隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高,計算機在工業(yè)領域的廣泛應用,人們對工業(yè)自動化的要求越來越高,種類繁多的控制設備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領域的應用,使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時,當工業(yè)被控對象一旦有變動,就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序,導致其開發(fā)周期長;已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復使用率很低,導致它">

      技術頻道

      組態(tài)軟件簡介

      隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高,計算機在工業(yè)領域的廣泛應用,人們對工業(yè)自動化的要求越來越高,種類繁多的控制設備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領域的應用,使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時,當工業(yè)被控對象一旦有變動,就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序,導致其開發(fā)周期長;已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復使用率很低,導致它的價格非常昂貴;在修改工控軟件的源程序時,倘若原來的編程人員因工作變動而離去時,則必須同其他人員或新手進行源程序的修改,因而更是相當困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法,因為它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題,使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài),完成最終的自動化控制工程。
        組態(tài)(Configuration)為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點有(1)延續(xù)性和可擴充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應用程序,當現(xiàn)場(包括硬件設備或系統(tǒng)結構)或用戶需求發(fā)生改變時,不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級;(2)封裝性(易學易用),通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來,對于用戶,不需掌握太多的編程語言技術(甚至不需要編程技術),就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能;(3)通用性,每個用戶根據(jù)工程實際情況,利用通用組態(tài)軟件提供的底層設備(PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等)的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具,就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡功能的工程,不受行業(yè)限制。
        最早開發(fā)的通用組態(tài)軟件是DOS環(huán)境下的組態(tài)軟件,其特點是具有簡單的人機界面(MMI)、圖庫、繪圖工具箱等基本功能。隨著Windows的廣泛應用,Windows環(huán)境下的組態(tài)軟件成為主流。與DOS環(huán)境下的組態(tài)軟件成為主流。與DOS環(huán)境下的組態(tài)軟件相比,其最突出的特點是圖形功能有了很大的增強。國外許多優(yōu)秀通用組態(tài)軟件是在英文狀態(tài)下開發(fā)的,它具有應用時間長、用戶界面不理想、不支持或不免費支持國內(nèi)普遍使用的硬件設備、組態(tài)軟件本身費用和組態(tài)軟件培訓費用高昂等因素,這些也正是國內(nèi)通用組態(tài)軟件在國內(nèi)不能廣泛應用的原因。隨著國內(nèi)計算機水平和工業(yè)自動化程度的不斷提高,通用組態(tài)軟件的市場需求日益增大。近年來,一些技術力量雄厚的高科技公司相繼開發(fā)出了適合國內(nèi)使用的通用組態(tài)軟件。
      組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成及其簡介
      ----北京三維力控科技有限公司
        在組態(tài)軟件中,通過組態(tài)生成的一個目標應用項目在計算機硬盤中占據(jù)唯一的物理空間(邏輯空間),可以用唯一的一個名稱來標識,就被稱為一個應用程序。在同一計算機中可以存儲多個應用程序,組態(tài)軟件通過應用程序的名稱來訪問其組態(tài)內(nèi)容,打開其組態(tài)內(nèi)容進行修改或將其應用程序裝入計算機內(nèi)存投入實時運行。  
        組態(tài)軟件的結構劃分有多種標準,這里以使用軟件的工作階段和軟件體系的成員構成兩種標準討論其體系結構。 
        一、組態(tài)軟件的結構劃分 
        1.以使用軟件的工作階段劃分  
        也可以說是按照系統(tǒng)環(huán)境劃分,從總體上講,組態(tài)軟件是由兩大部分構成的:
        系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境:是自動化工程設計工程師為實施其控制方案,在組態(tài)軟件的支持下進行應用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件,生成最終的圖形目標應用系統(tǒng),供系統(tǒng)運行環(huán)境運行時使用。
        系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個組態(tài)程序組成,如圖形界面組態(tài)程序、實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)程序等。
