工业组态技术教程
工业组态控制技术教案PC
任务实施（70分钟）任务一、组态软件概述组态软件，又称监控组态软件，译自英文SCADA,即Supervisory Control and DataAcquisition(数据采集与监视控制),组态软件的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
组态英文是“Configuration”,其意义究竟是什么呢？简单的讲，组态就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。
利用一系列的标准功能组件，通过模块化任意组合来构造系统，在这里系统可以是硬件、软件。
具体到监控程序组态而言，就是采用一系列的标准软件组件，通过配置、连接等操作形成一个软件应用系统。
标准组件体现在：控件、接口、驱动程序等（均由组态软件开发商开发提供给用户）。
任务二、组态软件的应用场合通过ppt展示不同场景，总之得出结论，组态软件多应用在大型石化企业，当然其他行业也有涉及。
任务三、工业生产控制系统的发展1.原始的人工控制阶段最原始的控制方法，加多了就多放一点，加少了就少放一点。
为了代替人的劳动，减轻劳动强度，提高工作效率，保证大型、复杂工业的安全生产，向自动化方向改进。
了解组态软件了解组态软件的应用场合及将来就业岗位了解工业控制系统的发展从而了解组态软件的产生学习组态软件的基本概念通过教师讲解了解MCGS的基本功能学习并思考工业生产系统与组态软件的联系2.常规仪表控制▲使用常规仪表的中央控制室生产过程规模不断扩大，中控仪表越来越多，操作人员对过程的监控和操作的要求也越来越高，模拟仪表难以胜任。
3.计算机集中控制如何把因计算机的故障造成的危害减少，使危险分散，成为应用计算机控制系统首要解决的问题。
集中和综合的操作和监督要求对全厂、各车间和工段级的控制和操作有相应的数据通信联系，不仅要求有大量的数据传送，而且要求有高速的数据传输速率。
4.DCS控制系统▲DCS俗称为“工业大脑”DCS对象分散→控制分散DCS在国内自控领域又称为集散控制系统。
组态控制技术实训教程
组态控制技术实训教程一、前言组态控制技术是指利用计算机软件对工业控制系统进行配置、监控和管理的技术。
它是现代工业自动化领域中非常重要的一项技术，广泛应用于工厂、电力、交通、建筑等领域。
本教程旨在介绍组态控制技术的基本原理和实际应用，帮助读者快速掌握组态控制技术。
二、组态控制技术的基本概念1. 组态控制技术是指利用计算机软件对工业控制系统进行配置、监控和管理的技术。
它通过图形化界面，将工业控制系统中的各种设备、传感器、执行器等元件进行连接和配置，实现对工业过程的监控和控制。
2. 组态控制技术主要包括三个方面的内容：图形化界面设计、数据采集与处理、控制策略设计。
图形化界面设计是通过绘制图形界面，将工业过程中的各种元件进行可视化展示。
数据采集与处理是通过传感器等设备采集工业过程中的数据，并对数据进行处理和分析。
控制策略设计是根据工业过程的需求，设计并实现相应的控制策略，实现对工业过程的控制。
三、组态控制技术的基本原理1. 组态控制技术的基本原理是将工业控制系统中的各种设备和元件通过计算机软件进行连接和配置，实现对工业过程的监控和控制。
它采用图形化界面设计，使得工程师可以通过鼠标点击、拖拽等方式，快速配置工业控制系统。
2. 组态控制技术的实现主要依靠计算机软件和硬件设备。
计算机软件是组态控制技术的核心，它提供了图形化界面设计、数据采集与处理、控制策略设计等功能。
硬件设备包括计算机、传感器、执行器等，它们与计算机软件相互配合，实现对工业过程的监控和控制。
3. 组态控制技术的实现过程可以分为三个步骤：首先是图形化界面设计，工程师通过绘制图形界面，将工业过程中的各种元件进行可视化展示；其次是数据采集与处理，通过传感器等设备采集工业过程中的数据，并对数据进行处理和分析；最后是控制策略设计，根据工业过程的需求，设计并实现相应的控制策略，实现对工业过程的控制。
四、组态控制技术的实际应用1. 组态控制技术在工厂中的应用：通过组态控制技术，工程师可以对工厂中的各种设备和生产线进行监控和控制，实现对生产过程的自动化控制。
MCGS组态软件经典教程详解
编 写 程 序 调 试 工 程
连 接 设 备 驱 动 程 序
工 程 完 工 综 合 测 试
MCGS组态软件实现一个简单的水位控制
工程简介 工程建立 流程画面 定义数据对象 动画连接 设备连接 流程控制 报警显示 报表输出 显示曲线 安全机制
工程简介 工程简介：
• 通过一个水位控制系统的组态过程，介绍如何使用MCGS 组态软件。本样例涉及到动画制作、控制流程的编写、模 拟设备的连接、报警输出、报表曲线显示与打印等多项组 态操作。
