讯的结构及原理o 3通道单元、逻辑链接、过程变量通道单元

14、、逻辑链接、过程变量o 4运行系统中的通讯过程运行系统中的通讯过程三三WinCCWinCC的使用方法和操作步骤的使用方法和操作步骤 举例举例o（一）创建（一）创建WinCC项目项目o下面通过实例说明创建WinCC项目的过程，主要包括：启动WinCC、创建项目、选择并安装PLC或驱动程序、定义变量、创建并编辑过程画面、设置WinCC运行系统属性、激活WinCC运行系统中的画面、使用模拟器测试过程画面等。o1启动启动WinCCo单击Windows任务栏中的“开始”，启动WinCC。通过“SIMATIC”启动WinCC，“SIMATIC”“WinCC”“Windows控制中心”。o2.创建新项目创建

15、新项目3添加添加PLC驱动程序驱动程序4创建内部变量创建内部变量5.创建过程画面和按钮创建过程画面和按钮6设置运行系统属性设置运行系统属性7激活项目激活项目8使用模拟器使用模拟器（二）过程值归档o下面介绍如何进行过程值归档，以及如何在运行系统中以趋势曲线和表格的方式显示已经归档的历史数据。主要包括如下操作：打开变量记录编辑器、组态定时器、使用归档向导创建归档、在图形编辑器中创建趋势窗口、在图形编辑器中创建表格窗口、设置起始参数、激活项目。o1打开变量记录编辑器打开变量记录编辑器o在WinCC资源管理器的浏览器窗口中，用鼠标右键单击“变量记录”，从快捷菜单中单击“打开”。2定时器组态定时器组态o

16、定时器用于设置变量采集和归档的周期。采集周期是变量记录编辑器从数据管理器的过程映像处获得数值的时间间隔；归档周期是过程变量存储在归档数据库的时间间隔，为变量采集周期的整数倍。o系统提供默认的定时器，用户也可以自行组态新的定时器，操作步骤如下：n 鼠标右键单击“定时器”对象。n 在快捷菜单中，单击“新建”菜单项。n 在“定时器属性”对话框中，输入定时器名称：“每周”。n 在“基准”下拉菜单中，选择时间基准值为“1天”。n 在“系数”编辑框中输入“7”。3创建归档创建归档o在变量记录编辑器中，使用归档向导来创建归档，并选择要归档的变量。4归档设置归档设置o由归档向导生成的归档和归档变量的参数都是按

17、照默认值设置的，如果需要可以更改部分设置。5创建趋势窗口创建趋势窗口oWinCC的图形系统提供两个ActiveX控件用于显示过程值归档，趋势曲线是其中之一，即通过趋势窗口以图形的形式显示过程变量。o在WinCC资源管理器中创建一个新的画面“TagLogging.pdl”，在图形编辑器中将其打开。o单击“曲线”标签，输入曲线名称“TankLevel”，单击“选择”按钮。在归档/变量选择对话框的左侧，双击归档“TankLevel_Archive”；在归档/变量选择对话框的右侧，单击“TankLevel_Arch”变量。6创建表格窗口创建表格窗口oWinCC也可以用表格的形式显示已归档的过程变量的历

18、史值和当前值。o在对象选项板中，选择“控件”标签，然后选择“WinCC在线表格控件”。o双击归档/变量，选择对话框左部的“TankLevel_Archive”归档；在归档/变量选择的右部，单击“TankLevel_Arch”变量，单击“确定”按钮确认输入。7设置运行系统属性设置运行系统属性o设置运行系统属性，变量记录也在运行时启动。o8激活项目（三）组态报警记录（三）组态报警记录oWinCC的报警编辑器负责消息的采集和归档，其操作步骤主要包括如下内容：打开报警记录编辑器、启动系统向导、组态报警消息和报警文本、使用报警等级类型、设置报警颜色、组态模拟报警、创建报警画面、设置运行系统属性、激活项目

