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    组态软件:一般英文简称有叁种离别为hmi/MMI/SCADA,对应全称为HumanandMachineInterface/ManandMachineInterface/SupervisoryControlandDataAcquisition,中文翻译为:人机界面/监视节制和数据采集软件。目前组态软 ...

    电气工程师|50个CAD绘图技巧,让设计师们画图速度提10倍 ...

    组态软件:一般英文简称有叁种离别为hmi/MMI/SCADA,对应全称为Human and Machine Interface/Man and Machine Interface /Supervisory Control and Data Acquisition,中文翻译为:人机界面/监视节制和数据采集 软件。目前组态软件的生长迅猛,已经扩大到北京体彩十一选五开奖结果手机版信息管理系统,管理和节制一体化,远程诊断和维护以及在互联网上的一系列的数据整合。
    1. 组态软件产生的背景
    “组态”的概念是伴随着集散型节制系统(Distributed Control System简称dcs)的泛起才最先被宽大的临盆历程自动化技术人员所熟知的。在工业节制技术的不断生长和应用过程当中,PC(包括工控机)相比以前的专用系统具有的优势日益明显。这些优势主要体现在:PC技术保持了较快的生长速度,种种相关技术已经成熟;由PC构建的工业节制系统具有相对较低的拥有成本;PC的软件资源和硬件资源富厚,软件之间的互操作性强;基于PC的节制系统易于学习和使用,可以容易地获得技术方面的支持。在PC技术向工业节制领域的渗透中,组态软件占据着异常特殊并且重要的地位。
    组态软件是指一些数据采集与历程节制的专用软件,它们是在自动节制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方法,为用户提供快速构建工业自动节制系统监控功能的、通用层次的软件东西。组态软件应该能支持种种工控设备和常见的通信协议,并且通常应提供漫衍式数据管理和网络功能。
    对应于原本的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的软件东西,或开发环境。在组态软件泛起之前,工控领域的用户通过手工或拜托第叁方编写HMI应用,开发时候长,效率低,靠得住性差;或者购置专用的工控系统,通常是关闭的系统,选择余地小,往往不能满足需求,很难与外界进行数据交互,进级和增加功能都遭到严重的限制。组态软件的泛起,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。随着它的快速生长,实时数据库、实时节制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的遍及支持已经成为它的主要内容,随着技术的生长,监控组态软件将会不断被付与新的内容。
    2. 组态软件在我国的生长及国内外主要产品介绍
    组态软件产品于80年月初泛起,并在80年月末期进入我国。但在90年月中期之前,组态软件在我国的应用其实不普及。究其原因,大致有以下几点:
    ①国内用户还缺少对组态软件的认识,项目中没有组态软件的预算,或宁愿投入人力物力针对具体项目做长周期的繁冗的上位机的编程开发,而不采用组态软件;
    ②在很长时候里,国内用户的软件意识还不强,面对价格不菲的进口软件(初期的组态软件多为国外厂家开发),很少有用户愿意去购置正版。
    ③当时国内的工业自动化和信息技术应用的水平还不高,组态软件提供了对大范围应用、大量数据进行采集、监控、处理并可以将处理的结果生成管理所需的数据,这些需求并未完全形成。

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    图1 组态软件
    随着工业节制系统应用的深切,在面临范围更大、节制更复杂的节制系统时,人们逐渐意识到原本的上位机编程的开发方法。对项目来讲是费时辛苦、得不偿掉的,同时,MIS(管理信息系统,Management Information System)和CIMS(计算机集成制造系统,Computer Integrated Manufacturing System)的大量应用,要求工业现场为企业的临盆、经营、决策提供更详细和深切的数据,以便优化企业临盆经营中的各个环节。因此,在1995年以后,组态软件在国内的应用逐渐获得了普及。下面就对几种组态软件离别进行介绍。
    ①InTouch:Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。在80年月末、90年月初,基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新,并且InTouch提供了富厚的图库。然则,初期的InTouch软件采用DDE方法与驱动程序通信,机能较差,最新的InTouch7.0版已经完全基于32位的Windows平台,并且提供了OPC支持。
    ②Fix:Intellution北京体彩十一选五开奖结果手机版以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.x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(需零丁购置)。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.x版本其实不完全兼容。原本的Script说话改成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版剧本说话到VBA的转换东西。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)组织的提倡成员之一。iFiX的OPC组件和驱动程序同样需要零丁购置。
    ③Citech:CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。Citech具有简洁的操作方法,但其操作方法更多的是面向程序员,而不是工控用户。Citech提供了类似C说话的剧本说话进行二次开发,但与iFix不同的是,Citech的剧本说话并不是是面向工具的,而是类似于C说话,这无疑为用户进行二次开发增加了难度。
    ④WinCC:Simens的WinCC也是一套完备的组态开发环境,Simens提供类C说话的剧本,包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持,并可对漫衍式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂,用户最好经过Simens的培训以掌握WinCC的应用。
    ⑤ForceControl(力控):北京叁维力控科技有限公司的ForceControl(力控)从时候概念上来讲,力控也是国内较早就已经泛起的组态软件之一。只是因为初期力控一直没有作为正式商品遍及推广,所以其实不为大多半人所知。大约在93年左右,力控就已形成了第一个版本,只是那时还是一个基于DOS和VMS的版本。后来随着Windows3.1的流行,又开发出了16位Windows版的力控。但直至Windows95版本的力控降生之前,他主要用于公司内部的一些项目。32位下的1.0版的力控,在体系结构上就已经具有了较为明显的先进性,其最大的特征之一就是其基于真正意义的漫衍式实时数据库的叁层结构,并且其实时数据库结构可为可组态的活结构。在1999~2000年时代,力控获得了长足的生长,最新推出的2.0版在功能的富厚特性、易用性、开放性和I/O驱动数量,都获得了很大的提高。在很多环节的设计上,力控都能从国内用户的角度动身,即注重适用性,又不掉大软件的范例。另外,公司在产品的培训、用户技术支持等方面投入了较大人力,相信在较短时候内,力控软件产品将在工控软件界形成伟大的冲击。
    其他常见的组态软件还有GE的Cimplicity,Rockwell的RsView,NI的LookOut,PCSoft的Wizcon以及国内一些组态软件通态软件公司的MCGS,也都各有特色。

