组态软件概述(xxz)课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,高珏 常熟理工学院,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高珏 常熟理工学院,*,集散控制和现场总线技术,组态软件,WinCC,及其应用,集散控制和现场总线技术组态软件WinCC及其应用,1,参考教材,组态软件,WinCC,及其应用,刘华波等 机械工业出版社,深入浅出西门子,WinCC V6,北京航空航天出版社,WinCC,帮助系统,参考教材组态软件WinCC及其应用深入浅出西门子WinCC,2,绪论,集散控制系统（,DCS,）的产生和定义,DCS,系统的组成与结构,典型,DCS/FCS,系统简介,课程的学习内容,绪论集散控制系统（DCS）的产生和定义,3,1.,集散控制系统的产生与定义,工业过程控制系统的发展,产生,传统,DCS,PLC Based DCS,IPC Based DCS,DDC,控制,始于,50,末期,里程碑意义,集中型计算机控制,(CCS),控制集中,信息集中,危险集中,DCS,控制,始于,70,年代,控制分散,信息集中,半数字，半分散,全数字,通讯,全分散,控制,FCS,工业以太网,分布式,IO DCS,现场信号与,IO,站点模拟信号一对一连接，站站之间总线连接。,过渡型结构,1.集散控制系统的产生与定义工业过程控制系统的发展产生传统D,4,控制器,被控对象,测量变送装置,+,SP,执行器,4,20mA,4,20mA,D/A,A/D,数字信号,DDC,工作过程：,数据采集,控制决策,控制输出,1.,集散控制系统的产生与定义,控制器被控对象测量变送装置+SP执行器420mA420,5,集散控制系统的产生与定义,传统,DCS,和现场总线的结合,CCS,传统,DCS,发展,集散控制系统的产生与定义传统DCS和现场总线的结合CCS传统,6,定义,D,istributed,C,ontrol,S,ystem,DCS,可直译为“分布式控制系统”，是对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种全新的分布式计算机控制系统。,主要特点：,控制设备的,分散控制,监视和管理,操作的,集中,开放的系统结构,采用,危险和控制分散,，而,操作和管理集中,的基本设计思想，多层分级、合作自治的结构形式,1.,集散控制系统的产生与定义,定义 Distributed Control System,7,DCS,是,4C,产物,DCS 是4C产物,8,2.,集散控制系统的组成与结构,2.集散控制系统的组成与结构,9,2.,集散控制系统的组成与结构,DCS,结构层次,经营管理级,生产管理级,控制管理级,过程控制级,信号的输入、变换、运算、输出等控制功能。,FCU,对过程控制级的集中监视与管理,对系统的组态。,全厂（公司）生产的最优化。,指挥调度,市场、营销、生产信息汇总，全面综合经营管理与决策。,2.集散控制系统的组成与结构DCS结构层次经营管理级生产管理,10,2.,集散控制系统的组成与结构,拓扑结构,2.集散控制系统的组成与结构拓扑结构,11,实际系统架构,CPU315,2DP,CPU414,3DP,CPU314,OP/TP,CPU416,2DP,Profibus,DP,(1),(2),(19),(1),(2),(11),Profibus,DP,(1),(2),(10),Profibus,DP,MPI/-DP/EtherNet,系统服务器,OS1,OS2,OS3,OS4,EtherNet,可扩展,操作站,实际系统架构CPU3152DP CPU414,12,数据通道,控制单元,1,控制单元,2,多路采集器,网络接口,去上级网,其它系统,操作计算机,1,组态计算机,DCS,的三站一线功能,完成数据采集和预处理，对实时数据进行加工,对控制变量进行检测、处理，并产生控制信号驱动执行机构,操作人员进行过程监视、控制操作的设备,进行组态工作和在线系统监控与维护,控制系统的中枢，连接各个环节,数据通道控制单元1控制单元2多路采集器网络接口去上级网其它,13,DCS,的三站一线,现场控制站,:,多回路控制器,(,一个微控制器,8-40,个回路,),独立对生产过程控制。需要工程师站对其进行组态。,操作员站,：集中操作和监视功能。,工程师站,：进行系统组态生成和维护功能。,通信总线,：信息传输与信息共享。按网络通信协议进行信息传输。