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组态设计基础知识介绍 第一章 组态软件概述 1.1 组态软件的产生与发展 1.1.1 工业过程控制系统的发展 20世纪纪40年代，多数工业业生产过产过 程处处于手工操 作状态态，人们们主要凭经验经验 、用手工方式去控制生产产 过过程。如生产过产过 程中的关键键参数靠人工观观察，生产产 过过程中的操作也靠人工去执执行，劳动劳动 生产产率是很低 的。 50年代前后，一些工厂企业业的生产过产过 程实现实现 了仪仪表化和局部自动动化。此时时，生产过产过 程中的关 键键参数普遍采用基地式仪仪表和部分单单元组组合仪仪表 （多数为为气动仪动仪 表）等进进行显显示. 进进入60年代，随着工业业生产产和电电子技术术的不 断发发展，开始大量采用气动动、电动单电动单 元组组合仪仪表 甚至组组装仪仪表对对关键键参数进进行指示，计计算机控制 系统统开始应应用于过过程控制，实现实现 直接数字控制和 设设定值值控制等。 计算机控制系统组成 微型计算机 常规外设 输出 通道 输入 通道 执行机构 传感器 变送器 系统总线 被控对象 现场设备 I/O设备 所要控制的生 产装置或设备 测量被控对象参数，输 出模拟信号或开关信号 接受输出通道的信号 驱动执行机构动作 过程通道 控制系统 核心 局域网 管理 计算机 工程师 工作站 现场 控制站 操作员 操作站 监控 计算机 网间 连接器 智能 调节器 其他测 控装置 通信联络 过程控制级 控制管理级 生产管理级 集散控制系统是把自动化技术、计算机 技术、通信技术、故障诊断技术、冗余技术 和图形显示技术融为一体的装置。 1.1.2 组态软件概述 在组态软组态软 件出现现之前，大部分用户户是通过过第三 方软软件（如VB、VC、DELPHI、PB甚至C等）编编写 人机交互界面（Human Machine Interface，HMI） ，这样这样 做存在着开发发周期长长、工作量大、维护维护 困难难 、容易出错错、扩扩展性差等缺点。 世界上第一款组态软组态软 件InTouch在20世纪纪80年 代中期由美国的Wonderware公司开发发。 组态软组态软 件类类似于“自动动化应应用软软件生成器”，根 据其提供的各种软软件模块块可以积积木式搭建人机监监控界 面，不仅仅提高了自动动化系统统的开发发速度，也保证证了自 动动化应应用的成熟性和可靠性。 一、 组态软件定义 使用应用软件设计生成目标应用系统过程也就是组态的过 程，称为“做组态” 组态，英文单词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。自动执行特定任务,满足使用者要求的目的。 组态软件，是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控 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)。 组态软组态软 件从总总体结结构上看一般都是由系统统开发发 环环境（或称组态环组态环 境）与系统统运行环环境两大部分组组 成。系统统开发环发环 境和系统统运行环环境之间间的联联系纽带纽带 是实时实时 数据库库。 组态环境： 组态生成 应用系统 运行环境： 解释执行 组态结果 实时数据库 ：组态结果 数据流程 数据流1 现场数据 I/O设备设备 I/O Server 实时实时 数据库库存储储 数据流2 实时实时 数据库库 画面显显示 工作过程画面 报警画面 历史数据画面 数据流3 控制数据 I/O Server I/O设备设备 执执行机构 二、组态软件的发展 1. 发展历史 组态软件依赖于计算机控制系统、依赖于计算机 技术的发展。 20世纪60年代 计算机开始涉足工业过程控制领域； 20世纪70年代 微机的出现促进了计算机控制的发 展，DCS、计算机控制技术应用日益广泛。 组态软件基于MS-DOS和iRMX86的， 各DCS厂商的 软件专用且封闭，不通用。 二、组态软件发展历史（续） 20世纪80年代末 个人PC机和Windows操作系统的普及， 基于PC机的组态软件开发，且由软件商专门从事组态软件的开 发。美国的Wonderwere公司推出第一个商品化的组态软件 Intouch，提供了不同厂家、不同设备的对应的I/O驱动模块， 使组态软件趋于通用。 目前已有近几十种组态软件。 