組態(tài)軟件概述

組態(tài)軟件WinCC及其應(yīng)用2009.7組態(tài)軟件及其應(yīng)用是一門專業(yè)技術(shù)課，注重于實(shí)用性。教材：組態(tài)軟件WinCC及其應(yīng)用

劉華波王雪何文雪張赟寧

機(jī)械工業(yè)出版社第1章概述1.1組態(tài)軟件的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1工業(yè)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展20世紀(jì)40年代，多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程處于手工操作狀態(tài)，人們主要憑經(jīng)驗(yàn)、用手工方式去控制生產(chǎn)過程。如生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)靠人工觀察，生產(chǎn)過程中的操作也靠人工去執(zhí)行，勞動(dòng)生產(chǎn)率是很低的。

50年代前后，一些工廠企業(yè)的生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了儀表化和局部自動(dòng)化。此時(shí)，生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)普遍采用基地式儀表和部分單元組合儀表（多數(shù)為氣動(dòng)儀表）等進(jìn)行顯示；進(jìn)入60年代，隨著工業(yè)生產(chǎn)和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，開始大量采用氣動(dòng)、電動(dòng)單元組合儀表甚至組裝儀表對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行指示，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開始應(yīng)用于過程控制，實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制和設(shè)定值控制等。

70年代，隨著計(jì)算機(jī)的開發(fā)、應(yīng)用和普及，對(duì)全廠或整個(gè)工藝流程的集中控制成為可能。集散控制系統(tǒng)是把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、故障診斷技術(shù)、冗余技術(shù)和圖形顯示技術(shù)融為一體的裝置。