,网络双总线冗余结构，设置网关，与其它系统网络及设备（如,HART,协议,DDZ-III,仪表）连接。,DCS的三站一线现场控制站:多回路控制器(一个微控制器8-4,14,现场控制站,主要设备：,现场控制单元。,主要任务：,进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制。,用户可以,根据不同的应用需求，选择配置不同的现场控制单元,以构成现场控制站。,以面向连续生产的,过程控制为主，顺序逻辑控制为辅,，构成一个可以实现多种复杂控制方案的现场控制站,;,以顺序控制、联锁控制功能为主,的现场控制站；,构成对,大批量过程信号进行总体信息采集,的现场控制站。,现场控制站 主要设备：现场控制单元。,15,组态软件概述(xxz)课件,16,1.,机柜,现场控制站机柜,中央控制室机柜间,机柜间机柜组,有了现场控制站，生产过程控制的安全性和可靠性都很容易得到保证,1.机柜 现场控制站机柜中央控制室机柜间机柜间机柜组有了现场,17,现场控制单元,多层,I/O,卡件箱,电源单元,通信接口,接线端子板,机柜正面（前面）,机柜背面（后面）,现场控制站机柜,现场控制单元多层I/O卡件箱电源单元通信接口接线端子板机柜正,18,3.,控制计算机,控制器,电源单元,I/O,卡件,现场总线接口卡件,导轨,控制计算机,3.控制计算机 控制器电源单元I/O卡件现场总线接口卡件导轨,19,DCS,操作站一般分为,操作员站和工程师站,两种,DCS,操作员站与工程师站,操作员站：,利用,CRT,和键盘,对生产过程进行集中操作和监视。,显示各种画面。,通过打印机和拷贝机进行,操作记录打印、报警打印和报表打印。,工程师站：,具备操作员站全部功能。,系统组态、系统测试、系统维护、系统管理。, DCS 操作站一般分为操作员站和工程师站两种DCS操作员,20,工艺流程图和控制画面,显示画面,报警提示画面,（报警时间工位号等）,控制回路画面,（控制仪表控制回路工况）,过程趋势画面,过程量的变化曲线显示记录,记录和表格画面,（输出数据表格显示）,（显示生产工艺流程及其运行的动态过程）,1,、操作员站,工艺流程图和控制画面显示画面报警提示画面（报警时间工位号等）,21,操作台,微处理机系统,外部存储设备,图形显示设备,操作键盘和鼠标,打印输出设备,DCS,操作站主要设备,操作站设备,操作台 微处理机系统 外部存储设备 图形显示,22,DCS,系统操作台,DCS系统操作台,23,（,1,）工艺流程图,系统模拟图实时,监控,，实时监测生产现场运行数据情况,（1）工艺流程图,24,（,2,）趋势画面,各种过程参数值的变化趋势,（2）趋势画面 各种过程参数值的变化趋势,25,（,3,）报警画面,各个节点设备异常报警,（3）报警画面 各个节点设备异常报警,26,工程师站：,系统组态,生成与变更,操作员站和现场控制站,的功能。,现场控制站组态,:,I/O,点数、端子号、生成与变更站内反馈控制功能、顺序控制功能和监控功能。,操作站组态：,操作站的规格、信号点数、各种画面的定义、功能键的定义、报表格式等。,工程师站：系统组态,27,利用组态工具软件将工作表显示在屏幕上，通过,填表、连线,等方式实现系统组态和功能的变更。,利用组态工具软件将工作表显示在屏幕上，通过填表、连线等方式实,28,数据通信及网络,在,DCS,系统诞生时，主要解决一个生产装置中几个控制站和一个或几个操作站之间的数据通信问题；第二代,DCS,则解决多个装置的,DCS,互联问题；第三代,DCS,则解决一个工厂的多个车间互联及与全厂计算机管理网络互联的问题，这是总的设计思想。,在,DCS,中采用数字通信技术，还有在控制站内采用站内通信总线及远程,I/O,总线，以及在第三代,DCS,的控制站内增加了连接,PLC,、分析仪和现场智能仪表的接口卡，使,DCS,与现场仪表之间的接线减少，并对现场仪表进行设备管理，这为,DCS,向下兼容并与现场总线通信技术融合打下基础。,数据通信及网络 在DCS系统诞生时，主要解决一个生产装,29,3.,典型集散控制系统,国际著名厂商,:,TDC-2000 TDC3000,SPECTRUM I/A series,CENTUM,3.典型集散控制系统国际著名厂商: TDC-2000,30,爱默生电气公司,WDPF,PROVOX,国内著名厂商：,爱默生电气公司 WDPFPROVOX国内著名厂商：,31,组态软件概述(xxz)课件,32,8,家国外公司垄断电厂,DCS,过去，国内大型发电机组分散控制系统（,DCS,）一直是从国外进口，被原能源部、电力部热工自动化领导小组指定的八家国外公司产品所垄断。