国际上较知名的监控组态软件 公司名称产品名称国别 IntellutionFIX, iFIX美国 WonderwareInTouch美国 西门子WinCC德国 Rock-wellRSView32美国 National InstrumentsLabview美国 CitechCitech澳大利亚 IconicsGenesis美国 PC SoftWizCon以色列 A-Bcontrolview美国 国内较知名的监控组态软件 公司名称产产品名称国别别 亚亚控组态组态 王中国 三维维科技力控中国 昆仑仑通态态MCGS中国 华华富ControX中国 研华华Genie台湾 康拓Control star Easy Control 中国 三、组态软件的特点 （1）使用简单，用户只需编写少量自己所需 的控制算法代码，甚至可以不写代码。 （2）运行可靠。 （3）提供数据采集设备的驱动程序。 （4）提供自动化应用系统所需的组件。 （5）强大的图形设计工具。 四、组态软件的发展趋势 1.运行更加稳定，执行效率更高，使用更 加容易 2.更好的人机交互 3.能满足客户个性化需求 4.具有很好的开放性 5.获取信息更加便利 6.增强与其他系统的交互操作 第二章 力控组态知识 2.1 力控组态软件介绍 力控监控组态软件（ForceControl）是一个面向方案的 HMI/SCADA（human machine interface/ supervisory control and data acquisition）平台软件。分布式实时多数 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使用户可以充分利用 Intranet或Internet的网络资源。 力控可用于开发石油、化工、半导体、汽车、电力等多个行 业和领域的工业自动化、过程控制、管理监测、工业现场监视 、远程监视/远程诊断等系统。 n开发系统（Draw）： 是一个集成环境，可以创建工程画面 ，配置各种系统参数，启动力控其它程序组件等。 n界面运行系统（View）： 界面运行系统用来运行由开发系统 Draw创建的画面。 n实时数据库（DB）：是数据处理的核心，构建分布式应用系 统的基础。它负责实时数据处理、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。 nI/O驱动程序： I/O驱动程序负责力控与I/O设备的通信。它 将I/O设备寄存器中的数据读出后，传送到力控的数据库，然 后在界面运行系统的画面上动态显示。 n网络通信程序（NetClient/NetServer）：网络通信程序采 用TCP/IP通信协议，可利用Intranet/Internet实现不同网络结 点上力控之间的数据通信。 2.2 ForceControl集成环境： 2.3力控ForceControl组态软件的基本特点 1.方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、可嵌入 各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便 画面制作，大大降低了组态开发的工作量； 2.强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断 线存储，恢复功能 3.支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层 的显示与隐藏； 4.强大的控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通 过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方 法、属性； 5.全新的、灵活的报表设计工具 6.通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案 7.支持通过PDA掌上终端在Internet实时监控现场的生产数 据，支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程 力控节点通讯； 8.面向国际化的设计，同步推出英文版和繁体版，保证对多国 语言版的快速支持与服务； 9. 完整的网络冗余及软件容错解决方案 2.4力控产品家族包含以下产品： 力控 ForceControl - HMI/SCADA工业监控组态软件，提 供了组件技术解决方案； 力控pSpace 企业级实时历史数据库，实现企业信息集成的 基础平台； 力控pStrategyTM 自动化控制软件，实现基于PC控制的过 程控制与仿真； 力控pFieldCommTM 网关通讯软件，提供通讯协议转换的 一体化解决方案； 力控pMopcTM OPC通讯解决方案，提供OPC Server定制 开发服务； 2.5力控软件使用需掌握的内容： 1.