數(shù)據(jù)通道控制單元1控制單元2多路采集器…網(wǎng)絡(luò)接口去上級(jí)網(wǎng)其它系統(tǒng)操作計(jì)算機(jī)1組態(tài)計(jì)算機(jī)…1.1.2組態(tài)軟件的產(chǎn)生及發(fā)展在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，大部分用戶是通過第三方軟件（如VB、VC、DELPHI、PB甚至C等）編寫人機(jī)交互界面（HumanMachineInterface，HMI），這樣做存在著開發(fā)周期長(zhǎng)、工作量大、維護(hù)困難、容易出錯(cuò)、擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)。世界上第一款組態(tài)軟件InTouch在20世紀(jì)80年代中期由美國(guó)的Wonderware公司開發(fā)。組態(tài)軟件類似于“自動(dòng)化應(yīng)用軟件生成器”，根據(jù)其提供的各種軟件模塊可以積木式搭建人機(jī)監(jiān)控界面，不僅提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的開發(fā)速度，也保證了自動(dòng)化應(yīng)用的成熟性和可靠性。1.1.3組態(tài)軟件的定義組態(tài)軟件是一種面向工業(yè)自動(dòng)化的通用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件，即SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）軟件，亦稱人機(jī)界面或HMI/MMI（HumanMachineInterface/ManMachineInterface）軟件，在國(guó)內(nèi)通常稱為“組態(tài)軟件”。組態(tài)軟件從總體結(jié)構(gòu)上看一般都是由系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境（或稱組態(tài)環(huán)境）與系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境兩大部分組成。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境之間的聯(lián)系紐帶是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫：組態(tài)結(jié)果1.1.4組態(tài)軟件的功能作為通用的監(jiān)控軟件，所有的組態(tài)軟件都能提供對(duì)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制、管理和集成等一系列的功能，同時(shí)也為用戶實(shí)現(xiàn)這些功能的組態(tài)過程提供了豐富和易于使用的手段和工具。利用組態(tài)軟件，可以完成的常見功能有：（1）讀寫不同類型的PLC、儀表、智能模塊和板卡，采集工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。（2）可以以圖形和動(dòng)畫等直觀形象的方式呈現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信息。（3）可以將控制系統(tǒng)中的緊急工況（如報(bào)警等）及時(shí)通知給相關(guān)人員，使之及時(shí)掌控自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。（4）可以對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算和數(shù)字運(yùn)算等處理，并將結(jié)果返回給控制系統(tǒng)。（5）可以對(duì)從控制系統(tǒng)得到的以及自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。（6）可以將工程運(yùn)行的狀況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、警告和外部數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)以及統(tǒng)計(jì)運(yùn)算結(jié)果制作成報(bào)表，供運(yùn)行和管理人員參考。（7）可以提供多種手段讓用戶編寫自己需要的特定功能，并與組態(tài)軟件集成為一個(gè)整體運(yùn)行。大部分組態(tài)軟件提供通過C腳本、VBS腳本或C#等來完成此功能。（8）可以為其它應(yīng)用軟件提供數(shù)據(jù)，也可以接收數(shù)據(jù)，從而將不同的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)和整合在一起。（9）多個(gè)組態(tài)軟件之間可以互相聯(lián)系，提供客戶端和服務(wù)器架構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的大系統(tǒng)監(jiān)控。（10）可以將控制系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)信息送入管理信息系統(tǒng)，也可以反之，接收來自管理系統(tǒng)的管理數(shù)據(jù)，根據(jù)需要干預(yù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)或過程。（11）可以對(duì)工程的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)安全級(jí)別、用戶級(jí)別的管理設(shè)置。（12）可以開發(fā)面向國(guó)際市場(chǎng)的，能適應(yīng)多種語言界面的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程在不同語言之間的自由靈活切換，是機(jī)電自動(dòng)化和系統(tǒng)工程服務(wù)走向國(guó)際市場(chǎng)的有利武器。（13）可以通過因特網(wǎng)發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。1.2組態(tài)軟件的特點(diǎn)1.2.1組態(tài)軟件的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，是自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式(而不是編程方式)提供良好的用戶開發(fā)界面，其預(yù)設(shè)的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O產(chǎn)品，與工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。功能強(qiáng)大簡(jiǎn)單易學(xué)擴(kuò)展性好實(shí)時(shí)多任務(wù)1.2.2組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢(shì)（1）多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集驅(qū)動(dòng)程序，用戶可以進(jìn)行配置。（2）腳本語言是擴(kuò)充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。（3）可擴(kuò)展性為用戶提供了在不改變?cè)邢到y(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力。（4）組態(tài)軟件的應(yīng)用具有高度的開放性。（5）與MES和ERP系統(tǒng)緊密集成。（6）Internet模式的組態(tài)軟件。（7）發(fā)展與硬件結(jié)合的組態(tài)軟件。1.2.3使用組態(tài)軟件的一般步驟針對(duì)具體的工程應(yīng)用，在組態(tài)軟件中進(jìn)行完整、嚴(yán)密的開發(fā)，使組態(tài)軟件能夠正常工作，典型的組態(tài)步驟如下：（1）將所有I/O點(diǎn)的參數(shù)整理齊全，并以表格的形式保存，以便在組態(tài)軟件組態(tài)和PLC編程時(shí)使用。（2）明確所使用的I/O設(shè)備的生產(chǎn)商、種類、型號(hào)，使用的通信接口類型，采用的通信協(xié)議，以便在定義I/O設(shè)備時(shí)做出正確配置。（3）將所有I/O點(diǎn)的I/O標(biāo)識(shí)整理齊全，并以表格的形式保存。I/O標(biāo)識(shí)是唯一確定一個(gè)I/O點(diǎn)的關(guān)鍵字，組態(tài)軟件通過向I/O設(shè)備發(fā)出I/O標(biāo)識(shí)來請(qǐng)求其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。（4）根據(jù)工藝過程繪制、設(shè)計(jì)畫面結(jié)構(gòu)和畫面框架。（5）按照第1步統(tǒng)計(jì)的參數(shù)表格，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，正確組態(tài)各種變量參數(shù)。（6）根據(jù)第1步和第3步的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫變量與I/O點(diǎn)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即定義數(shù)據(jù)連接。（7）根據(jù)第4步的畫面結(jié)構(gòu)和畫面框架組態(tài)每一幅靜態(tài)畫面。（8）將操作畫面中的圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫變量建立動(dòng)畫連接關(guān)系，設(shè)定動(dòng)畫屬性和幅度等。（9）根據(jù)用戶需求，制作歷史趨勢(shì)，報(bào)警顯示以及開發(fā)報(bào)表系統(tǒng)等，之后，還需加上安全權(quán)限設(shè)置。（10）對(duì)組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行分段和總體調(diào)試，視調(diào)試情況對(duì)組態(tài)的軟件進(jìn)行相應(yīng)修改。（11）將全部?jī)?nèi)容調(diào)試完成以后，對(duì)上位組態(tài)軟件進(jìn)行最后完善，如：加上開機(jī)自動(dòng)打開監(jiān)控畫面，禁止從監(jiān)控畫面退出等，讓系統(tǒng)投入正式（或試）運(yùn)行。1.3當(dāng)前的組態(tài)軟件1、國(guó)外組態(tài)軟件（1）InTouch（2）iFIX（3）Citect（4）WinCC（5）RSView32（6）TraceMode2、國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件（1）組態(tài)王（2）力控（3）WebAccess此外，國(guó)內(nèi)的組態(tài)軟件還有MCGS，Controx（開物），易控，杰控（FameView），世紀(jì)星以及紫金橋組態(tài)軟件等。1.4WinCC概述SIMATICWinCC（WindowsControlCenter，視窗控制中心），是西門子在自動(dòng)化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和Microsoft的強(qiáng)大功能相結(jié)合的產(chǎn)物。它有各種有效功能用于自動(dòng)化過程，是用于個(gè)人計(jì)算機(jī)上的，按價(jià)格和性能分級(jí)的人機(jī)界面和SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系統(tǒng)?？梢匀菀椎慕Y(jié)合標(biāo)準(zhǔn)和用戶程序生成人機(jī)界面，準(zhǔn)確的滿足實(shí)際要求。