,8家国外公司垄断电厂DCS,33,限定的,8,家,DCS,ABBINFI90,Hartman&Braum,公司,ContronicP / S,ABB Procontrol,西屋,Ovation,西门子,Teleperm,福克斯波罗,I/A,日立,HIACS,MCSMAX,限定的8家DCSABBINFI90,34,上海新华,XDPS-400+,上海新华XDPS-400+,35,北京和利时,HOLLiAS,第四代分布式控制系统,北京和利时HOLLiAS第四代分布式控制系统,36,浙大中控,JX-300X,集散控制系统,OS,：操作站；,ES,：工程师站；,MFS,：多功能计算站；,BCU,：总线变换单元；,CIU,：通讯接口单元；,PCS,：过程控制站；,ACS,：区域控制站；,LCS,：逻辑控制站；,DAS,：数据采集站；,SBUS,：系统,I/O,总线；,IOU,：,IO,单元；,RIOU,：远程,IO,单元,浙大中控,JX-300X,集散控制系统结构示意图,浙大中控 JX-300X集散控制系统OS：操作站；ES：工程,37,4.,本课程学习内容,上位机组态,WinCC组态软件,4.本课程学习内容上位机组态,38,39,第,1,章 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,生产过程的需求,控制理论的开拓,控制技术手段和工具的进步,39第1章 概述1.1 组态软件的产生与发展1.1.1 工业,39,在组态软件出现之前，大部分用户是通过,第三方软件（如,VB,、,VC,、,DELPHI,、,PB,甚至,C,等）,编写人机交互界面（,Human Machine Interface,，,HMI,），这样做存在着开发周期长、工作量大、维护困难、容易出错、扩展性差等缺点。,世界上第一款组态软件,InTouch,在,20,世纪,80,年代中期由英国的,Wonderware,公司开发。,1.1.2,组态软件的产生及发展,在组态软件出现之前，大部分用户是通过第三方软,40,类似于“,自动化应用软件生成器,”，根据其提供的各种软件模块可以积木式搭建人机监控界面，不仅提高了自动化系统的开发速度，也保证了自动化应用的成熟性和可靠性。,组态软件的实质,类似于“自动化应用软件生成器”，根据其提供的,41,1.1.3,组态软件的定义,S,upervisory,C,ontrol,A,nd,D,ata,A,cquisition,SCADA,亦称,HMI,软件，在国内通常称为“组态软件”。,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。,组态的含义,用户通过类似“搭积木”的方式完成自己所需要的软件功能。,1.1.3 组态软件的定义 Supervisory Cont,42,组态软件从总体结构上看一般都是由,系统开发环境,（或称,组态环境,）与,系统运行环境,两大部分组成。系统开发环境和系统运行环境之间的联系纽带是,实时数据库,。,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,),组态软件的结构,组态软件从总体结构上看一般都是由系统开发环境,43,作为通用的监控软件，所有的组态软件都能提供对工业自动化系统进行监视、控制、管理和集成等一系列的功能，同时也为用户实现这些功能的组态过程提供了丰富和易于使用的手段和工具。,利用组态软件，可以完成的常见功能有：,（,1,）读写不同类型的,PLC,、仪表、智能模块和板卡，采集工业现场的各种信号，对工业现场进行监视和控制。,（,2,）可以以图形和动画等直观形象的方式呈现工业现场信息。,1.1.4,组态软件的功能,作为通用的监控软件，所有的组态软件都能提供对,44,（,3,）可以将控制系统中的紧急工况（如报警等）及时通知给相关人员，使之及时掌控自动化系统的运行状况。,（,4,）可以对工业现场的数据进行逻辑运算和数字运算等处理，并将结果返回给控制系统。,（,5,）可以对从控制系统得到的以及自身产生的数据进行记录存储。,（,6,）可以将工程运行的状况、实时数据、历史数据、警告和外部数据库中的数据以及统计运算结果制作成报表，供运行和管理人员参考。,（3）可以将控制系统中的紧急工况（如报警等）及时通知给相关人,45,（,7,）可以提供多种手段让用户编写自己需要的特定功能，并与组态软件集成为一个整体运行。大部分组态软件提供通过,C,脚本、,VBS,脚本或,C#,等来完成此功能。