集散控制系统与现场总线

HEFEI UNIVERSITY

集散控制系统与现场总线

题目组态王软件使用分析

姓名1234

学号1005073028

完成时间 2013/11/27

指导老师丁健

摘要

组态王组态软件是在流行的微机上建立工业控制对象的人机接口的一种智能软件包。它是以windows98/windowsnt4.0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。组态王软件是完成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控制系统。同时组态王软件开发的监控系统软件以标准的工业计算机软、硬件平台构成的开放式系统取代传统的封闭式系统，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态。本文通过介绍组态王的特点、基本功能及单片机与组态王的应用实例，详细直观的把组态王软件的特性展示出来。

关键词：组态王控制系统监控系统系统工程

正文

一、组态王软件简介

组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它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。

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。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。

组态王软件是利用系统软件提供的工具，用户通过简单的形象组织组合工作，即可实现所需的软件功能。工业过程控制系统中，常常要求有如下功能：数据采集与数据处理功能、数据存储功能、包括数据查询、数据管理和数据显示等系统故障或事故报警、现场动态图形功能、显示现场生产过程或实时状态、自动或召唤出实时和历史报表功能或数据曲线显示功能、友好的人机界面等。过去在开发控制系统软件时开发者要选择一种程序设计语言来实现上述功能。往往软件的编程量很大软件开发成本高、开发周期长、软件的维护量大组态软件就是在这当种需求下产生。组态软件将士主常用功能组合在一起形成一个新的软件平台用户只须在这个软件平台下进行二次开发，系统所需的软件即可。组态软件正在代替各种计算机语言的软件开发。

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；该款产品的历史曲线、报表及web发布功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。

组态王在保留了原报表所有功能的基础上新增了报表向导功能，能够以组态王的历史库或KingHistorian为数据源，快速建立所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。此外，还可以实现值的行列统计功能。

组态王在web发布方面取得新的突破，全新版的Web发布可以实现画面发布，数据发布和OCX控件发布，同时保留了组态王Web的所有功能：IE浏览客户端可以获得与组态王运行系统相同的监控画面，IE客户端与Web服务器保持高效的数据同步，通过网络您可以在任何地方获得与Web服务器上相同的画面和数据显示、报表显示、报警显示等，同时可以方便快捷的向工业现场发布控制命令，实现实时控制的功能。

组态王集成了对KingHistorian的支持，且支持数据同时存储到组态王历史库和工业库，极大地提高了组态王的数据存储能力，能够更好地满足大点数用户对存储容量和存储速度的要求。KingHistorian是亚控新近推出的独立开发的工业数据库。具有单个服务器支持高达100万点、256个并发客户同时存储和检索数据、每秒检索单个变量超过20,000 条记录的强大功能。能够更好地满足高端客户对存储速度和存储容量的要求，完全满足了客户实时查看和检索历史运行数据的要求。

二、组态王的特点

它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能

的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。

随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。

三、组态王功能简介

组态王软件是真正的32位程序支持多任务、多线程、运行于windows98等操作系统。充分利用面向对象的技术和控件动态连接技术如：棒图控件、温度曲线控件、窗口类控件、多媒体控件等。它提供良好的显示画面和编程环境，从而方便灵活地实现多任务操作。这就是组态王的多任务的软件运行环境。

组态王也有强大的通讯能力和良好的开发性，它可以与一些常用I/O设备直接进行通讯，I/O设备包括：可编程控制器PLC、智能模块、板卡、智能仪表等等。组态王的驱动程序采用ActiveX技术，使通讯程序和组态王构成一个完整的系统，保证运行系统的高效率。为了方便用户使用组态王中增加了设备配置向导，用户只需要按照安装向导的提示就可以完成I/O 设备的配置工作。在系统运行的过程中组态王通过内嵌的设备管理程序负责与I/O 设备的实时数据交换。配置的I/O设备在工程浏览器的设备节点中分类列出用户可以随时查询和修改。

组态王可运行在基于EtherNET网络结构和TCP\IP网络协议网上。在此网络中直接参与现场控制的PC机作为网络服务器。其它站点作为网络客户机，它可共享服务器中的数据，这就是组态王优化的网络功能。

四、组态王在焦炉监控系统中的应用

随着近几年工业的迅速发展，煤炭，冶金行业规模空前的扩大，焦碳的用量也日趋提高，人们对焦炉的要求也越来越高，环保、节能、稳定性高的焦炉受到了大家的普遍认同，因此，怎样实现对焦炉的监控及实时控制就显得非常重要。