工程管理； 2.工程组态； 3.组态动画； 4.脚本语言； 5.分析曲线； 6.报表系统； 7.与数据库连接； 8.网络结构； 9.web发布； 10.调试。 2.5.1 工程组态 1.创建画面 2.I/O设备组态 3.建立数据库点，并作IOLink 2.5.2 组态动画 1.鼠标动画 垂直拖动、水平拖动、窗口显示、左键动作 右键动作、鼠标动作、右键菜单、信息提示 2.颜色动画 边线、实体文本、条件、闪烁、垂直填充、水平填充 3.尺寸动画 垂直移动、水平移动、旋转、高度变化、宽度变化 4.数值动画 模拟输入、开关输入、字符输入、模拟输出、开关输出、字符输出 2.5.3 脚本语言 动作脚本可以增强对应用程序控制的灵活性。比如，用户可以在按下 某一个按钮，打开某个窗口或当某一个变量的值变化时，用脚本触发 一系列的逻辑控制、联锁控制，改变变量的值、图形对象的颜色、大小， 控制图形对象的运动等等。 所有动作脚本都是事件驱动的。事件可以是数据改变、 条件、鼠标或键盘、计时器等。处理顺序由应用程序指定，不同类型 的动作脚本决定以何种方式加入控制。 2.5.3 脚本语言 动作脚本类型： 窗口动作： 可以在窗口打开时执行一次、窗口关闭时执行 一次或者窗口存在时周期执行。 应用程序动作：可以在整个工程启动时执行一次、关闭工程时 执行一次或者在运行期间 周期执行。 数据改变动作：可以当指定数据发生变化时执行一次。 键动作：可以当按下键盘某一个键时执行指定动作一次，键释放时 执行一次或者按键期 间周期执行。 条件动作：可以当指定的条件发生时执行一次或条件满足时周期执行。 鼠标动作：可以当鼠标左键点击按下时执行一次、释放时执行一次 或者鼠标按键期间周期执行。 2.5.3 脚本语言 动作脚本语言支持赋值、数学运算等基本语法，也可以书写 由 IF-ELSE-ENDIF等语句构成的带有分支结构的程序脚本。 它由以下几个部分组成： 变量和常数：数据运算的最基本单位。 操作符：对数据实施的运算。 表达式：关键字、运算符、变量、字符串常数、数字或对象的组合。 表达式可用来执行运算、操作字符或测试数据。 赋值语句：为变量或对象属性赋值的语句。 条件语句：使用条件语句可以根据指定的条件控制脚本的执行流程。 多分支语句：使用多分支语句可以根据指定的条件控制脚本的执行流程， 在根据同一个条件处理多个分支时，它比条件语句更清晰。 循环语句：循环用于重复执行一组语句。 注释：用来解释代码如何工作的附加文本。 函数：软件提供了一些定制好的系统函数，用户也可以自定义函数。 2.5.3 脚本语言 脚本编辑器里的基本语法格式是： #窗口名.#对象名.对象/方法 脚本动作中的条件和循环语句： 1.IF结构 2.SWITCH多分支结构 3.FOR循环 4.WHILE循环 2.5.4 报表 专家报表应用： 本地数据库报表 关系数据库报表 自定义报表 2.5.5 与数据库连接 力控所支持的关系数据库包括： Access ，MySQL ，Oracle ，SQL2000 ，SQL2005 ； 同时也支持与Excel的连接。 2.5.5 与数据库连接 SQL（结构化查询语言）是关系数据库使用的标准语言，用来检索、更新 和管理数据。开放式数据库互连(ODBC)是各种关系数据广泛使用的接口标准， 支持该标准的关系数据库被称为 ODBC数据库。 力控 SQL 访问功能是为了实现力控和其他 ODBC 数据库之间的数据传输。 它主要由数据表管理（SQL数据表模板和数据表绑定）和 SQL函数两部分组成。 数据表管理用来建立数据库字段和力控变量之间的联系。通过 SQL数据表模板 在数据库中创建表格，通过数据表绑定实现对记录的操作。 SQL函数可以在脚本中任意调用。这些函数用来创建表格，插入删除记录， 编辑已有的表格，清空删除表格，查询记录等。 2.5.5 与数据库连接 1) ODBC 数据源：数据源包括数据和需要访问数据的种类，所在位置、 用户名，口令、数据库文件记录访问等级等信息，可以通过 Windows 系统 设置中的“数据源 (ODBC)”创建。 2) 数据表模板：可定义的数据表的结构，如字段组成，字段类型等。 可以通过该模板创建一个数据表或多个数据表。 3) 绑定表（数据表绑定）：是指将数据表中的字段（列）与力控中的变量建立 对应关系，插入或更新记录时各字段将取对应力控中变量的当前值。 4) SQL 函数：可以在力控的任意脚本中调用。 这些函数用来创建表格，插入/更新/删除记录，查询记录等。 名词解释： 2.5.5 与数据