19、。1打开报警记录编辑器打开报警记录编辑器o在WinCC资源管理器的浏览器窗口中，用鼠标右键单击“报警记录”组件，从快捷菜单中选择“打开”菜单项。2启动报警记录的系统向导启动报警记录的系统向导o单击报警记录编辑器的主菜单“文件”“选择向导”，或者单击报警记录工具栏中的 按钮，即可启动报警的系统向导。o打开“系统向导：预设定等级”对话框，选中“带有报警，故障和报警的错误等级(到达的确认)”。3组态报警消息和报警消息文本组态报警消息和报警消息文本o（1）更改用户文本块中“报警文本”和“错误点”的文本长度（1）更改用户文本块中“报警文本”和“错误点”的文本长度4组态报警消息的颜色组态报警消息的颜色o5

20、.组态模拟量报警组态模拟量报警o（1）组态变量的模拟量报警（2）设置限制值6创建报警画面创建报警画面o（1）组态报警窗口o插入报警窗口，操作方法与上述趋势图线或表格显示的方法相似。打开图形编辑器，创建一个名为“AlarmLogging.pdl”的画面。（2）I/O域组态o在对象选项板上选择“标准”“智能对象”“I/O域”选项。（3）创建滚动条）创建滚动条o在对象选项板中选择“标准”“Windows对象”“滚动条对象”选项。7设置运行系统属性设置运行系统属性o在WinCC资源管理器的浏览器窗口中单击“计算机”，在右边数据窗口中单击计算机的名称。从快捷菜单中选择“属性”菜单项，然后在打开对话框，选

21、择“启动”标签，标记“报警记录运行系统”复选框，此时自动激活“文本库运行系统”。8激活项目激活项目o单击WinCC资源管理器工具栏中的“激活”按钮，即可显示报警窗口在运行系统中的工作情况。（四）打印变量记录运行系统报表（四）打印变量记录运行系统报表o下面介绍如何用变量记录运行系统的数据创建报表，步骤如下：创建新布局、编辑变量记录运行系统报表的布局、设置打印作业参数、报表预览。o1创建布局创建布局o在WinCC资源管理器的浏览器窗口中，用鼠标右键单击“布局”，从快捷菜单中选择“新建布局”。3编辑动态部分编辑动态部分4设置打印作业参数设置打印作业参数o在WinCC资源管理器的浏览器窗口中，用鼠标右

22、键单击“打印作业”，在数据窗口中，用鼠标右键单击打印作业“Report Tag Logging RT Tables”。5激活项目激活项目o单击资源管理器工具栏上的“激活”按钮，WinCC项目运行时，可以使用WinCC提供的变量模拟器来给变量赋值，并进行报表打印。o在预览窗口中，可通过“放大”、“缩小”或“双页”来改变显示。五五WinCCWinCC与与STEP7STEP7的关系的关系全全集成自动化概念集成自动化概念o全集成自动化思想就是用一种系统或者一个自动化平台完成原来由多种系统搭配起来才能完成的所有功能。应用这种解决方案，可以大大简化系统的结构，减少大量接口部件，应用全集成自动化可以克服上位

23、机和工业控制器之间、连续控制和逻辑控制之间、集中与分散之间的界限。1在在WinCC中直接使用中直接使用STEP7符号符号oWinCC可以直接访问STEP7符号变量，也就是说用户需要一次性地输入标签数据，然后保存在一个集中的存储区域。2从从WinCC画面中直接启动画面中直接启动STEP7硬件诊断硬件诊断o用户使用硬件诊断功能从WinCC画面中直接启动STEP7诊断程序。3从从WinCC中调用中调用STEP7功能块功能块o在WinCC中直接调用STEP7功能块，WinCC画面直接可以连接到相关的STEP7逻辑。从WinCC画面进入STEP7符号，该符号通过内部连接到相关的WinCC对象，然后经由该

