集散控制系统监控组态软件课程设计.docx

1、集散控制系统监控组态软件课程设计监控组态软件俗称组态软件，译自英文SCADA,即 Supervision,Control and Data Aquisition(数据采集与监视控制)。 组态软件的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统(RTU System,Remote Terminal Unit)。 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。 组态

2、软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、

3、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。 国外组态软件： 1、InTouch：Wonderware 是 Invensys plc“生产管理”部的一个运营单位，是全球工业自动化软件的领先供应商。 网址： Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新，并且InTouch提供了丰富的图库。但是，早期的InTouch软件采用方式与驱动程序通信，性能较差，最新的InTouch7.0版已经完全基于

4、32位的Windows平台，并且提供了OPC支持。 2、IFix：GE Fanuc 智能设备公司由美国通用电气公司（GE）和日本Fanuc公司合资组建，提供自动化硬件和软件解决方案，帮助用户降低成本，提高效率并增强其盈利能力。 网址： Intellution公司以Fix组态软件起家，1995年被爱默生收购，现在是爱默生集团的全资子公司，Fix6.软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面，并提供完备的驱动程序（需单独购买）。Intellution将自己最新的产品系列命名为iFiX，在iFiX中，Intellution提供了强大的组态功能，但新版本与以往的6.版本并不完全兼容。原有的Script语言改

5、为VBA（Visual Basic For Application），并且在内部集成了微软的VBA开发环境。遗憾的是，Intellution并没有提供6.1版脚本语言到VBA的转换工具。在iFiX中，Intellution的产品与Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。Intellution也是OPC（OLE for Process Control）组织的发起成员之一。iFiX的OPC组件和驱动程序同样需要单独购买。 3、Citech：悉雅特集团（Citect）是世界领先的提供工业自动化系统、设施自动化系统、实时智能信息和新一代 MES 的独立供应商。 网址： CiT公司的Cite

6、ch也是较早进入中国市场的产品。Citech具有简洁的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序员，而不是工控用户。Citech提供了类似语言的脚本语言进行二次开发，但与iFix不同的是，Citech的脚本语言并非是面向对象的，而是类似于语言，这无疑为用户进行二次开发增加了难度。 4、WinCC：西门子自动化与驱动集团(A&D)是西门子股份公司中最大的集团之一，是西门子工业领域的重要组成部分。 网址： Simens的WinCC也是一套完备的组态开发环境，Simens提供类语言的脚本，包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂，用户最好经过Sime

7、ns的培训以掌握WinCC的应用。 国内组态软件： 1.力控ForceControl （北京三维力控科技有限公司） 网址： 北京三维力控科技有限公司是专业从事监控组态软件研发与服务的高新技术企业，核心软件产品初创于1992年，公司以自主创新为动力，逐渐奠定了在国内市场的领先地位。 国产监控组态软件唯一的完整的冗余与热备体系设计，完整的分布式网络结构； 支持控制设备冗余、多重网络冗余，多客户端冗余、冗余的主从站都可以操作； 人机监控图形界面与过程数据处理分离，内置独立的实时历史数据库； 实时历史数据库支持Windows/Unix/Linux 操作系统，数据库开放接口支持远程访问；软件具备独立的W

8、eb Server，支持 Web Service 接口，支持PDA 终端访问方式；和设备支持多种通讯方式，上千种的驱动程序，支持多协议设备共用一条通讯总线，支持不同通讯链路切换。 产品发展历程： 1992年：诞生了力控的DOS版本； 1994年：基于16位的Windows(3.1)的力控版本形成； 1996年：基于32位的Windows(95)的力控1.0形成； 1999年：力控1.2版本推出,并在中国石油大庆天然气公司广泛应用； 2000年：力控2.0推出，同时出版了监控组态软件及应用一书； 2001年：力控“软”策略PC控制软件推出； 2002年：力控2.6推出，北京三维力控正式成立； 2

9、004年：力控3系列软件推出； 2005年：力控pFieldcomm®网关软件推出； 2006年：力控5.0版本软件推出； 2007年：力控6.0版本软件推出； 2008年：力控6.1版本软件推出； 产品特点： 方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作，大大降低了组态开发的工作量； 高性能实时、历史数据库，快速访问接口在数据库4万点数据负荷时，访问吞吐量可达到20000次/秒； 强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能； 支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层

