工业组态软件

工业组态软件

10.4.1组态软件的特点

以往工业自动化软件是由计算机软件工作人员通过编程实现的，不仅工作量大，而且开发出来的软件通用性差，可可靠性也较低，使用组态软件能很好地避开这些缺点。所谓组态软件，是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们基于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的厂家的计算机和I/O设备；与高可靠性的工业控制计算机和网络系统相结合，可向控制层厂家的计算机和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。组态软件支持各种工控设备和常见的通信协议，并且提供分布式数据管理和网络功能。对应与原有的HMI（人机接口软件,Human Machine Interface)的概念，组态软件是一个使用户能快速建立自己的HMI 的软件工用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着他的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为他的主要内容。

组态（Configuration）为模块化任意组合。引用生成组态可以说明引用点的属性，以便编译时加强类型检查；系统库定义了系统的硬件配置信息、管理信息、控制算法参数和控制方案等；历史库生成系统是为工程系统的报表打印及历史趋势显示而设置的；报表生成系统方便地编辑各种汉字报表，还可以打印各种动态数据，如打印实时点值、历史点值等。通用组态软件主要特点有以下3项。

1、延续性和可扩充性可通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设施或系统结构）或用户需求发生变化时，不需做很多修改而方便地完成软件的更新与升级。

2、封装性（易学易用）通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户不需要掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能。

3、通用性每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，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、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。

10.4.2 上位机组态软件的选择

目前世界上不少专业厂商包括专业软件公司和硬件/系统厂商生产和提供各种组态软件产品。上位机组态软件的选择有很多种，其中以国外产品占主导地位。国外的组态软件有四大主流，分别是iFIX、In Touch和WinCC，他们各有各的优点和特点。其中iFIX功能最为强大，对硬件的要求也最高；Cimplicity图形功能最强；WinCC与Cimplicity分别是西门子与通用电气公司推出的，适用于配套产品的监控套装软件，因此所支持的硬件（PLC、DCS）是有限的。而iFIX、In Touch是基于组件对象技术（COM、DCCOM），几乎针对于工业应用的所有软件都有接口，是专业从事监控软件的公司，更适用于现场，应用上稳定性更好。在污水处理行业中，需要的变量及过程参数都不是很多，软件的选择应根据实际情况，一般较趋于WinCC和In Touch。

In Touch 是世界上销售量最大的HMI软件。使用了较为先进的思想，诸如：OPC、模板、支持众多脚本语言，并且通过SQL访问器可以直接操作数据库。其大部分功能可由各种函数和软件包来实现，设计只需进行简单的调用即可。可是相比其他软件、其图形库不是很丰富，I/O Server 上感觉到有些欠缺，驱动不太多，有些要自己购买。

在国内的工控项目开发中，上位机控制系统的实现主要是利用VB、VC++等可视化高级语言进行低层开发，可以实现控制系统的技应用。下面介绍几种较好的工业组态软件。

10.4.3 工业组态软件介绍

（1）西门子WinCC的特点及系统的构成

污水处理行业是一种多控制变量的复杂系统，对于计算机监控软件的要求比较高。目前西门子公司SIMATIC WinCC是一种比较理想、应用较多的监控软件。

1、SIMATIC WinCC的特点WinCC（Windows Control Center）是德国西门子公司（SIEMENS）推出的一种功能强大的工业控制软件，是一个开放的SCADA软件，它被用来在生产和过程自动化中进行图形显示和完成控制任务。WinCCde 基本组件是组态软件和运行软件，项目管理器是组态软件的核心，对于整个工程项目的数据组态和设置进行全面的管理，使用WinCC的运行软件，操作人员可监控生产过程。WinCC具有以下特性。

1）WinCC是一个通用的系统WinCC在自动化领域中可用于所有的操作员控制和监控任务。WinCC可将过程和生产中发生的事件清楚地显示出来。它显示当前状态并按顺序记录。所记录的数据可以全部显示或者选择简要形式显示，可连续或按要求编辑，并可输出。

2）WinCC功能可随任务增加软件的特殊功能做成可选软件包，客户可以单独选购，适用于数据功能的扩展。例如，通过服务器可选软件包，可以将已有的单用用户组太软系统扩展成一个多用户系统。

3）WinCC提供多国语言WinCC人机界面和SCADA是为全球用户开发的自动化领域中先进技术的产品。人机界面产品有在线语言切换功能。这话功能在过程操作中不但对图表信息和测量值，而且对于配置软件都有效的。WinCC有五种语言可供选择。

4）WinCC提供安全保障WinCC能够在生产过程中文危机情况的初发阶段进行报告，信号可以在屏幕上显示出来，也可以通过声卡用声音表现出来。WinCC支持用帮助功能和操作指南来消除故障。

5）SIMATIC WinCC保证数据的完整性通过两个冗余的工作站，WinCC提供连续的文档数据选择和系统操作安全保证。在一个服务器受干扰之后系统切换客户机到其他服务器上，以确保连续操作。当故障的客户机重新启动，两台服务器的文档自动匹配，以保证文档数据不中断。

6）SIMATIC WinCC是全面开放的软件WinCC是在Microsoft Windows98/2000或Windows NT4.0/5.0操作系统下，在PC机上运行的面向对象的一流的32位应用。WinCC可通过OEL和ODBC视窗标准机制，作为理想的通讯伙伴进入Windows世界。因此可容易结合到全公司的数据处理系统中。

7）WinCC易于使用WinCC的组态环境与Microsoft Windows/NT的风格一致，并采取人机工程学的研究成果。即使操作人员在知识水平不等，也能在短时间里掌握该系统。系统有多媒体自学软件、详细的在线帮助、独特的组态向导等以帮助学习。

WinCC使用操作系统是一种抢先多任务操作系统，他保证对事件的快速反应和不丢失数据的高安全性。对于WinCC多用户系统，Windows同样可以保证服务器的安全运行。WinCC软件本身也是32位应用程序，具备比较新颖、面向对象软件技术的特点。WinCC 的软件环境（控制中心）让用户只进行少量操作，就可以浏览整个应用程序和数据。和Windows的因特网浏览工具——Explorer非常类似。从单用户工作站到分布系统都能适用。WinCC的全面驱动界面，快速图像更新和安全存档功能，保证它有很高的可靠性。此外他的开放界面更有利于用户的事务处理和问题解决。开放界面允许将WinCC集成到复杂的全部企业业务自动化解决方案中。通过过程控制的对象链接和嵌入（OLE）标准OPC，WinCC 提供对不同种类的工业控制系统的整合和集成。对开放数据库的数据移动和表示，WinCC 采用微软标准，可以使用开放数据库互联（Open Data Base Connectivity,ODBC），实现对象

和文件插入。WinCC很容易和微软著名办公软件（Office）共享数据，诸如报表软件MS Excel，字处理软件MS Word，数据库软件MS Access均可作为监控系统的应用工程。

（2）SIMATIC WinCC的系统构成WinCC基本系统是很多应用程序的核心，它包括一下8大部件：a)变量管理器（Tag Management）管理WinCC中所使用的外部变量、内不变量和通讯驱动程序；b）图形编辑器（Graphic Designer）用于设计各种图形画面；c）报警记录（Alarm Logging）负责采集和归档报警信息；d）变量归档（Tag Designer）