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    ?图2
    3. 组态软件的功能特点生长偏向
    目前看到的所有组态软件都能完成类似的功能:比如,几乎所有运行于32位Windows平台的组态软件都采用类似资源浏览器的窗口结构,并且对工业节制系统中的种种资源(设备、标签量、画面等)进行配置和编纂;都提供多种数据驱动程序;都使用剧本说话提供二次开发的功能,等等。然则,从技术上说,种种组态软件提供实现这些功能的要领却各不相同。从这些不同之处,以及PC技术生长的趋向,可以看出组态软件未来生长的偏向。
    3.1数据采集的方法
    大多半组态软件提供多种数据采集程序,用户可以进行配置。但是,在这类情况下,驱动程序只能由组态软件开发商提供,或者由用户根据某种组态软件的接口范例编写,这为用户提出了太高的要求。由OPC基金组织提出的OPC范例基于微软的OLE/DCOM技术,提供了在漫衍式系统下,软件组件交互和同享数据的完整的解决方案。在支持OPC的系统中,数据的提供者作为服务器(Server),数据请求者作为客户(Client),服务器和客户之间通过DCOM接口进行通信,而无需知道对方内部实现的细节。由于COM技术是在二进制代码级实现的,所以服务器和客户可以由不同的厂商提供。在实际应用中,作为服务器的数据采集程序往往由硬件设备制造商随硬件提供,可以施展硬件的悉数效能,而作为客户的组态软件可以通过OPC与各厂家的驱动程序无缝连接,故从基础上解决了以前采用专用花样驱动程序老是滞后于硬件更新的问题。同时,组态软件同样可以作为服务器为其他的应用系统(如MIS等)提供数据。OPC现在已经获得了包括Interllution、Simens、GE、ABB等国外知名厂商的支持。随着支持OPC的组态软件和硬件设备的普及,使用OPC进行数据采集势必成为组态中更合理的选择。
    3.2剧本的功能
    剧本说话是扩充组态系统功能的重要手段。因此,大多半组态软件提供了剧本说话的支持。具体的实现方法可分为叁种:一是内置的类C/Basic说话;二是采用微软的VBA的编程说话;叁是有少数组态软件采用面向工具的剧本说话。类C/Basic说话要求用户使用类似高级说话的语句书写剧本,使用系统提供的函数挪用组合完成种种系统功能。应该指明的是,多半采用这类方法的国内组态软件,对剧本的支持其实不完善,许多组态软件只提供IF…THEN…ELSE的语句结构,不提供循环节制语句,为书写剧本程序带来了一定的难题。微软的VBA是一种相对完备的开发环境,采用VBA的组态软件通常使用微软的VBA环境和组件技术,把组态系统中的工具以组件方法实现,使用VBA的程序对这些工具进行接见。由于VisualBasic是解释执行的,所以VBA程序的一些语法毛病可能到执行时才能发现。而面向工具的剧本说话提供了工具接见机制,对系统中的工具可以通过其属性和要领进行接见,比较容易学习、掌握和扩大,但实现比较复杂。
    3.3组态环境的可扩大性
    可扩大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,这类增加的功能可能来自于组态软件开发商、第叁方软件提供商或用户自身。增加功能最常用的手段是ActiveX组件的应用,目前还只有少数组态软件能提供完备的ActiveX组件引入功能及实现引入工具在剧本说话中的接见。
    3.4组态软件的开放性
    随着管理信息系统和计算机集成制造系统的普及,临盆现场数据的应用已经不仅仅局限于数据采集和监控。在临盆制造过程当中,需要现场的大量数据进行流程阐发和历程节制,以实现对临盆流程的调整和优化。现有的组态软件对大部分这些方面需求还只能以报表的形式提供,或者通过ODBC将数据导出到外部数据库,以供其他的业务系统挪用,在绝大多半情况下,仍然需要进行再开发才能实现。随着临盆决策活动对信息需求的增加,可以预感,组态软件与管理信息系统或领导信息系统的集成势必更抓紧密,并极可能以实现数据阐发与决策功能的??樾问皆谧樘砑蟹浩?。
    3.5对Internet的支持程度