WinCC集成了SCADA、組態(tài)、腳本(Script)語言和OPC等先進(jìn)技術(shù)，為用戶提供了Windows操作系統(tǒng)(W1ndows2000或XP)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能，它繼承了西門子公司的全集成自動(dòng)化(TIA)產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)和無縫集成的特點(diǎn)。WinCC運(yùn)行于個(gè)人計(jì)算機(jī)環(huán)境，可以與多種自動(dòng)化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目、可視窗口和菜單選項(xiàng)，使用方式靈活，功能齊全。用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線和打印報(bào)表等。它為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設(shè)計(jì)周期，而且提高了工作效率。WinCC的另一個(gè)特點(diǎn)在于其整體開放性，它可以方便地與各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機(jī)界面，滿足實(shí)際需要。用戶也可將WinCC作為系統(tǒng)擴(kuò)展的基礎(chǔ)，通過開放式接口，開發(fā)其自身需要的應(yīng)用系統(tǒng)。WinCCExplorer系統(tǒng)控制器...數(shù)據(jù)管理器CS文本庫RTCS訪問保護(hù)RTS7S5CS變量管理過程數(shù)據(jù)RTCSRT報(bào)警記錄選項(xiàng)RTCSCS圖形RTCSRT報(bào)表設(shè)計(jì)器CSRT全局腳本CSRT變量記錄RTDBDB1.4.1WinCC的體系結(jié)構(gòu)anzahl()floatzaebeginifwert>0begomzae=zae+1endend編程接口PLC通訊Protokolle報(bào)表編輯器（報(bào)表系統(tǒng)）變量記錄（存檔）VentilgeschlossenKlappezuMotorein報(bào)警記錄（消息系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)接口過程可視化基本功能

WinCC以開放式的組態(tài)接口為基礎(chǔ)，開發(fā)了大量的WinCC選件（Options，也稱選項(xiàng)，來自于西門子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)）和WinCC附件（Add-ons，來自西門子內(nèi)部和外部合作伙伴），主要包括以下部件。（1）服務(wù)器系統(tǒng)（2）冗余系統(tǒng)（3）Web瀏覽器（4）用戶歸檔（5）開放式工具包（6）WinCC/Dat@Monitor（7）WinCC/ProAgent（8）WinCC/ConnectivityPack（9）WinCC/IndustrialDataBridge（10）WinCC/IndustrialX（11）SIMATICWinBDEWinCC不是孤立的軟件系統(tǒng)，它時(shí)刻與以下系統(tǒng)集成在一起：

