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组态软件说明
szzunzheng 发表于 2007/8/19 6:48:58 947 查看 1 回复 [上一主题] [下一主题]
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随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。
组态（Configuration）为模块化任意组合。通用组态软件主要特点有（1）延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。
最早开发的通用组态软件是DOS环境下的组态软件，其特点是具有简单的人机界面（MMI）、图库、绘图工具箱等基本功能。随着Windows的广泛应用，Windows环境下的组态软件成为主流。与DOS环境下的组态软件成为主流。与DOS环境下的组态软件相比，其最突出的特点是图形功能有了很大的增强。国外许多优秀通用组态软件是在英文状态下开发的，它具有应用时间长、用户界面不理想、不支持或不免费支持国内普遍使用的硬件设备、组态软件本身费用和组态软件培训费用高昂等因素，这些也正是国内通用组态软件在国内不能广泛应用的原因。随着国内计算机水平和工业自动化程度的不断提高，通用组态软件的市场需求日益增大。近年来，一些技术力量雄厚的高科技公司相继开发出了适合国内使用的通用组态软件。
组态软件的系统构成及其简介
----北京三维力控科技有限公司
在组态软件中，通过组态生成的一个目标应用项目在计算机硬盘中占据唯一的物理空间（逻辑空间），可以用唯一的一个名称来标识，就被称为一个应用程序。在同一计算机中可以存储多个应用程序，组态软件通过应用程序的名称来访问其组态内容，打开其组态内容进行修改或将其应用程序装入计算机内存投入实时运行。
组态软件的结构划分有多种标准，这里以使用软件的工作阶段和软件体系的成员构成两种标准讨论其体系结构。
一、组态软件的结构划分
1.以使用软件的工作阶段划分
也可以说是按照系统环境划分，从总体上讲，组态软件是由两大部分构成的：
系统开发环境：是自动化工程设计工程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。
系统开发环境由若干个组态程序组成，如图形界面组态程序、实时数据库组态程序等。
系统运行环境：在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实时运行。系统运行环境由若干个运行程序组成，如图形界面运行程序、实时数据库运行程序等。
组态软件支持在线组态技术，即在不退出系统运行环境的情况下可以直接进入组态环境并修改组态，使修改后的组态直接生效。
自动化工程设计工程师最先接触的一定是系统开发环境，通过一定工作量的系统组态和调试，最终将目标应用程序在系统运行环境投入实时运行，完成一个工程项目。
2. 按照成员构成划分
组态软件因为其功能强大，而每个功能相对来说又具有一定的独立性，因此其组成形式是一个集成软件平台，由若干程序组件构成。
其中必备的典型组件包括：
应用程序管理器
应用程序管理器是提供应用程序的搜索、备份、解压缩、建立新应用等功能的专用管理工具。在自动化工程设计工程师应用组态软件进行工程设计时，经常会遇到下面一些烦恼：经常要进行组态数据的备份；经常需要引用以往成功应用项目中的部分组态成果（如画面）；经常需要迅速了饧扑慊斜４媪四男┯τ孟钅俊Ｋ淙徽庑┮罂梢杂檬止し绞绞迪郑实拖拢壮龃怼Ｓ辛擞τ贸绦蚬芾砥鞯闹𐡩㑮㰥㮩ᮦⅦ⡿br /> 图形界面开发程序
是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成工作所依赖的开发环境。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,供图形运行环境运行时使用。
图形界面运行程序
在系统运行环境下，图形目标应用系统被图形界面运行程序装入计算机内存并投入实时运行。
实时数据库系统组态程序
有的组态软件只在图形开发环境中增加了简单的数据管理功能，因而不具备完整的实时数据库系统。目前比较先进的组态软件（如力控等）都有独立的实时数据库组件，以提高系统的实时性，增强处理能力。实时数据库系统组态程序是建立实时数据库的组态工具，可以定义实时数据库的结构、数据来源、数据连接、数据类型及相关的各种参数。
实时数据库系统运行程序
在系统运行环境下，目标实时数据库及其应用系统被实时数据库系统运行程序装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务。历史数据的查询、检索、报警的管理都是在实时数据库系统运行程序中完成的。
I/O驱动程序