    现代企业的临盆已经趋势国际化、漫衍式的临盆方法。Internet将是实现漫衍式临盆的基础。组态软件能否从原本的局域网运行方法跨越到支持Internet,是摆在所有组态软件开发商面前的一个重要课题。限于国内目前的网络基础设施和工业节制应用的程度,笔者认为,在较长时候内,以浏览器方法通过Internet对工业现场的监控,将会在大部分应用中停留于监视阶段,而实际节制功能的完成应该通过更稳定的技术,如专用的远程客户端、由专业开发商提供的ActiveX控件或Java技术实现。
    3.6组态软件的节制功能
    随着以工业PC为核心的自动节制集成系统技术的日益完善和工程技术人员的使用组态软件水平的不断提高,用户对组态软件的要求已不像过去那样主要侧重于画面,而是要考虑一些本色性的应用功能,如软件plc,先进历程节制策略等。
    软PLC产品是基于PC机开放结构的节制装置,它具有硬PLC在功能、靠得住性、速度、故障查找等方面的特点,利用软件技术可将标准的工业PC转换成全功能的PLC历程节制器。软PLC综合了计算机和PLC的开关量节制、模拟量节制、数学运算、数值处理、通信网络等功能,通过一个多任务节制内核,提供了强大的指令集、快速而准确的扫描周期、靠得住的操作和可连接种种I/O系统及网络的开放式结构。所以可以这样说,软PLC提供了与硬PLC同样的功能,而同时具有了PC环境的种种优点。目前,国际上影响比较大的产品有:法国CJ International公司的ISaGRAF软件包、PCSoft International公司的WinPLC、美国Wizdom Control Intellution公司的Paradym-31、美国Moore Process Automation Solutions公司ProcessSuite、美国Wonder ware Controls公司的InControl、SoftPLC公司的SoftPLC等。国内推出软PLC产品的组态软件还不见有,国内组态软件要想周全超过国外的竞争敌手,就必需弄立异,推出类似功能的产品。
    随着企业提出的高柔性、高效益的要求,以经典节制理论为基础的节制方案已经不能适应,以多变量预测节制为代表的先进节制策略的提出和成功应用之后,先进历程节制遭到了历程工业界的普遍存眷。先进历程节制(Advanced Process Control,APC)是指一类在动态环境中,基于模型、充分借助计算机能力,为工场获得最大理论而实施的运行和节制策略。先进节制策略主要有:两重节制及阀位节制、纯滞后补偿节制、解耦节制、自适应节制、差拍节制、状态反馈节制、多变量预测节制、推理节制及软测量技术、智能节制(专家节制、模糊节制和神经网络节制)等,尤其智能节制已成为开发和应用的热点。目前,国内许多大企业纷纭投资,在装置自动化系统中实施先进节制。国外许多节制软件公司和DCS厂商都在竞相开发先进节制和优化节制的工程软件包。据资料报道,一个乙烯装置投资163万美元实施先进节制,完成后预期可获得效益600万美元/年。从上可以看出能嵌入先进节制和优化节制策略的组态软件势必遭到用户的极大欢迎。
    4.结束语
    用户的需求促使技术不断提高,在组态软件上这类趋向体现得尤为明显。未来的组态软件将是提供越发强大的漫衍式环境下的组态功能、周全支持ActiveX、扩大能力强、支持OPC等工业标准、节制功能强、并能通过Internet进行接见的开放式系统。
    HMI是Human Machine Interface的简称。
    HMI其实广义的解释就是“使用者与机器间沟通、传达及接收信息的一个接口”。
    举个例子来讲,在一座工场里头,我们要汇集工场各个区域的温度、湿度以及工场中机器的状态
    等等的信息透过一台 监视并记录这些参数,并在一些意外状况产生的时候能够加以处理。
    这就是一个很典型的SCADA/HMI的运用,一般而言,HMI系统必需有几项基本的能力:
    实时的资料趋向显示——把撷取的资料立即显示在屏幕上。
    自动记录资料——自动将资料贮存至数据库中,以便往后查看。
    历史资料趋向显示——把数据库中的资料作可视化的呈现。
    报表的产生与打印——能把资料转换成报表的花样,并能够打印出来。
    图形接口节制——操作者能够透过图形接口直接节制机台等装置。
    警报的产生与记录——使用者可以定义一些警报产生的条件,
    歧说温渡过度或压力超过临界值,在这样的条件下系统会产生警报,通知作业员处理。

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