10、的显示与隐藏； 强大的ACTIVEX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性； 全新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板； 提供在Internet/Intranet上通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案； 支持通过PDA掌上终端在Internet实时监控现场的生产数据，支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程力控节点通讯 支持控制设备冗余、控制网络冗余、监控服务器冗余、监控网络冗余、监控客户端冗余

11、等多种系统冗余方式。 全新的高性能实时、历史数据库 力控6.0重新设计了数据库内核部分。除了采用旋转门算法对历史数据进行压缩外，重新优化设计了磁盘存贮算法以实现对长年形成的海量历史数据的快速查询。支持的数据类型除原有的浮点型、布尔型、字符串型外，新增了对二进制型数据的支持。单台服务器容量可达100,000点，吞吐量支持每秒写入/查询20,000个数据点。历史数据库可在线备份。支持多服务器处理。 当数据库构成双机冗余系统时增加了从站操作功能，即处于备用状态的从站可作为普通操作员站使用。 新增数据库快速访问接口DBI DBI是一套全新设计开发的实时数据库访问接口。它除了兼容原有接口DbCom的所有

12、接口功能外，还增加了获取数据库结构信息的接口，并增加了动态控制变化数据集功能。由于DBI口采用了快速数据访问机制，数据访问吞吐量可达到20000次/秒，可以适合过程仿真、优化控制、专家诊断等多种行业应用。 进程管理 新增的进程管理器可按照配置安全启动、停止各个程序进程，支持进程异常自动处理功能。可远程监测各进程状态，远程启、停进程，远程上传、下载工程应用或更新程序组件。 报警、事件处理 强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能。 功能强大的、开放的过程可视化监控平台 全面提升的HMI 1）支持HMI图层操作，可灵活控制各图层的显示与隐藏。 2）重新设计的HMI的对象

13、容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性。 3）完善了力控OCX容器的事件型脚本功能，支持更多类型的OCX控件。 4）增强的SQL脚本。可根据SQL脚本函数返回值判断执行结果、支持模糊查询、支持时间类型字段的处理等。 灵活的报表生成器 1）提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本。 2）兼容Excel工作表文件，提供类Excel的绝大部分功能，包括：编辑功能、计算功能、图表功能等。 3）支持图表显示自动刷新，可输出多种文件格式： Excel、TXT、PDF、HTML、CSV等。 4）可实现多层表头，可以实现

14、报表嵌套，可以制作复杂的报表格式。 5）具备打印、打印预览、页眉页脚打印功能。 6）报表数据源支持实时数据库和各种关系数据库，可显示、处理实时和历史数据。 7）提供报表设计器，可以设计多套报表模板。 对标准组件和图库进行了大量更新与扩充 1）重新设计、开发实时和历史趋势、XY曲线、多功能报警、历史报表、总貌画面、温控曲线、ADO历史曲线等标准组件。 2）新增多功能图片显示、GIF透明动画、CAD图形组件等实用图形工具。 3）优化、改造了文本输入、下拉框、列表框、复选框、多选按钮、起始时间、时间范围、历史追忆等Windows控件。 4）优化、改造了多媒体播放器、Flash播放器、浏览器、幻灯片等

15、子图。 5）增加了大批如：PID调节器、手操器等实用子图。 新一代的网络功能 1）Web发布不但支持自有的Web服务器，同时支持IIS服务器，开放的Web控件方便用户建立门户网站。 2）支持掌上PDA终端访问网络服务器，浏览画面。 3）丰富了XML数据传送接口。 4）加强了GPRS/CDMA移动网络的并发数据功能，适合大型移动网络数据处理。 全面升级的I/O调度 6.0的I/O调度在兼容原有全部驱动程序的前提下，进行了多项功能改进。 1）通过简单组态配置，即可支持控制设备的的串口、以太网通道冗余以及控制器冗余。 2）每个驱动可加载独立进程完成采集，彻底消除单进程容易产生的线程安全隐患。 3)增

16、加驱动管理器，可查看信道、设备的状态信息，信道的通信报文，对信道进行启、停控制。 4）支持异种通信协议共享同一信道（如：采用RS485协议同时在一个链路上采集多种厂家、不同协议的设备）。 5）增加了监控数据读写的优先级控制功能。 2.组态王KingView（北京亚控科技发展有限公司） 网址： 性能特点： （1）组态王对大容量工程具有高度的可靠性和实时性： 数据采集性能 网络通讯性能 画面刷新性能 脚本执行性能 （2）组态王具有易用性特点：操作简单、直观、易理解，符合工控行业使用习惯，简单实用 （3）组态王具有扩展性：易于进行功能扩展 （4）组态王具有良好开放性：提供完善的api接口，利于与其他