水位控制系统相关数据：
• 二个模拟数据（输入通道、模拟量）：
水箱水位（最大值10米）（水位传感器数据采集卡驱动程序） 水罐水位（最大值6米）
如何对工程运行流程实施有效控制
• MCGS开辟了专用的“运行策略”窗口，建立用户运行策 略。
用MCGS组态软件组建新工程的一般过程
工 程 项 目 系 统 分 析
工 程 立 项 搭 建 框 架
设 计 菜 单 基 本 体 系
制 作 动 画 显 示 画 面
编 写 控 制 流 程 程 序
完 善 菜 单 按 钮 功 能
• 三个开关数据（输入/输出通道，数字量）：
水泵（开关I/O卡驱动程序） 调节阀 出水阀
MCGS组态软件实现一个简单的水位控制
工程简介 工程建立 流程画面 定义数据对象 动画连接 设备连接 流程控制 报警显示 报表输出 显示曲线 安全机制
工业组态软件的功能
• • • • • • • •
组态软件一般都能完成以下几个功能：
实时数据采集(数字量、模拟量) 动态显示数据(文本、曲线、图、表等方式) 数据的实时运算处理(内置数字处理+脚本支持) 过程控制(脚本实现控制策略，流程控制) 历史数据记录 报警功能 网络通信功能(TCP/IP、Modem) 开放式结构(可扩充性，允许二次开发)
精选工业组态软件实用技术第2章创建一个简单工程
ⅱ、点击参数“PV”，在“连接I/O设备”的“设备”下拉框中选择设备“NEWPLC”。点击“增加”按钮，出现如图所示的“设备连接项”对话框。
在“寄存器/继电器”选择框中选择“X/WX（外部输入继电器）”，在“地址”输入框中输入0，“位偏移”输入框中输入0，点击“确定”返回
重复上述步骤，可连接所有定义过的点。在重复上述步骤时，对于同一个继电器，位偏移依次加1。对话框中填写的值如表所示。
存储罐液面的实时高度、入口阀门、出口阀门、启动和停止两个按钮；有1个工艺，为罐中液体的配方
化学反应釜PLC控制组态仿真
在本例中，有5个控制点，为存储罐液面的实时高度、入口阀门、出口阀门、启动和停止两个按钮；有1个工艺，为罐中液体的配方。5个点中入口阀门和出口阀门用电磁阀控制，液面的实时高度用高精度液位传感器检测，两个按钮用常用的机械按钮。但是5个点用4个变量（即反映存储罐的液位模拟量、入口阀门的状态为数字量、反映出口阀门开关状态的数字量、控制整个系统的启动与停止的开关量）就行。
在数据库中定义了上述5个点后，下面将建立一个I/O设备—PLC，上述定义好的5个点的值将取自PLC。
在Draw导航器中双击“实时数据库”项使其展开，选择“I/O设备驱动”项使其展开，在展开项目中选择“PLC”项并双击使其展开，然后继续选择厂商名“NaiS（松下电工）”并双击使其展开后，选择项目“FX系列”，如图所示。
按图所示绘制窗口图形。
5、制作动画连接
前面已经做了很多事情，包括：制作显示画面、创建数据库点，并通过一个自己定义的I/O设备“NEWPLC”把数据库点的过程值与设备NEWPLC连接起来。现在再回到开发环境Draw中，通过制作动画链接使显示画面活动起来
（1）定义数据源
界面系统除了可以访问本地数据库（即与界面系统运行在同一台PC机上的数据库）外，还可以通过网络访问安装在其它计算机上的ForceControl数据库中的数据。因此，当在界面系统Draw中创建变量时，如果变量引用的是外部数据源（包括：ForceControl数据库，DDE服务器或其它第三方数据提供方），首先对要引用的外部数据源进行定义。
工业组态技术教程
1.2 组态软件的发展趋势
1、 监控组态软件标准化是一个发展趋势；组态软件作为单独行业的 出现是历史的必然。 2、 现场总线技术的成熟促进了组态软件的应用；适应“e”时代的要 求，能够借鉴更多新的计算机理论支持，将新的技术随时融合进 来； 3、 能够兼容多种操作系统平台是组态软件的发展方向之一。 4、 组态软件在嵌入式整体方案中将发挥更大作用。 DCS系统软件 中会更加深入的借鉴通用组态软件设计思想 5、 网络化的普及会进一步增加对分布式应用的需求数量，为组态软 件拓展了更多的应用领域。
多任务处理能力：
能将测控任务分解成若干并行执 行的多个任务，加快程序的执行速 度。（将某些变化不显著的事件作 为顺序执行的任务；把保持时间很 短且需要计算机立即作出反应的事 件作为中断请求源或事件触发信号， 编写专门的程序）
可靠性：
标准化：
1.4 组态王软件的介绍
1. 组态王软件的结构
5 工业组态软件具有广阔发展空间
（1）很多DCS和PLC厂家主动公开通信协议，加
