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、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)過程實現(xiàn)了儀表化和局部自動化。此時，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、電動單元組合儀表甚至組裝儀表對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行指示，計算機控制系統(tǒng)開始應(yīng)用于過程控制，實現(xiàn)直接數(shù)字控制和設(shè)定值控制等。

70年代，隨著計算機的開發(fā)、應(yīng)用和普及，對全廠或整個工藝流程的集中控制成為可能。集散控制系統(tǒng)是把自動化技術(shù)、計算機技術(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)接口去上級網(wǎng)其它系統(tǒng)操作計算機1組態(tài)計算機…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）編寫人機交互界面（HumanMachineInterface，HMI），這樣做存在著開發(fā)周期長、工作量大、維護(hù)困難、容易出錯、擴展性差等缺點。世界上第一款組態(tài)軟件InTouch在20世紀(jì)80年代中期由美國的Wonderware公司開發(fā)。組態(tài)軟件類似于“自動化應(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監(jiān)控界面，不僅提高了自動化系統(tǒng)的開發(fā)速度，也保證了自動化應(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，亦稱人機界面或HMI/MMI（HumanMachineInterface/ManMachineInterface）軟件，在國內(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)運行環(huán)境兩大部分組成。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運行環(huán)境之間的聯(lián)系紐帶是實時數(shù)據(jù)庫。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果實時數(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)軟件都能提供對工業(yè)自動化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視、控制、管理和集成等一系列的功能，同時也為用戶實現(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)場的各種信號，對工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視和控制。（2）可以以圖形和動畫等直觀形象的方式呈現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場信息。（3）可以將控制系統(tǒng)中的緊急工況（如報警等）及時通知給相關(guān)人員，使之及時掌控自動化系統(tǒng)的運行狀況。（4）可以對工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運算和數(shù)字運算等處理，并將結(jié)果返回給控制系統(tǒng)。（5）可以對從控制系統(tǒng)得到的以及自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲。（6）可以將工程運行的狀況、實時數(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)計運算結(jié)果制作成報表，供運行和管理人員參考。（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)軟件集成為一個整體運行。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)實現(xiàn)分布式監(jiān)控，實現(xiàn)復(fù)雜的大系統(tǒng)監(jiān)控。（10）可以將控制系統(tǒng)中的實時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)場或過程。（11）可以對工程的運行實現(xiàn)安全級別、用戶級別的管理設(shè)置。（12）可以開發(fā)面向國際市場的，能適應(yīng)多種語言界面的監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)工程在不同語言之間的自由靈活切換，是機電自動化和系統(tǒng)工程服務(wù)走向國際市場的有利武器。（13）可以通過因特網(wǎng)發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。1.2組態(tài)軟件的特點1.2.1組態(tài)軟件的特點與優(yōu)勢組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，是自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(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現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O產(chǎn)品，與工控計算機和網(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。功能強大簡單易學(xué)擴展性好實時多任務(wù)1.2.2組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢（1）多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集驅(qū)動程序，用戶可以進(jìn)行配置。（2）腳本語言是擴充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。（3）可擴展性為用戶提供了在不改變原有系統(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編程時使用。（2）明確所使用的I/O設(shè)備的生產(chǎn)商、種類、型號，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)備時做出正確配置。（3）將所有I/O點的I/O標(biāo)識整理齊全，并以表格的形式保存。I/O標(biāo)識是唯一確定一個I/O點的關(guān)鍵字，組態(tài)軟件通過向I/O設(shè)備發(fā)出I/O標(biāo)識來請求其對應(yīng)的數(shù)據(jù)。（4）根據(jù)工藝過程繪制、設(shè)計畫面結(jié)構(gòu)和畫面框架。（5）按照第1步統(tǒng)計的參數(shù)表格，建立實時數(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)計結(jié)果，在實時數(shù)據(jù)庫中建立實時數(shù)據(jù)庫變量與I/O點的一一對應(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象與實時數(shù)據(jù)庫變量建立動畫連接關(guān)系，設(shè)定動畫屬性和幅度等。（9）根據(jù)用戶需求，制作歷史趨勢，報警顯示以及開發(fā)報表系統(tǒng)等，之后，還需加上安全權(quán)限設(shè)置。（10）對組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行分段和總體調(diào)試，視調(diào)試情況對組態(tài)的軟件進(jìn)行相應(yīng)修改。（11）將全部內(nèi)容調(diào)試完成以后，對上位組態(tài)軟件進(jìn)行最后完善，如：加上開機自動打開監(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）運行。1.3當(dāng)前的組態(tài)軟件1、國外組態(tài)軟件（1）InTouch（2）iFIX（3）Citect（4）WinCC（5）RSView32（6）TraceMode2、國內(nèi)組態(tài)軟件（1）組態(tài)王（2）力控（3）WebAccess此外，國內(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），是西門子在自動化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和Microsoft的強大功能相結(jié)合的產(chǎn)物。它有各種有效功能用于自動化過程，是用于個人計算機上的，按價格和性能分級的人機界面和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界面，準(zhǔn)確的滿足實際要求。

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化(TIA)產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)和無縫集成的特點。WinCC運行于個人計算機環(huán)境，可以與多種自動化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置項目、可視窗口和菜單選項，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、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等。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)計周期，而且提高了工作效率。WinCC的另一個特點在于其整體開放性，它可以方便地與各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機界面，滿足實際需要。用戶也可將WinCC作為系統(tǒng)擴展的基礎(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報警記錄選項RTCSCS圖形RTCSRT報表設(shè)計器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報表編輯器（報表系統(tǒng)）變量記錄（存檔）VentilgeschlossenKlappezuMotorein報警記錄（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，來自于西門子自動化與驅(qū)動集團）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)，它時刻與以下系統(tǒng)集成在一起：

●與自動化系統(tǒng)的無縫集成

●與自動化網(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，實現(xiàn)系統(tǒng)級的診斷功能

●WinCC不僅是可以獨立使用的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的人機界面核心組件，也是電力系統(tǒng)監(jiān)控軟件PowerCC和能源自動化系統(tǒng)SICAM的重要組成部分。1.4.2WinCC的性能特點（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/服務(wù)器系統(tǒng)。（3）可靈活裁剪，由簡單任務(wù)擴展到復(fù)雜任務(wù)。（4）眾多的選件和附件擴展了基本功能。（5）使用MicrosoftSQLServer作為其組態(tài)數(shù)據(jù)和歸檔數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)庫。（6）強大的標(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暮喴祝ㄔ诰€）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PC機上相結(jié)合無疑是一個面向未來的概念。（13）全集成自動化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)自動化優(yōu)點和基于PC的過程工業(yè)自動化優(yōu)點的過程處理系統(tǒng)?；诳刂破鞯腜CS7對過程可視化使用標(biāo)準(zhǔn)的SIMATIC部件。（15）集成到MES和ERP中。1.4.3WinCC的安裝

WinCC是運行在IBM-PC兼容計算機上基于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消息隊列服務(wù)（MSMQ）和SQLServer2000；對于操作系統(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“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)分為完全版和運行版。完全版包括運行和組態(tài)版的授權(quán)，運行版僅有WinCC運行的授權(quán)。選項

n選項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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