17、系统对kingview系统的整合，接口内容包括： 实时数据的访问接口 历史数据的访问接口 报警数据的访问接口 安全用户的访问接口 变量对象的配置接口 设备对象的配置接口 用户对象的配置接口 （5）组态王7.0具有良好可维护性：具有诊断、监视、记录工具，能够进行快速的故障定位和排除 （6）组态王7.0具有可定制性：定制OEM版本快速方便 技术参数： （1）实时数据：报警事件冗余切换小于2秒 （2）历史数据： 存储速度：10000点/s 存储时间范围：可由客户订制，精确到毫秒级 查询： 历史库查询数据时间小于3秒 同一数据可按照年、月、日、时查询，时间相差在秒级以内 历史冗余切换时间小于2秒 （3

18、）冗余切换： IOserver之间切换小于2秒 IOserver可进行最长7天的数据缓存 （4）画面系统 画面最大尺寸可达到10240x7680（或更大） 画面数目没有限制 （5）曲线趋势图： 最多同时显示4个绘图区 最多同时显示64条曲线 最多可以同时具有16条数据轴 可同时具有2条时间轴 （6）门户： 可以支持200个以上的客户端同时访问 3.realinfo(紫金桥软件技术有限公司) 网址： 紫金桥监控组态软件是紫金桥公司在长期的科研和工程实践中开发的通用工业组态软件。紫金桥组态软件在实际应用中，以其可靠性、方便性和强大的功能得到用户的高度评价，用户已经广泛应用于石化、炼油、汽车、化工、

19、冶金、制药、建材、轻工、造纸、采矿、环保、电力、交通、智能楼宇、仓储、物流、水利等多个行业和领域的过程控制、管理监测、现场监视、远程监视、故障诊断、企业管理、资源计划等系统。 紫金桥组态软件主要特点： 客户/服务器体系结构强大的数据库处理核心可靠的冗余系统丰富的IO驱动逼真的图形系统功能强大的脚本系统报表系统丰富的组件对象周密的安全管理系统等。 4.MCGS(北京昆仑通态自动化软件科技有限公司): 网址： 全中文可视化组态软件，简洁、大方，使用方便灵活 完善的中文在线帮助系统和多媒体教程 真正的32位程序，支持多任务、多线程，运行于Win95/98/NT/2000平台 提供近百种绘图工具和基本

20、图符，快速构造图形界面 支持数据采集板卡、智能模块、智能仪表、PLC、变频器、网络设备等700多种国内外众多常用设备 支持温控曲线、计划曲线、实时曲线、历史曲线、XY曲线等多种工控曲线 支持ODBC接口，可与SQL Server、Oracle、Access等关系型数据库互联 支持OPC接口、DDE接口和OLE技术，可方便的与其他各种程序和设备互联 提供渐进色、旋转动画、透明位图、流动块等多种动画方式，可以达到良好的动画效果 上千个精美的图库元件，保证快速的构建精美的动画效果 功能强大的网络数据同步、网络数据库同步构建，保证多个系统完美结合 完善的网络体系结构，可以支持最新流行的各种通讯方式，包

21、括电话通讯网，宽带通讯网，ISDN通讯网，GPRS通讯网和无线通讯网 5.还有Controx（开物）,易控等 组态软件特点 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

22、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： （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）

23、，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。 监控组态软件2008年最新发展及趋势 一、背景 自2000年以来，国内监控组态软件产品、技术、市场都取得了飞快的发展，应用领域日益拓展，用户和应用工程师数量不断增多。充分体现了“工业技术民用化”的发展趋势。 监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分，其发展受到很多因素的制约

24、，归根结底，是应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。 关于新技术的不断涌现和快速发展对监控组态软件会产生何种影响，有人认为随着技术的发展，通用组态软件会退出市场，例如有的自动化装置直接内嵌“Web Server”实时画面供中控室操作人员访问。 作者并不这样认为。用户要求的多样化，决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户的所有的画面要求，最终用户对监控系统人机界面的需求不可能固定为单一的模式，因此最终用户的监控系统是始终需要“组态”和“定制”的。这就是监控组态软件不可能退出市场的主要原因，因为需求是存在且不断增长的。 监控组态软件是在信息化社会的大背景下，随着工业IT技术的不断发展而诞生、发展起