本项目是焦化厂1#焦炉的监控系统，我们设计采用组态王做上位的人机界面，下位机采用西门子S7-300系列编程软件，通过Profibus-DP协议与组态王进行通讯，从而实现对焦炉的监控和控制。

一、系统控制工艺：

焦炉监控系统组成主要有两大部分：一、压力、温度的采集监控；二、管道上执行器的自动调节。下面分别进行介绍：

1、温度、压力的监控部分主要是有下位机（PLC）通过模拟量模块对现场热电偶、热电阻及压力变送器的数据采集，并对其进行一定方式的转换使其与现场数据保持一致，以保证显示的精确度，在上位机（组态王）上建立相关的变量与之相联接。

焦炉监控系统主要的监控点有：蓄热室顶部的吸力、温度，集气管、主管的压力、温度，

机侧烟道、焦侧烟道的吸力、温度，高压氨水、低压氨水管道的压力、温度等。监控画面如下：

蓄热室监控画面：

管道监控画面：

2、焦炉管道上执行器的调节分为手动调节和自动调节两种方式，通过在调节画面中的转换开关来对此进行选择，当转换开关置在手动位置上时，可以在画面上手动设定的文本上写入数据，此数据是想要开阀门的百分数，经输出后控制阀门的开度；当转换开关置在自动位置上时，可以在画面上的设定值文本上写入所要求的实际数值，下位机会进行换算后根据设定值和反馈值的比较进行输出控制，实现对执行器的自动调节功能。

焦炉系统中控制的执行器主要有：集气管压力执行器、主管压力执行器、焦侧烟道吸力执行器、机侧烟道吸力执行器。

调节画面：

另外可以通过改变比例、积分（微分一般不用）参数的数值，对执行器调节波形的振荡进行实时的直观的动态监控，从而能够进行更为精确的调整。

PID调节画面：

五、发展趋势

自2000年以来，国内监控组态软件产品、技术、市场都取得了飞快的发展，应用领域日益拓展，用户和应用工程师数量不断增多。充分体现了“工业技术民用化”的发展趋势。

监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分，其发展受到很多因素的制约，归根结底，是应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。

关于新技术的不断涌现和快速发展对监控组态软件会产生何种影响，有人认为随着技术的发展，通用组态软件会退出市场，例如有的自动化装置直接内嵌“Web Server”实时画面供中控室操作人员访问。

用户要求的多样化，决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户的所有的画面要求，最终用户对监控系统人机界面的需求不可能固定为单一的模式，因此最终用户的监控系统是始终需要“组态”和“定制”的。这就是监控组态软件不可能退出市场的主要原因，因为需求是

存在且不断增长的。

监控组态软件是在信息化社会的大背景下，随着工业IT技术的不断发展而诞生、发展起来的。在整个工业自动化软件大家庭中，监控组态软件属于基础型工具平台。监控组态软件给工业自动化、信息化、及社会信息化带来的影响是深远的，它带动着整个社会生产、生活方式的变化，这种变化仍在继续发展。因此组态软件作为新生事物尚处于高速发展时期，目前还没有专门的研究机构就它的理论与实践进行研究、总结和探讨，更没有形成独立、专门的理论研究机构。

近5年来，一些与监控组态软件密切相关的技术如OPC、OPC-XML、现场总线等技术也取得了飞速的发展，是监控组态软件发展的有力支撑。

六、总结

通过本项目的设计和应用，使我对组态软件有了更深刻的理解。画面上做的更美观，立体感强，历史趋势的分析应用更方便，对现场模拟量信号的检测和调节更趋于直观性，能够对变量文本进行读、写、监控一体化的操作，在工业监控系统中实现了应有的功能。相信以后组态软件的发展能够更全面更方便的实现监控和控制的功能。

组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它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。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序

七、参考文献

[1] 廖常初：《西门子人机界面(触摸屏)组态与应用技术(第2版)》机械工业出版社2006年3月；

[2] 紫金桥：《基于紫金桥的牵引变电所计算机监控》2006年8月；

[3] 上海超高压输变电公司：《变电所自动化与监控(第三册)》中国电力出版社 2006.年7月；

[4] 姚卫丰：《楼宇设备监控及组态》机械工业出版社 2008年6月。