是组态软件中必不可少的组成部分，用于和I/O设备通讯，互相交换数据，DDE和OPC Client是两个通用的标准I/O驱动程序，用来和支持DDE标准和OPC标准的I/O设备通讯。多数组态软件的DDE驱动程序被整合在实时数据库系统或图形系统中，而OPC Client则多数单独存在。
扩展可选组件包括：
通用数据库接口（ODBC接口）组态程序
通用数据库接口组件用来完成组态软件的实时数据库与通用数据库（如Oracle、Sybase、Foxpro、DB2、Infomix、SQL Server等）的互联，实现双向数据交换，通用数据库既可以读取实时数据，也可以读取历史数据；实时数据库也可以从通用数据库实时地读入数据。通用数据库接口（ODBC接口）组态环境用于指定要交换的通用数据库的数据库结构、字段名称及属性、时间区段、采样周期、字段与实时数据库数据的对应关系等。
通用数据库接口（ODBC接口）运行程序
已组态的通用数据库连接被装入计算机内存，按照预先指定的采样周期，对规定时间区段按照组态的数据库结构建立起通用数据库和实时数据库间的数据连接。
策略（控制方案）编辑组态程序
策略编辑/生成组件
是以PC为中心实现低成本监控的核心软件，具有很强的逻辑、算术运算能力和丰富的控制算法。策略编辑/生成组件以IEC-1131-3标准为使用者提供标准的编程环境，共有4种编程方式：梯形图、结构化编程语言、指令助记符、模块化功能块。使用者一般都习惯于使用模块化功能块，根据控制方案进行组态，结束后系统将保存组态内容并对组态内容进行语法检查、编译。
编译生成的目标策略代码即可以与图形界面同在一台计算机上运行，也可以下装（Download）到目标设备（如PC/104、Windows CE系统等PC-Based设备）上运行。
策略运行程序
组态的策略目标系统被装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务，同时完成与实时数据库的数据交换。
实用通讯程序组件
实用通讯程序极大地增强了组态软件的功能，可以实现与第三方程序的数据交换，是组态软件价值的主要表现之一。通讯实用程序具有以下功能：
1.可以实现操作站的双机冗余热备用；
2.实现数据的远程访问和传送；
3.通讯实用程序可以使用以太网、RS485、RS232、PSTN等多种通讯介质或网络实现其功能。实用通讯程序组件可以划分为Server和Client两种类型，Server是数据提供方，Client是数据访问方，一但Server和Client建立起了连接，二者间就可以实现数据的双向传送。
二、 力控2.0的体系结构
力控2.0是一个集成式的软件包,其中所有组件都可以独立分布式地运行,通过网络服务程序与其它组件交换数据。力控2.0可以运行于Pentium 133以上的计算机（16M以上内存、1G以上硬盘）系统中。
力控2.0包括以下几个主要部分：
Draw，功能强大的人机界面组态工具。Draw是集成的开发环境，它使用面向对象的图形对象创建动画式显示窗口。这些窗口的数据、图形显示内容可以来自过程I/O或Microsoft Windows第三方应用程序。
View，高可靠、快速的图形界面运行系统。View用来运行由Draw创建的图形窗口，支持的画面数量不受限制，数据刷新速度快于5毫秒。
DB，先进的分布式实时数据库。DB是整个应用系统的核心，构建分布式应用系统的基础。它负责整个力控应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理。完成与过程的双向数据通讯。DB与Draw构成服务器/客户计算模式。各个网络节点上的DB通过网络服务程序可以构建成复杂的分布式网络应用系统，单机数据处理能力超过1万点，历史数据可以保存10年以上；网络处理能力可超过10万点。
NetClient和NetServer，高性能的网络通信服务程序。NetServer和NetClient内部采用TCP/IP通信协议，它保证用户可以充分利用Intranet/Internet的网络资源，保证数据刷新速度快于5毫秒，网络数据处理能力超过10万点。
I/O Server，即I/O驱动程序。I/O Server完成与各种检测、控制设备的通讯，负责从过程I/O设备读取实时数据，同时将来自图形界面和实时数据库的控制命令写入I/O设备。DB与I/O Server构成服务器/客户计算模式。I/O Server由很多单体程序构成，每个单体程序能够完成特定设备的通讯功能，目前力控2.0的I/O Server家族拥有众多成员，支持大多数主流控制设备生产商提供的硬件。
另外，力控2.0中也包含其它可选程序组件：
策略编辑生成及运行程序StrategyBuilder，新一代基于PC-Based和嵌入式系统的自动化控制软件，符合IEC1131-3标准，可提供比PLC更为强大、更为灵活的功能。
力控Web Server，运行在Web服务器上的应用软件。可为世界各地的远程用户在台式机或便携机上用标准浏览器实时监控现场生产过程。