24、对象返回到WinCC画面。4使用使用WinCC/ProAgent过程诊断过程诊断工具工具oWinCC/ProAgent用于精确地对机器设备进行过程故障诊断。由于是全集成的SIMATIC过程诊断功能，ProAgent提供基于STEP7、S7-PDIAG和S7-GRAPH工程工具以及SIMATIC S7-300/400和WinAC控制系统的用户友好的方案。ProAgent具有以下的优点：n（1）精确和快速地对机器或设备进行过程故障诊断；n（2）对SIMATIC部件进行标准化的断；n（3）诊断功能不需要额外的组态；n（4）减少对控制器存储器容量的要求并缩短执行时间。第三节第三节 其他几种监控其他几种

25、监控 组态软件介绍组态软件介绍o一一iFIXiFIX软件软件oiFIX是Intellution DynamicsTM 工业自动化软件解决方案家族中的HMI/SCADA解决方案。基于组件技术的Intellution Dynamics还包括了高性能的批次控制组件、软逻辑控制组件及基于Internet功能组件。所有组件能无缝地集成为一体，实时、综合地反映复杂的动态生产过程。二二CitectCitect软件软件oCitect是由Ci Technologies公司开发的组态软件，它是由一批承担过工程项目的工程师们开发出来的，现在已得到了全世界公认，已被广泛应用于全球工业控制的各个领域中。从Citect问

26、世以来，就以一种简单、集成的方案，以低廉的成本处理来自整个工厂的所有控制和监视需求。Citect具有独特的“可伸缩结构”，并且可以快速安装及易于管理。三三RSview32RSview32软件软件oRSView32是基于Windows环境的工业监控软件，可以各类PLC建立通讯连接。o作为人机监控软件HMI，RSView32第一个采用了：o（1）全面支持ActiveX的技术，使得用户可以在显示画面中任意简单地插入ActiveX控件，用来丰富应用。o（2）开发了RSView32的对象模型Object Model，使得用户可以简单地将RSView32和其他的基于组件的应用软件互操作或者集成应用。o（3

27、）集成微软的Visual Basic for Applications(VBA)作为内建的脚本语言编辑器，可以随意定制开发后台应用程序。o（4）同时支持OPC的服务器和客户端模式，既可以通过OPC和硬件通讯，又可以向其他软件提供OPC服务。o（5）第一个支持附加件结构AOA，用户可以将其他的功能模块直接挂接到RSView32的核心上去一体应用。四四TRACE MODETRACE MODE软件软件oTRACE MODE是由AdAstrA Research Group公司开发的监控组态软件，将SCADA与软逻辑（Softlogic）集为一体，有许多独到之处。o TRACE MODE的功能包括：PL

28、C编程、数据采集、过程控制、HMI、生产管理以及与企业的高层数据库交换数据。五五IntouchIntouch软件软件oInTouch软件是Wonderware公司开发的人机接口软件。它为工程师提供了一种易用的开发环境和广泛的功能，使工程师能够快速地建立、测试和部署强大的连接和传递实时信息的自动化应用。InTouch 软件是一个开放的、可扩展的人机界面，为定制应用程序设计提供了灵活性，同时为工业中的各种自动化设备提供了连接能力。oWonderware InTouch包含几个组件，它们分别实现可视化、设计和展示、与外部组件/系统的数据访问扩展、历史、事件处理、报警记录、以及报表和分析工具。Wond

29、erware InTouch 的易开发性可支持用户迅速便捷地创建复杂的、强大的操作员界面显示。六组态王软件六组态王软件o“组态王”软件作为微机上建立工业控制对象的人机接口的一种智能软件包，它以Windows98/Windows NT4.0中文操作系统为其操作平台，充分利用了Windows的图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，它使采用微机开发的系统工程比以往的使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，大大地减少了工控软件开发者的重复性工作，并可运用微机丰富的软件资源进行开发。七力控组态软件七力控组态软件o力控组态软件是一个面向方案的HMI/SCADA平台软件，它基于流行的32位Windows平台，丰富的I/O驱动能够连接到各种现场设备；分布式实时数据库系统，可提供访问工厂和企业系统数据的一个公共入口；内置TCP/IP协议的网络服务程序，可以充分利用Intranet或Internet的网络资源。