入“PC监控”的阵营。 （2）由于PC监控大大降低了系统成本，使得市场 空间得到扩大。 (3) 各类智能仪表、调节器和现场总线设备可与 工业组态软件构筑完整的低成本自动化系统，具 有广阔的市场空间。 （4）各类嵌入式系统和现场总线的异军突起，把 工业组态软件推到了自动化系统的主要位置，工 业组态软件越来越成为工业自动化系统的灵魂。
4. 设计结果
自动化工程设计技术人员在组态软件中只需填入 一些事先设计的表格，利用图形功能把被控对象， 如反应罐温度计、锅炉趋势曲线、报表等形象地画 出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与I/O 设 备的实时数据进行逻辑连接。当由组态软件生成的 应用系统投入运行后，与被控对象连接起来。
MCGS组态软件教程
MCGS组态软件教程
MCGS（Machine Control Graphical System）是一款用于工业自动化领域的组态软件，通过它可以进行机器设备的监控和控制。
本文将为您详细介绍MCGS的使用教程。
第二步，新建一个项目。
在MCGS软件中，一个项目就是一个设备的组态界面。
点击软件菜单栏上的“文件”选项，然后选择“新建”来创建一个新的项目。
在弹出的对话框中，可以设置项目的名称和存储路径。
第三步，创建设备界面。
在项目中，您需要创建一个设备界面来显示和控制设备的状态。
在软件界面的左侧有一个工具箱，里面有多种控件可以使用。
选择适合您需求的控件，并将其拖放到设备界面上。
可以调整控件的大小和位置，以满足您的需求。
可以使用文本框、按钮、图表等控件来显示和控制设备。
第四步，配置设备参数。
在设备界面上，点击右键选择“属性”来配置控件的参数。
可以设置控件的位置、大小、颜色等属性。
还可以为控件添加事件，例如点击按钮时执行一些操作。
在控件属性中，还可以配置与设备通信的参数，例如设备的IP地址、端口号等。
MCGS组态软件经典教程
流程画面
▪ 演示
• 新建一个用户窗口“水位控制”
▪ 在窗口的基本属性中设定窗口名称、窗口标题、窗口背景、窗口位置
等属性。
请与此编号保
• 对“水位控制”窗口进行动画组态
持一致！
▪ 添加文本“水位控制系统演示工程”
▪ 水箱---选取“储藏罐”中的罐17
▪ 水罐---选取“储藏罐”中的罐53
▪ 调节阀---选取“阀”中的阀58
▪ 出水阀---选取“阀”中的阀43
▪ 泵---选取“泵”中的泵38
▪ 添加流动块（块的颜色为蓝色、填充色为灰色、边界色为黑色）
• 三个开关数据（输入/输出通道，数字量）：
▪ 水泵（开关I/O卡驱动程序）
▪ 调节阀
▪ 出水阀
MCGS组态软件经典教程
MCGS组态软件实现一个简单的水位控制
▪ 工程简介 ▪ 工程建立 ▪ 流程画面 ▪ 定义数据对象 ▪ 动画连接 ▪ 设备连接 ▪ 流程控制 ▪ 报警显示 ▪ 报表输出 ▪ 显示曲线 ▪ 安全机制 MCGS组态软件经典教程
工业组态软件的功能
▪ 组态软件一般都能完成以下几个功能：
• 实时数据采集(数字量、模拟量) • 动态显示数据(文本、曲线、图、表等方式) • 数据的实时运算处理(内置数字处理+脚本支持) • 过程控制(脚本实现控制策略，流程控制) • 历史数据记录 • 报警功能 • 网络通信功能(TCP/IP、Modem) • 开放式结构(可扩充性，允许二次开发)
• MCGS运行环境：运 行组态结果数据库， 实现现场设备与过程 控制。
工业组态技术教程PPT67页
工业组态技术教程
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
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3. 具体功能实现
组态软件的使用者是自动化工程设计人员。 组态软件包的主要目的是使使用者在生成适合自 己需要的应用系统时不需要修改软件程序的源代 码，因此在设计组态软件时应充分了解自动化工 程设计人员的基本需求，并加以总结提炼，重点 集中解决公共性问题。
（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。 （9）简单的回路调节；批次处理；SPC 过 程质量控制 （10）符合IEC 61131-3 标准。
其他设计
人机界面系统的设计还包括报警组态及输出、 报表组态及打印、历史数据检索与显示等功能。 各种报警、报表、趋势的数据源都可以通过组 态作为动画链接的对象。
（2）实时数据库系统
实时数据库是一个数据处理中心，是组态软 件的核心部件，是构建分布式应用系统的基础， 它负责实时数据运算与处理、历史数据存储、统 计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。
工业组态技术