,（,8,）可以为其它应用软件提供数据，也可以接收数据，从而将不同的系统关联和整合在一起。,（,9,）多个组态软件之间可以互相联系，提供客户端和服务器架构，通过网络实现分布式监控，实现复杂的大系统监控。,（7）可以提供多种手段让用户编写自己需要的特定功能，并与组态,46,（,10,）可以将控制系统中的实时信息送入管理信息系统，也可以反之，接收来自管理系统的管理数据，根据需要干预生产现场或过程。,（,11,）可以对工程的运行实现安全级别、用户级别的管理设置。,（,12,）可以开发面向国际市场的，能适应多种语言界面的监控系统，实现工程在不同语言之间的自由灵活切换，是机电自动化和系统工程服务走向国际市场的有利武器。,（,13,）可以通过因特网发布监控系统的数据，实现远程监控。,（10）可以将控制系统中的实时信息送入管理信息系统，也可以反,47,组态软件是数据采集与过程控制的专用软件，是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，其预设的各种,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厂家的计算机和,I/O,产品，与工控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。,1.2,组态软件的特点,1.2.1,组态软件的特点与优势,组态软件是数据采集与过程控制的专用软件，是自,48,（,1,）多数组态软件提供多种数据采集驱动程序，用户可以进行配置。,（,2,）脚本语言是扩充组态系统功能的重要手段。,（,3,）可,扩展性,为用户提供了在不改变原有系统的情况下，向系统内增加新功能的能力。,（,4,）组态软件的应用具有高度的,开放性,。,（,5,）与,MES,和,ERP,系统紧密集成。,（,6,）,Internet,模式,的组态软件。,（,7,）发展与硬件结合的组态软件。,1.2.2,组态软件的发展趋势,（1）多数组态软件提供多种数据采集驱动程序，用户可以进行配置,49,针对具体的工程应用，在组态软件中进行完整、严密的开发，使组态软件能够正常工作，典型的组态步骤如下：,（,1,）将所有,I/O,点的参数整理齐全,，,并以表格的形式保存,，以便在组态软件组态和,PLC,编程时使用。,（,2,）明确所使用的,I/O,设备的生产商、种类、型号,，使用的,通信接口类型,，采用的,通信协议,，以便在定义,I/O,设备时做出正确,配置,。,1.2.3,使用组态软件的一般步骤,针对具体的工程应用，在组态软件中进行完整、严,50,（,3,）将所有,I/O,点的,I/O,标识整理齐全，并以表格的形式保存。,I/O,标识,是唯一确定一个,I/O,点的关键字，组态软件通过向,I/O,设备发出,I/O,标识来请求其对应的数据。,（,4,）根据工艺过程,绘制、设计画面结构和画面框架,。,（,5,）按照第,1,步统计的参数表格，,建立实时数据库,，正确组态各种变量参数。,（,6,）根据第,1,步和第,3,步的统计结果，在实时数据库中建立实时数据库变量与,I/O,点的一一对应关系，即,定义数据连接,。,（3）将所有I/O点的I/O标识整理齐全，并以表格的形式保存,51,（,7,）根据第,4,步的画面结构和画面框架,组态每一幅静态画面,。,（,8,）将操作画面中的,图形对象,与,实时数据库变量,建立,动画连接,关系，设定动画属性和幅度等。,（,9,）根据用户需求，制作,历史趋势,，,报警显示,以及,开发报表系统,等，之后，还需加上,安全权限设置,。,（,10,）对组态内容进行,分段,和,总体调试,，视调试情况对组态的软件进行相应修改。,（,11,）将全部内容调试完成以后，对上位组态软件进行最后,完善,，如：加上开机自动打开监控画面，禁止从监控画面退出等，让系统投入正式（或试）运行。,（7）根据第4步的画面结构和画面框架组态每一幅静态画面。,52,（,1,）,InTouch,（,2,）,iFIX,（,3,）,Citect,（,4,）,WinCC,（,5,）,RSView32,（,6,）,TraceMode,1.3,当前的组态软件,国外组态软件,（1）InTouch1.3 当前的组态软件国外组态软件,53,（,1,）组态王,（,2,）力控,（,3,）,WebAccess,此外，国内的组态软件还有,MCGS,，,Controx,（开物），易控，杰控（,Fame View,），世纪星以及紫金桥组态软件等。