        系統(tǒng)運行環(huán)境:在系統(tǒng)運行環(huán)境下,目標應用程序被裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。系統(tǒng)運行環(huán)境由若干個運行程序組成,如圖形界面運行程序、實時數(shù)據(jù)庫運行程序等。
        組態(tài)軟件支持在線組態(tài)技術,即在不退出系統(tǒng)運行環(huán)境的情況下可以直接進入組態(tài)環(huán)境并修改組態(tài),使修改后的組態(tài)直接生效。
        自動化工程設計工程師最先接觸的一定是系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境,通過一定工作量的系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試,最終將目標應用程序在系統(tǒng)運行環(huán)境投入實時運行,完成一個工程項目。  
        2. 按照成員構成劃分 
        組態(tài)軟件因為其功能強大,而每個功能相對來說又具有一定的獨立性,因此其組成形式是一個集成軟件平臺,由若干程序組件構成。
        其中必備的典型組件包括:
        應用程序管理器  
        應用程序管理器是提供應用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應用等功能的專用管理工具。在自動化工程設計工程師應用組態(tài)軟件進行工程設計時,經(jīng)常會遇到下面一些煩惱:經(jīng)常要進行組態(tài)數(shù)據(jù)的備份;經(jīng)常需要引用以往成功應用項目中的部分組態(tài)成果(如畫面);經(jīng)常需要迅速了解計算機中保存了哪些應用項目。雖然這些要求可以用手工方式實現(xiàn),但效率低下,極易出錯。有了應用程序管理器的支持,這些操作將變得非常簡單。
        圖形界面開發(fā)程序
        是自動化工程設計工程師為實施其控制方案,在圖形編輯工具的支持下進行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件,生成最終的圖形目標應用系統(tǒng),供圖形運行環(huán)境運行時使用。
        圖形界面運行程序
        在系統(tǒng)運行環(huán)境下,圖形目標應用系統(tǒng)被圖形界面運行程序裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。
        實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序
        有的組態(tài)軟件只在圖形開發(fā)環(huán)境中增加了簡單的數(shù)據(jù)管理功能,因而不具備完整的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前比較先進的組態(tài)軟件(如力控等)都有獨立的實時數(shù)據(jù)庫組件,以提高系統(tǒng)的實時性,增強處理能力。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序是建立實時數(shù)據(jù)庫的組態(tài)工具,可以定義實時數(shù)據(jù)庫的結構、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)類型及相關的各種參數(shù)。
        實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序
        在系統(tǒng)運行環(huán)境下,目標實時數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)被實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務。歷史數(shù)據(jù)的查詢、檢索、報警的管理都是在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序中完成的。
        I/O驅動程序
        是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分,用于和I/O設備通訊,互相交換數(shù)據(jù),DDE和OPC Client是兩個通用的標準I/O驅動程序,用來和支持DDE標準和OPC標準的I/O設備通訊。多數(shù)組態(tài)軟件的DDE驅動程序被整合在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或圖形系統(tǒng)中,而OPC Client則多數(shù)單獨存在。  
        擴展可選組件包括:  
        通用數(shù)據(jù)庫接口(ODBC接口)組態(tài)程序
        通用數(shù)據(jù)庫接口組件用來完成組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫與通用數(shù)據(jù)庫(如Oracle、Sybase、Foxpro、DB2、Infomix、SQL Server等)的互聯(lián),實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換,通用數(shù)據(jù)庫既可以讀取實時數(shù)據(jù),也可以讀取歷史數(shù)據(jù);實時數(shù)據(jù)庫也可以從通用數(shù)據(jù)庫實時地讀入數(shù)據(jù)。通用數(shù)據(jù)庫接口(ODBC接口)組態(tài)環(huán)境用于指定要交換的通用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫結構、字段名稱及屬性、時間區(qū)段、采樣周期、字段與實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的對應關系等。
        通用數(shù)據(jù)庫接口(ODBC接口)運行程序