TelClient/TelServer，使用简便的远程拔号通信程序。在任何地方，只要能拔打电话，就可以使用本组件实现对远程现场生产过程的的实时监控，唯一需要的是Modem和电话线。
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组态（Configuration）为模块化任意组合。通用组态软件主要特点有（1）延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。
最早开发的通用组态软件是DOS环境下的组态软件，其特点是具有简单的人机界面（MMI）、图库、绘图工具箱等基本功能。随着Windows的广泛应用，Windows环境下的组态软件成为主流。与DOS环境下的组态软件成为主流。与DOS环境下的组态软件相比，其最突出的特点是图形功能有了很大的增强。国外许多优秀通用组态软件是在英文状态下开发的，它具有应用时间长、用户界面不理想、不支持或不免费支持国内普遍使用的硬件设备、组态软件本身费用和组态软件培训费用高昂等因素，这些也正是国内通用组态软件在国内不能广泛应用的原因。随着国内计算机水平和工业自动化程度的不断提高，通用组态软件的市场需求日益增大。近年来，一些技术力量雄厚的高科技公司相继开发出了适合国内使用的通用组态软件。
组态软件的系统构成及其简介
----北京三维力控科技有限公司
在组态软件中，通过组态生成的一个目标应用项目在计算机硬盘中占据唯一的物理空间（逻辑空间），可以用唯一的一个名称来标识，就被称为一个应用程序。在同一计算机中可以存储多个应用程序，组态软件通过应用程序的名称来访问其组态内容，打开其组态内容进行修改或将其应用程序装入计算机内存投入实时运行。
组态软件的结构划分有多种标准，这里以使用软件的工作阶段和软件体系的成员构成两种标准讨论其体系结构。
一、组态软件的结构划分
1.以使用软件的工作阶段划分
也可以说是按照系统环境划分，从总体上讲，组态软件是由两大部分构成的：
系统开发环境：是自动化工程设计工程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。
系统开发环境由若干个组态程序组成，如图形界面组态程序、实时数据库组态程序等。
系统运行环境：在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实时运行。系统运行环境由若干个运行程序组成，如图形界面运行程序、实时数据库运行程序等。
组态软件支持在线组态技术，即在不退出系统运行环境的情况下可以直接进入组态环境并修改组态，使修改后的组态直接生效。
自动化工程设计工程师最先接触的一定是系统开发环境，通过一定工作量的系统组态和调试，最终将目标应用程序在系统运行环境投入实时运行，完成一个工程项目。
2. 按照成员构成划分
组态软件因为其功能强大，而每个功能相对来说又具有一定的独立性，因此其组成形式是一个集成软件平台，由若干程序组件构成。
其中必备的典型组件包括：
应用程序管理器
应用程序管理器是提供应用程序的搜索、备份、解压缩、建立新应用等功能的专用管理工具。在自动化工程设计工程师应用组态软件进行工程设计时，经常会遇到下面一些烦恼：经常要进行组态数据的备份；经常需要引用以往成功应用项目中的部分组态成果（如画面）；经常需要迅速了饧扑慊斜４媪四男┯τ孟钅俊Ｋ淙徽庑┮罂梢杂檬止し绞绞迪郑实拖拢壮龃怼Ｓ辛擞τ贸绦蚬芾砥鞯闹𐡩㑮㰥㮩ᮦⅦ⡿br /> 图形界面开发程序
是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成工作所依赖的开发环境。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,供图形运行环境运行时使用。
图形界面运行程序
在系统运行环境下，图形目标应用系统被图形界面运行程序装入计算机内存并投入实时运行。
实时数据库系统组态程序
有的组态软件只在图形开发环境中增加了简单的数据管理功能，因而不具备完整的实时数据库系统。目前比较先进的组态软件（如力控等）都有独立的实时数据库组件，以提高系统的实时性，增强处理能力。实时数据库系统组态程序是建立实时数据库的组态工具，可以定义实时数据库的结构、数据来源、数据连接、数据类型及相关的各种参数。
实时数据库系统运行程序
在系统运行环境下，目标实时数据库及其应用系统被实时数据库系统运行程序装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务。历史数据的查询、检索、报警的管理都是在实时数据库系统运行程序中完成的。
I/O驱动程序
是组态软件中必不可少的组成部分，用于和I/O设备通讯，互相交换数据，DDE和OPC Client是两个通用的标准I/O驱动程序，用来和支持DDE标准和OPC标准的I/O设备通讯。多数组态软件的DDE驱动程序被整合在实时数据库系统或图形系统中，而OPC Client则多数单独存在。