陈礼勇
2013-9-2
学好《工业组态技术》可以给我们 以后的学习和工作带来有益的帮助
★ PLC课程、综合训练和毕业设 计 ★ 可以直接接手一个实际工程的 上位组态的工作
2
课程说明
• 本课程为专业课程，主要学习一个反应车间的监控系 统上位机组态技术。监控中心从现场采集生产数据， 并以动画形式直观的显示在监控画面上。监控画面还 将显示实时趋势和报警信息，并提供历史数据查询功 能，最后完成一个数据统计的报表。
由于有巨大的市场需求，许多大公司都开发了相 应的组态软件，以和自身的硬件更好结合。 Siemens, 1996年推出 Win CC GE, Simplicity,又收购Intellition的iFix Rockwell Automation, Rsview 现今主要产品 国外（高端市场） Intouch, iFix, Citec, Win CC, Simplicity 国内（低端市场） 组态王，MCGS，力控，紫金桥
静态设计
静态图形设计类似于“画画”，用户利用 组态软件中提供的基本图形元素线、填充形状、 文本)及设备图库，在组态环境中“组合”成工 程的模拟静态画面。静态图形设计在系统运行 后保持不变，与组态时一致。
动态设计
动态属性设置完成图形的动画属性，与实时数 据库中定义的变量建立相关性的连接关系，作为 动画图形的驱动源。动态属性与表达式的值有关。 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，它反映图形大 小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征 参数，随着表达式的值的变化而变化。
3、使用组态软件的好处
工控组态软件在实现工业控制软件开发中免 去了大量烦琐的编程工作，解决了长期以来控 制工程人员缺乏计算机专业知识与计算机专业 人员缺乏控制工程现场操作技术和经验的矛盾， 极大地提高了自动化工程的工作效率。 现已成为开发SCADA (supervisory control and data acquisition)系统上位机人机界面的最 主要的软件。
1.2 组态软件的发展趋势
1、 监控组态软件标准化是一个发展趋势；组态软件作为单独行业的 出现是历史的必然。 2、 现场总线技术的成熟促进了组态软件的应用；适应“e”时代的要 求，能够借鉴更多新的计算机理论支持，将新的技术随时融合进 来； 3、 能够兼容多种操作系统平台是组态软件的发展方向之一。 4、 组态软件在嵌入式整体方案中将发挥更ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ作用。 DCS系统软件 中会更加深入的借鉴通用组态软件设计思想 5、 网络化的普及会进一步增加对分布式应用的需求数量，为组态软 件拓展了更多的应用领域。
上世纪90 年代，随着微软的Windows 3.0 风靡全 球，以Wonderware 公司的Intouch 为代表的人机界 面软件开创了Windows 下运行工控软件的先河。 上实际80年代靠DOS 版组态软件起家，后来向 OS/2 移植的公司基本上都没落了。 组态软件的出现，解决了控制系统人机界面开发 中软件可重用的问题，满足当今快速开发工程的要 求，提高了应用软件的可靠性、可维护性，易于软 件升级，降低了用户开发成本。因此出现了快速发 展，产品众多。
多任务处理能力：
能将测控任务分解成若干并行执 行的多个任务，加快程序的执行速 度。（将某些变化不显著的事件作 为顺序执行的任务；把保持时间很 短且需要计算机立即作出反应的事 件作为中断请求源或事件触发信号， 编写专门的程序）
可靠性：
标准化：
1.4 组态王软件的介绍
1. 组态王软件的结构
策略相当于高级计算机语言中的函数，是 经过编译后可执行的功能实体。控制策略构件 (简称控件)由一些基本功能模块组成，一个功能 模块实质上是一个微型程序(但不是一个独立的 应用程序)，代表一种操作、一种算法或一个变 量。在很多组态软件中，控制策略是通过动态 创建功能模块类的对象实现的。
6. 组态软件的趋势化设计
在系统运行过程中，各个部件独立地向实时数 据库输入和输出数据，并完成自己的差错控制以减 少通信信道的传输错误，通过实时数据库交换数据， 形成互相关联的整体。因此，实时数据库是系统各 个部件及其各种功能性构件的公用数据区。
（3）通信系统
这里指实现工控组态软件与外界进行数据 交换的软件系统，包括与I／O 设备的通信及与 第三方程序接口组件的通信。其主要应用范围为 主机与从机间的通信、构建分布式HMI／ SCADA 应用时多机间的通信、基于Internet 或 Intranet 应用中的通信等。