        已組態(tài)的通用數(shù)據(jù)庫連接被裝入計算機內(nèi)存,按照預先指定的采樣周期,對規(guī)定時間區(qū)段按照組態(tài)的數(shù)據(jù)庫結構建立起通用數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)連接。
        策略(控制方案)編輯組態(tài)程序
        策略編輯/生成組件
        是以PC為中心實現(xiàn)低成本監(jiān)控的核心軟件,具有很強的邏輯、算術運算能力和豐富的控制算法。策略編輯/生成組件以IEC-1131-3標準為使用者提供標準的編程環(huán)境,共有4種編程方式:梯形圖、結構化編程語言、指令助記符、模塊化功能塊。使用者一般都習慣于使用模塊化功能塊,根據(jù)控制方案進行組態(tài),結束后系統(tǒng)將保存組態(tài)內(nèi)容并對組態(tài)內(nèi)容進行語法檢查、編譯。
        編譯生成的目標策略代碼即可以與圖形界面同在一臺計算機上運行,也可以下裝(Download)到目標設備(如PC/104、Windows CE系統(tǒng)等PC-Based設備)上運行。 
        策略運行程序  
        組態(tài)的策略目標系統(tǒng)被裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務,同時完成與實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換。
        實用通訊程序組件
        實用通訊程序極大地增強了組態(tài)軟件的功能,可以實現(xiàn)與第三方程序的數(shù)據(jù)交換,是組態(tài)軟件價值的主要表現(xiàn)之一。通訊實用程序具有以下功能:
        1.可以實現(xiàn)操作站的雙機冗余熱備用;
        2.實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程訪問和傳送;
        3.通訊實用程序可以使用以太網(wǎng)、RS485、RS232、PSTN等多種通訊介質(zhì)或網(wǎng)絡實現(xiàn)其功能。實用通訊程序組件可以劃分為Server和Client兩種類型,Server是數(shù)據(jù)提供方,Client是數(shù)據(jù)訪問方,一但Server和Client建立起了連接,二者間就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。  
        二、 力控2.0的體系結構
        力控2.0是一個集成式的軟件包,其中所有組件都可以獨立分布式地運行,通過網(wǎng)絡服務程序與其它組件交換數(shù)據(jù)。力控2.0可以運行于Pentium 133以上的計算機(16M以上內(nèi)存、1G以上硬盤)系統(tǒng)中。  
        力控2.0包括以下幾個主要部分:  
        Draw,功能強大的人機界面組態(tài)工具。Draw是集成的開發(fā)環(huán)境,它使用面向對象的圖形對象創(chuàng)建動畫式顯示窗口。這些窗口的數(shù)據(jù)、圖形顯示內(nèi)容可以來自過程I/O或Microsoft Windows第三方應用程序。
        View,高可靠、快速的圖形界面運行系統(tǒng)。View用來運行由Draw創(chuàng)建的圖形窗口,支持的畫面數(shù)量不受限制,數(shù)據(jù)刷新速度快于5毫秒。
        DB,先進的分布式實時數(shù)據(jù)庫。DB是整個應用系統(tǒng)的核心,構建分布式應用系統(tǒng)的基礎。它負責整個力控應用系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警信息處理、數(shù)據(jù)服務請求處理。完成與過程的雙向數(shù)據(jù)通訊。DB與Draw構成服務器/客戶計算模式。各個網(wǎng)絡節(jié)點上的DB通過網(wǎng)絡服務程序可以構建成復雜的分布式網(wǎng)絡應用系統(tǒng),單機數(shù)據(jù)處理能力超過1萬點,歷史數(shù)據(jù)可以保存10年以上;網(wǎng)絡處理能力可超過10萬點。  
        NetClient和NetServer,高性能的網(wǎng)絡通信服務程序。NetServer和NetClient內(nèi)部采用TCP/IP通信協(xié)議,它保證用戶可以充分利用Intranet/Internet的網(wǎng)絡資源,保證數(shù)據(jù)刷新速度快于5毫秒,網(wǎng)絡數(shù)據(jù)處理能力超過10萬點。
        I/O Server,即I/O驅動程序。I/O Server完成與各種檢測、控制設備的通訊,負責從過程I/O設備讀取實時數(shù)據(jù),同時將來自圖形界面和實時數(shù)據(jù)庫的控制命令寫入I/O設備。DB與I/O Server構成服務器/客戶計算模式。I/O Server由很多單體程序構成,每個單體程序能夠完成特定設備的通訊功能,目前力控2.0的I/O Server家族擁有眾多成員,支持大多數(shù)主流控制設備生產(chǎn)商提供的硬件。  
        另外,力控2.0中也包含其它可選程序組件:
        策略編輯生成及運行程序StrategyBuilder,新一代基于PC-Based和嵌入式系統(tǒng)的自動化控制軟件,符合IEC1131-3標準,可提供比PLC更為強大、更為靈活的功能。  
        力控Web Server,運行在Web服務器上的應用軟件。可為世界各地的遠程用戶在臺式機或便攜機上用標準瀏覽器實時監(jiān)控現(xiàn)場生產(chǎn)過程。
        TelClient/TelServer,使用簡便的遠程拔號通信程序。在任何地方,只要能拔打電話,就可以使用本組件實現(xiàn)對遠程現(xiàn)場生產(chǎn)過程的的實時監(jiān)控,唯一需要的是Modem和電話線。
        SCOMClient/SCOMServer,低成本的串行通信程序。兩臺計算機之間,使用RS232C/422/485接口,可實現(xiàn)一對一(1:1方式)的通訊;如果使用RS485總線,還可實現(xiàn)一對多臺計算機(1:N方式)的通訊。

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