组态HMI软件的发展与应用

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,第一章 组态（HMI）软件的发展与应用,课程内容,1.1 组态软件的产生与现状 1.2 组态软件的组成与工作过程1.3 组态软件的发展趋势,1.1 组态软件的产生与现状,离线控制时期,在20世纪50年代左右，计算机技术还不成熟，计算机系统成本高、功能差、工作不可靠，所以仅仅被用来在离线环境下进行数据采集和分析，并计算得出最佳的控制给定值，通过操作员输入模拟仪表来控制现场设备,直接数字控制（,DDC）,时期,到了20世纪60年代计算机进入了过程控制领域，称为直接数字计算机控制（DDC）系统。系统以一台数字计算机替代一组模拟控制器，实现计算机对生产过程的直接控制。这一方式的采用得益于计算机成本的降低、可靠性的增加和体积的缩小，现在在过程控制系统的前端控制方式中占据重要的位置,1.1 组态软件的产生与现状,集中型计算机控制系统时期,60到70年代初期出现了集中型计算机控制系统。集中型计算机控制系统采用一台高性能的主计算机作为整个生产过程的控制设备，各种现场信号通过电缆接入到控制室中，主计算机根据优化调度和回路控制的运算结果把控制信号通过电缆传递给现场的执行机构。系统功能齐全，人机接口灵活，便于信息的集中处理，但是它存在危险集中，对主机性能要求过高，连线成本昂贵等严重的问题。而且系统开发的复杂性不断增长，该系统的应用水平满足不了工业生产的迅速发展；,1.1 组态软件的产生与现状,集散控制系统（DCS）,70年代中期集散控制系统（DCS）诞生，它的特点是管理集中，控制分散。之所以能毫无争议地取代集中型控制系统，归根结底是由于分散的控制结构使系统获得了危险的分散，大大提高了系统自身的可靠性。近20多年来，由于微电子技术和计算机技术的飞速发展以及工业自动化要求的逐步提高，DCS经历了几个阶段的发展过程，结构日臻完善，技术更加成熟，已经成为生产自动化不可缺少的自控装置。,1.1 组态软件的产生与现状,可配置界面和功能的软件系统（HMI软件）,由于DCS系统庞大且昂贵，使得DCS系统只能进入石化、冶金等大型行业，对于诸多中小型项目都不适合。同时，随着智能控制器的使用，特别是PLC的大量使用，越来越多的客户需要监控这些智能装置的运行状态和运行参数，以便及时了解现场信息。针对这些要求，各大硬件装置的厂家都开发出针对他们各自设备的参数显示、设置和状态监控软件，一方面可以作为产品的检测软件，另一方面可以作为在运行时候的系统监控软件。,随着开发的功能越来越多，支持的设备种类也增加了，有些软件可以单独销售，这成为最早组态软件的雏形，而软件厂商也看到这个商机，开发出支持多种厂家设备的软件，专门用于自动化流程的监控，成为较为通用的监控软件，国内一般叫组态软件。,1.1 组态软件的产生与现状,计算机硬件条件成熟,计算机软件技术成熟,智能化仪表的普及,对可视化监控的需求,通用的计算机监控系统软件,诞生！,为什么会出现组态软件？,_源自对简单通用的计算机监控系统软件的需要,1.1 组态软件的产生与现状,国外软件占据高端市场，较大型多应用,InTouch,等产品,国内软件竞争激励，主要厂家组态王、,Mcgs,、三维力控,单机版本品牌众多，主要比拼行业积累和售后服务,大型,PLC,厂家的软件监控产品也加入通用组态软件领域竞争,网络版应用较少，主要用于大范围的监视,嵌入版国内仅有,McgsE,为成熟应用,组态软件的现状,1.2 组态软件的组成与工作过程,基本构成,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。,开发环境是自动化工程设计师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境，通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，供系统运行环境运行时使用。,系统运行环境是将目标应用程序装入计算机内存并投入实时运行时使用的,是直接针对现场操作使用的。,1.2 组态软件的组成与工作过程,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，它们三者之间的关系如图,：,JAVA的组态和运行环境,1.3 组态软件的发展趋势,规模朝上,Windows,Terminal,HPC,Workstation,Portables,DesktopPC,NetPC,Server,Server群组,Embedded,Systems,Windows CE Windows NT/98 Windows NTS/BackOffice,规模向下,1.3 组态软件的发展趋势,发展为,ERP/MRP,系统,作为独立的小型生产监控系统（重庆宗申摩托生产）,作为现场监控层提供数据给大型的,ERP,系统（上海宝钢轧钢生产监测系统,+SAP,系统）,发展为广域的监测网络系统,无线通讯技术发展提供了技术保证,大范围的油田、热力监控系统,网络化方向-,ERP/MRP/Batch,1.3 组态软件的发展趋势,与传统嵌入式系统的不同,具有多任务的操作系统，可以实现复杂功能,人机交互功能大大增强,嵌入式方向,专用的工控设备,手持、便携式检测装置,。,嵌入式方向-,集成更多的功能到嵌入式系统中,1.3 组态软件的发展趋势,控制组态与图形组态相结合，发展出一体化的工控组态系统,在组态软件中集成,IEC61131-3,的功能,引入梯形图、,FBD,（功能块图）等标准编程语言,保留脚本语言的优势,需要一定的硬件基础和软件基础,集成稳定、快速的,IO,实时操作系统的支持,稳定、成熟的软,PLC,功能,结合控制功能-,控制、显示一体化,