扩展可选组件包括：
通用数据库接口（ODBC接口）组态程序
通用数据库接口组件用来完成组态软件的实时数据库与通用数据库（如Oracle、Sybase、Foxpro、DB2、Infomix、SQL Server等）的互联，实现双向数据交换，通用数据库既可以读取实时数据，也可以读取历史数据；实时数据库也可以从通用数据库实时地读入数据。通用数据库接口（ODBC接口）组态环境用于指定要交换的通用数据库的数据库结构、字段名称及属性、时间区段、采样周期、字段与实时数据库数据的对应关系等。
通用数据库接口（ODBC接口）运行程序
已组态的通用数据库连接被装入计算机内存，按照预先指定的采样周期，对规定时间区段按照组态的数据库结构建立起通用数据库和实时数据库间的数据连接。
策略（控制方案）编辑组态程序
策略编辑/生成组件
是以PC为中心实现低成本监控的核心软件，具有很强的逻辑、算术运算能力和丰富的控制算法。策略编辑/生成组件以IEC-1131-3标准为使用者提供标准的编程环境，共有4种编程方式：梯形图、结构化编程语言、指令助记符、模块化功能块。使用者一般都习惯于使用模块化功能块，根据控制方案进行组态，结束后系统将保存组态内容并对组态内容进行语法检查、编译。
编译生成的目标策略代码即可以与图形界面同在一台计算机上运行，也可以下装（Download）到目标设备（如PC/104、Windows CE系统等PC-Based设备）上运行。
策略运行程序
组态的策略目标系统被装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务，同时完成与实时数据库的数据交换。
实用通讯程序组件
实用通讯程序极大地增强了组态软件的功能，可以实现与第三方程序的数据交换，是组态软件价值的主要表现之一。通讯实用程序具有以下功能：
1.可以实现操作站的双机冗余热备用；
2.实现数据的远程访问和传送；
3.通讯实用程序可以使用以太网、RS485、RS232、PSTN等多种通讯介质或网络实现其功能。实用通讯程序组件可以划分为Server和Client两种类型，Server是数据提供方，Client是数据访问方，一但Server和Client建立起了连接，二者间就可以实现数据的双向传送。
二、 力控2.0的体系结构
力控2.0是一个集成式的软件包,其中所有组件都可以独立分布式地运行,通过网络服务程序与其它组件交换数据。力控2.0可以运行于Pentium 133以上的计算机（16M以上内存、1G以上硬盘）系统中。
力控2.0包括以下几个主要部分：
Draw，功能强大的人机界面组态工具。Draw是集成的开发环境，它使用面向对象的图形对象创建动画式显示窗口。这些窗口的数据、图形显示内容可以来自过程I/O或Microsoft Windows第三方应用程序。
View，高可靠、快速的图形界面运行系统。View用来运行由Draw创建的图形窗口，支持的画面数量不受限制，数据刷新速度快于5毫秒。
DB，先进的分布式实时数据库。DB是整个应用系统的核心，构建分布式应用系统的基础。它负责整个力控应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理。完成与过程的双向数据通讯。DB与Draw构成服务器/客户计算模式。各个网络节点上的DB通过网络服务程序可以构建成复杂的分布式网络应用系统，单机数据处理能力超过1万点，历史数据可以保存10年以上；网络处理能力可超过10万点。
NetClient和NetServer，高性能的网络通信服务程序。NetServer和NetClient内部采用TCP/IP通信协议，它保证用户可以充分利用Intranet/Internet的网络资源，保证数据刷新速度快于5毫秒，网络数据处理能力超过10万点。
I/O Server，即I/O驱动程序。I/O Server完成与各种检测、控制设备的通讯，负责从过程I/O设备读取实时数据，同时将来自图形界面和实时数据库的控制命令写入I/O设备。DB与I/O Server构成服务器/客户计算模式。I/O Server由很多单体程序构成，每个单体程序能够完成特定设备的通讯功能，目前力控2.0的I/O Server家族拥有众多成员，支持大多数主流控制设备生产商提供的硬件。
另外，力控2.0中也包含其它可选程序组件：
策略编辑生成及运行程序StrategyBuilder，新一代基于PC-Based和嵌入式系统的自动化控制软件，符合IEC1131-3标准，可提供比PLC更为强大、更为灵活的功能。
力控Web Server，运行在Web服务器上的应用软件。可为世界各地的远程用户在台式机或便携机上用标准浏览器实时监控现场生产过程。
TelClient/TelServer，使用简便的远程拔号通信程序。在任何地方，只要能拔打电话，就可以使用本组件实现对远程现场生产过程的的实时监控，唯一需要的是Modem和电话线。