监控组态及应用.doc

第 1 次课
日期 20/2 周次 1 星期 1 学时 2
第1章工业组态软件及发展


一、工业组态软件的发展过程
随着计算机技术突飞猛进的发展,新型的工业组态软件也随之发展起来了。其发展过程主要可归纳为以下几个步骤:
(1)20世纪60年代:计算机较少地用于工业过程控制中。
(2)20世纪70年代:很多公司先后推出了新型控制系统。
(3)20世纪70年代:DCS及其计算机控制技术日趋成熟,并出现了丰富的软件,但软件仍是专用和封闭的,且成本居高不下。
(4)20世纪80年代中后期:基于个人计算机的监控系统开始进入市场,并发展壮大。组态软件即是典型的例子。
二、工业组态软件具有广阔的发展空间:
原因如以下几个方面:
(1)很多DCS和PLC厂家主动公开通信协议,加入“PC监控”的阵营。
(2)由于PC监控大大降低了系统成本,使得市场空间得到扩大。
(3)各类智能仪表、调节器和现场总线设备可与工业组态软件构筑完整的低成本自动化系统,具有广阔的市场空间。
(4)给类嵌入式系统和现场总线的异军突起,把工业组态软件推倒了自动化系统主要位置,工业组态软件越来越成为工业自动化系统中的灵魂。
三、工业组态软件同时得到用户和DCS厂商的认可的原因:
(1)微型计算机操作系统日趋稳定可靠,实时处理能力增强且价格便宜。
(2)微型计算机软件及开发工具非常丰富,使工业组态软件的功能强大,开发周期相应缩短,软件升级和维护也较方便。
四、新型工业控制系统的层次结构
1、新型工业控制系统主要划分为控制层、监控层、管理层。
其中,监控层的作用为:对下连接控制层,对上连接管理层,实现对现场的实时监测与控制,完成上传下达,组态开发的作用。硬件以微机和工作站为主,目前趋向于工业PC机。
2、组态软件的定义
组态软件是指数据采集与过程控制的专用软件,位于监控层一级的软件平台和开发环境中,能以灵活多样的组态方式提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法,其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,并能支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备,与高可靠的工业控制计算机和网络系统结合,可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口,进行系统集成。
组态软件的开发工具以C++为主,也有Delphi或C++ Builder。
工业组态软件的主要特点
工业组态软件为模块化任意组合,主要特点如下:
(1)延续性和可扩充性。
(2)封装性(易学易用)。
(3)通用性。
对工业组态软件的性能要求

实时性:工业控制计算机系统应该具有的能够在限定的时间内对外来事件作出反应的特性。
在对这个概念的理解上,我们要注意对于“限定的时间内”的理解,主要考虑两个要素:
(1)根据生产过程出现的事件能够保持多长的时间;
(2)该事件要求计算机在多长的时间以内必须作出反应,否则将对生产过程造成影响甚至损害。
工业控制计算机及监控工业组态软件具有时间驱动能力和事件驱动能力(在按一定的周期时间对所有事件进行巡检扫描的同时,可以随时响应事件的中断请求。
多任务处理能力:能将测控任务分解成若干并行执行的多个任务,加快程序的执行速度。(将某些变化不显著的事件作为顺序执行的任务;把保持时间很短且需要计算机立即作出反应的事件作为中断请求源或事件触发信号,编写专门的程序)

要求软件系统的平均无故障时间MTB大于一年。可采用冗余技术构成双机乃至多机备用系统。
实现双机冗余的几种形式:
(1)RS485、以太网等总线型通信介质:冗余设备单独配备I/O适配器,直接连入设备网。
(2)RS232等非总线型通信介质:方法一:用转换器将设备网变成总线型网。
方法二:在I/O设备中编制控制程序,如果发现主机故障,马上将通信线路切换到从机。

没有统一的标准,只有用户意识中形成的不成文的标准。
工业组态软件的系统构成
工业组态软件通过一个应用工程项目或工程项目来标识。通过应用工程项目的
名称来访问其组态内容。
:系统开发环境和系统运行环境。


第2和3两部分将结合力控软件在后面作具体介绍。
工业组态软件的设计思想
概述
工业组态软件主要解决的问题:
(1)如何与采集、控制设备间进行数据交换;
(2)使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来;
(3)处理数据报警及系统报警;
(4)存储历史数据并支持历史数据的查询;
(5)各类报表的生成和打印输出;
(6)为使用