25、来的。在整个工业自动化软件大家庭中，监控组态软件属于基础型工具平台。监控组态软件给工业自动化、信息化、及社会信息化带来的影响是深远的，它带动着整个社会生产、生活方式的变化，这种变化仍在继续发展。因此组态软件作为新生事物尚处于高速发展时期，目前还没有专门的研究机构就它的理论与实践进行研究、总结和探讨，更没有形成独立、专门的理论研究机构。 近5年来，一些与监控组态软件密切相关的技术如OPC、OPC-XML、现场总线等技术也取得了飞速的发展，是监控组态软件发展的有力支撑。 二、 监控组态软件的最新发展情况 21 监控组态软件日益成为自动化硬件厂商争夺的重点 整个自动化系统中，软件所占比重逐渐提高，虽

26、然组态软件只是其中一部分，但因其渗透能力强、扩展性强，近年来蚕食了很多专用软件的市场。因此，监控组态软件具有很高的产业关联度，是自动化系统进入高端应用、扩大市场占有率的重要桥梁。在这种思路的驱使下，西门子的WinCC在市场上取得巨大成功。目前，国际知名的工业自动化厂商如Rockwell、GE Fanuc、Honeywell、西门子、ABB、施耐德、英维思等均开发了自己的组态软件。 监控组态软件在DCS操作站软件中所占比重日益提高 继FOXBORO之后，Euro therm(欧陆)、Delta V、PCS7等DCS系统纷纷使用通用监控组态软件作为操作站。同时，国内的DCS厂家也开始尝试使用监控组

27、态软件作为操作站。以力控科技为代表的ForceControl国产组态软件在这方面也取得了良好的业绩。 在大学和科研机构，越来越多的人开始从事监控组态软件的相关技术研究 从国内自动化行业学术期刊来看，以组态软件及与其密切相关的新技术为核心的研究课题呈上升趋势，众多研究人员的存在，是组态软件技术发展及创新的重要活跃因素，也一定能够积累很多技术成果。无论是技术成果还是研究人员，都会遵循金字塔的规律，由基础向高端形成过渡。这些研究人员和他们的研究成果为监控组态软件厂商开发新产品提供了有益的经验借鉴，并开拓他们的思路。 基于Linux 的监控组态软件及相关技术正在迅速发展之中，以力控科技为代表的厂商相继

28、推出成熟的商品，对组态软件业的格局将产生深远的影响。 22 集成化、定制化 从软件规模上看，大多数监控组态软件的代码规模超过100万行，已经不属于小型软件的范畴了。从其功能来看，数据的加工与处理、数据管理、统计分析等功能越来越强。 监控组态软件作为通用软件平台，具有很大的使用灵活性。但实际上很多用户需要“傻瓜”式的应用软件，即需要很少的定制工作量即可完成工程应用。为了既照顾“通用”又兼顾“专用”，监控组态软件拓展了大量的组件，用于完成特定的功能，如批次管理、事故追忆、温控曲线、油井示功图组件、协议转发组件、ODBCRouter、ADO曲线、专家报表、万能报表组件、事件管理、GPRS透明传输组件

29、等。 23 纵向：功能向上、向下延伸 组态软件处于监控系统的中间位置，向上、向下均具有比较完整的接口，因此对上、下应用系统的渗透能力也是组态软件的一种本能，具体表现为： 向上 其管理功能日渐强大，在实时数据库及其管理系统的配合下，具有部分MIS、MES或调度功能。尤以报警管理与检索、历史数据检索、操作日志管理、复杂报表等功能较为常见。 向下 日益具备网络管理（或节点管理）功能：在安装有同一种组态软件的不同节点上，在设定完地址或计算机名称后，互相间能够自动访问对方的数据库。组态软件的这一功能，与OPC规范以及IEC61850规约、BACNet等现场总线的功能类似，反映出其网络管理能力日趋完善的发

30、展趋势。 软PLC、嵌入式控制等功能：除组态软件直接配备软PLC组件外，软PLC组件还作为单独产品与硬件一起配套销售，构成PAC控制器。这类软PLC组件一般都可运行于嵌入式Linux操作系统。 OPC服务软件：OPC标准简化了不同工业自动化设备之间的互联通讯，无论在国际上还是国外，都已成为广泛认可的互联标准。而组态软件同时具备OPC Server和OPC Client功能，如果将组态软件丰富的设备驱动程序根据用户需要打包为OPCServe单独销售，则既丰富了软件产品种类又满足了用户的这方面需求，加拿大的Matrikon公司即以开发、销售各种OPCServer软件为主要业务，已经成为该领域的领导者。监控组态