●與自動(dòng)化系統(tǒng)的無縫集成

●與自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的集成●與MES系統(tǒng)的集成

●與相應(yīng)的軟硬件系統(tǒng)一起，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的診斷功能

●WinCC不僅是可以獨(dú)立使用的HMI/SCADA系統(tǒng)，而且是西門子公司眾多軟件系統(tǒng)的重要組件。比如，WinCC是西門子公司DCS系統(tǒng)PCS7的人機(jī)界面核心組件，也是電力系統(tǒng)監(jiān)控軟件PowerCC和能源自動(dòng)化系統(tǒng)SICAM的重要組成部分。1.4.2WinCC的性能特點(diǎn)（1）創(chuàng)新軟件技術(shù)的使用。（2）包括所有SCADA功能在內(nèi)的客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)。（3）可靈活裁剪，由簡(jiǎn)單任務(wù)擴(kuò)展到復(fù)雜任務(wù)。（4）眾多的選件和附件擴(kuò)展了基本功能。（5）使用MicrosoftSQLServer作為其組態(tài)數(shù)據(jù)和歸檔數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫。（6）強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)接口（如OLE，ActiveX和OPC）。（7）使用方便的腳本語言。（8）開放API編程接口可以訪問WinCC的模塊。（9）具有向?qū)У暮?jiǎn)易（在線）組態(tài)。（10）可選擇語言的組態(tài)軟件和在線語言切換。（11）提供所有主要PLC系統(tǒng)的通訊通道。（12）與基于PC的控制器SIMATICWinAC緊密連接，軟PLC/插槽式PLC和操作、監(jiān)控系統(tǒng)在一臺(tái)PC機(jī)上相結(jié)合無疑是一個(gè)面向未來的概念。（13）全集成自動(dòng)化TIA（TotallyIntegratedAutomation）的部件。（14）SIMATICPCS7過程控制系統(tǒng)中的SCADA部件，如SIMATICPCS7是TIA中的過程控制系統(tǒng)；PCS7是結(jié)合了基于控制器的制造業(yè)自動(dòng)化優(yōu)點(diǎn)和基于PC的過程工業(yè)自動(dòng)化優(yōu)點(diǎn)的過程處理系統(tǒng)?；诳刂破鞯腜CS7對(duì)過程可視化使用標(biāo)準(zhǔn)的SIMATIC部件。（15）集成到MES和ERP中。1.4.3WinCC的安裝

WinCC是運(yùn)行在IBM-PC兼容計(jì)算機(jī)上基于Windows操作系統(tǒng)的組態(tài)軟件，其安裝有一定的硬件和軟件要求。在安裝WinCC前應(yīng)先安裝Microsoft消息隊(duì)列服務(wù)（MSMQ）和SQLServer2000；對(duì)于操作系統(tǒng)和IE瀏覽器也有一定的要求。單用戶系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)行在Windows2000ProfessionalSP2及以上版本、WindowsXPProfessional上，多用戶系統(tǒng)的WinCC服務(wù)器推薦使用Windows2000ServerSP2或Windows2000AdvancedServerSP2及以上。

WinCCV6.0要求安裝MicrosoftInternetExplorer6.0SP1及以上版本。1.4.4WinCC的授權(quán)使用WinCC需要安裝授權(quán)，授權(quán)類似一個(gè)“電子鑰匙”，用來保護(hù)西門子公司和用戶的權(quán)益，沒有經(jīng)過授權(quán)的軟件是無法使用的。

WinCC基本系統(tǒng)分為完全版和運(yùn)行版。完全版包括運(yùn)行和組態(tài)版的授權(quán)，運(yùn)行版僅有WinCC運(yùn)行的授權(quán)。選項(xiàng)

n選項(xiàng)1WinCC軟件保護(hù)安裝SICOMPIPC

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20SIEMENSWinCC卸裝安裝授權(quán)之后，不能執(zhí)行

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