,国内组态软件,（1）组态王国内组态软件,54,1.4 WinCC,概述,W,indows,C,ontrol,C,enter,WinCC,WinCC,集成了,SCADA,、组态、脚本,(Script),语言和,OPC,等先进技术，为用户提供了,Windows,操作系统环境下使用各种通用软件的功能。,1.4 WinCC概述 Windows Control Ce,55,WinCC Explorer,系统控制器,. . .,数据管理器,CS,文本库,RT,CS,访问保护,RT,S7,S5,CS,变量管理过程数据,RT,CS,RT,报警记录,选项,RT,CS,CS,图形,RT,CS,RT,报表设计器,CS,RT,全局脚本,CS,RT,变量记录,RT DB,DB,1.4.1 WinCC,的体系结构,WinCC Explorer系统控制器. . .数据管理器C,56,57,模块,核心模块,可选项,WinCC,用户文档,WinCC,基本过程,控制,WinCC,ODK,WinCC,Allen Bradley,DF1 serial,WinCC,Applicom,WinCC,存储,WinCC,芯片卡读取功能,WinCC,视屏显示,WinCC,冗余,完全版,128,变量,完全版,256,变量,完全版,1024,变量,完全版,64,000,变量,Power,Pack,256,升级版,(128),1024,升级版,(256),64,000,升级版,(1024),运行版,128,变量,运行版,256,变量,运行版,1024,变量,运行版,64,000,变量,Power,Pack,256,升级版,(128),1024,升级版,(256),64,000,升级版,(1024),57模块核心模块可选项WinCCWinCCWinCCWinC,57,anzahl (),float zae,begin,if wert 0,begom,zae = zae + 1,end,end,编程接口,PLC,通讯,Protokolle,报表编辑器,（,报表系统）,变量记录,（,存档）,Ventil,geschlossen,Klappe,zu,Motor,ein,报警记录,（消息系统）,标准接口,过程可视化,基本功能,编程接口PLCProtokolle报表编辑器变量记录Vent,58,（,1,）创新软件技术的使用。,（,2,）包括所有,SCADA,功能在内的客户机,/,服务器系统。,（,3,）可灵活裁剪，由简单任务扩展到复杂任务。,（,4,）众多的选件和附件扩展了基本功能。,（,5,）使用,Microsoft SQL Server,作为其组态数据和归档数据的存储数据库。,（,6,）强大的标准接口,(,如,OLE,，,ActiveX,和,OPC),。,1.4.2 WinCC,的性能特点,（1）创新软件技术的使用。 1.4.2 WinCC的性能特点,59,（,7,）使用方便的脚本语言。,（,8,）开放,API,编程接口可以访问,WinCC,的模块。,（,9,）具有向导的简易（在线）组态。,（,10,）可选择语言的组态软件和在线语言切换。,（,11,）提供所有主要,PLC,系统的通讯通道。,（,12,）与基于,PC,的控制器,SIMATIC WinAC,紧密连接，软,PLC/,插槽式,PLC,和操作、监控系统在一台,PC,机上相结合无疑是一个面向未来的概念。,（7）使用方便的脚本语言。,60,（,13,）全集成自动化,TIA,（,Totally Integrated Automation,）的部件。,（,14,）,SIMATIC PCS7,过程控制系统中的,SCADA,部件，如,SIMATIC PCS7,是,TIA,中的过程控制系统；,PCS7,是结合了基于控制器的制造业自动化优点和基于,PC,的过程工业自动化优点的过程处理系统。基于控制器的,PCS7,对过程可视化使用标准的,SIMATIC,部件。,（,15,）集成到,MES,和,ERP,中。,（13）全集成自动化TIA（Totally Integrat,61,1.4.3,WinCC,的安装和授权,在安装,WinCC,前应先安装,Microsoft,消息队列服务（,MSMQ,）,和,SQL Server 2000,；对于操作系统和,IE,浏览器也有一定的要求。,WinCC V6.0,要求安装,Microsoft Internet Explorer 6.0 SP1,及以上版本。,使用,WinCC,需要安装授权，授权类似一个“电子钥匙”，用来保护西门子公司和用户的权益，没有经过授权的软件是无法使用的。,1.4.3 WinCC的安装和授权 在安装Wi,62,