1.3 组态软件的设计思想
1.4 组态王软件的简介
1.1 组态软件的产生背景
1、传统工控软件存在的问题
一旦工业被控对象有变动，就必须修改其控制系 统的源程序，导致开发周期延长； 已开发成功的工控软件又因控制项目的不同而重 复使用率很低，导致其价格非常昂贵； 维护工作量大； 可靠性差； 不能满足工业界不断提升的要求。
组态王软件是一种通用的工业监控软件。
组态王软件
工程 管理器
工程 浏览器
运行 系统
工程管理器（ProjManager）
工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理， 对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现 数据词典的导入和导出等功能。
工程浏览器（TouchExplorer）
工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监 控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语 言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。
6、 组态软件在CIMS（计算机集成制造系统）应用中将起到重要作用。
1.3 组态软件的设计思想
1. 新型工业控制系统层次结构
管理层
Ethernet
操作员站 操作员站
Internet 网 关
防火墙 防火墙
监控层
控制器（PLC、板卡、 变频器 等设备 ）
控制层
I/O 设备现场仪表 执行器等设备
2. 组态软件设计要求
运行系统（TouchVew）
工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并 依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人 与控制设备的交互操作。
2.组态软件的定义
组态:英文单词configuration，含义是“配置”、“设定”、“设
置”等，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所 需的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组 态”。
组态软件:也称人机界面HMI/MMI
(Human Machine Interface /man machine interface)，或监控与数据采集SCADA (supervisory control and data acquisition)。 组态软件是指数据采集与过程控制的专用软件，位于监控层一 级的软件平台和开发环境中，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，并支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备， 与高可靠的工业控制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。 组态软件的开发工具以C++为主，也有Delphi或C++ Builder。
PLC C语言程序 设计 电子技术 计算机文 化基础
组态技术
计算机监 控与运行
仿真实训 安装与运 行实训
教学方法及考试要求
• 采用项目式教学，以实际操作为主，要求 认真独立的完成每个项目。 • 考核方法：上课20%+上机20%+结课论文60%
第1讲 概述
1.1 组态软件成长的历史背景
1.2 组态软件的发展趋势
4. 设计结果
自动化工程设计技术人员在组态软件中只需填入 一些事先设计的表格，利用图形功能把被控对象， 如反应罐温度计、锅炉趋势曲线、报表等形象地画 出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与I/O 设 备的实时数据进行逻辑连接。当由组态软件生成的 应用系统投入运行后，与被控对象连接起来。
5. 组态软件的基本开发设计思想
工控组态软件与I／O 设备之间通常通过以下几 种方式进行数据交换： 串行通信方式(支持Modem 远程通信)、 板卡方式、 网络节点方式、 适配器方式、 DDE 方式、 OPC 方式、 ODBC 方式等。
（4）控制系统
控制系统以基于C 的策略编辑、生成组件为代 表，是组态软件的重要组成部分。组态软件控制系 统的控制功能主要表现在弥补传统设备(如PLC、 DCS、智能仪表或PC—based 设备)控制能力的不足、 扩大PC—based 设备在控制系统中所占比例方面。