组态软件控制技术教程00

组态软件课程说明本课程为专业课程，主要学习计算机监控系统上位机组态技术，包括画面绘制、变量建立、动画组态、数据通讯、报警处理、历史数据处理、报表处理、安全管理、脚步程序编写等知识。PLC电子技术C语言程序设计组态技术计算机文化基础计算机监控与运行仿真实训安装与运行实训计算机监控系统发展情况计算机与常规控制装置双重监控方式以常规控制装置为主、计算机为辅以计算机为基础的监控方式取消常规设备的全计算机控制方式监控方式演变计算机只起监视、记录打印、经济运行计算、运行指导等辅助作用，水电站的控制功能仍由常规控制装置来完成。对计算机可靠性的要求不是很高，即使计算机发生故障，水电站的仍可以正常运行，只是局部性能方面有所降低。1、以常规控制装置为主、计算机为辅的监控方式两套控制系统之间可以切换，互为备用，保证系统安全可靠运行。由于需要设置两套完整的控制系统，投资比较大；由于两套系统并存，相互之间要切换，二次接线复杂，可靠性可能有所降低。2、计算机与常规控制装置双重监控方式常规控制部分可以大大简化，平时都采用计算机控制。设立有机旁控制盘，当计算机监控系统出现故障时，可以就地操作。中控室仅设置计算机监控系统的值班员控制台。适合对旧电厂的自动化进行改造，是目前主要的监控形式。3、以计算机为基础的监控方式取消了中控室常规的集中控制设备，机旁也取消了自动操作盘。不考虑在机组控制单元发生故障时进行机旁的自动操作。对计算机系统的可靠性提出更高的要求，冗余度也要进一步提高。这种方式投资比较大，比较适合新建电厂的自动化控制，是未来的水电站计算机控制方式的主流。4、取消常规设备的计算机监控方式计算机监控系统结构集中式计算机监控系统分布式计算机监控系统二种常见结构形式计算机监控系统结构集中式计算机监控系统中央控制主机控制台远动通讯1＃机组自动化装置2＃机组自动化装置升压站及公用设备自动化装置特点：一般是将数据全部采集到主计算机进行处理。然后根据计算机计算结果，把相关的控制结果传给各个测控点进行控制和调节。简单,较易于实现,改造或系统升级比较方便，投资比较低；可靠性不高。一旦主计算机机出现故障，整个控制系统将面临瘫痪的危险。为了克服对一台集控机过分依赖的缺点，可以增设第二台集控机作为备用，以提高整个系统的可靠性。备用方式一般有三种：1、冷备用方式：平时主计算机运行，备用计算机不参与生产过程的控制。2、温备用方式：主、备用计算机都运行，备用计算机一般只承担监视任务，当主计算机出现故障时，人为切换到备用计算机。3、热备用方式：两台计算机是并列运行的，执行同样的程序，双机可以同时进行操作，互不影响。一台计算机故障不影响另外一台计算机的运行，提高了系统的可靠性。分布式计算机监控系统地域上控制设备比较分散，分散于主厂房、中控室、开关站、闸门控制室等处。各个设备通过通信相连，从而减少了二次电缆的铺设。凡是不涉及全系统性质的监控功能可安排在较低层实现，提高了响应性能，减轻了控制中心的负担，减少信息传输量。系统的局部故障一般不会引起全系统的故障，从而提高系统的可靠性。可以灵活地适应被控制生产过程的变更和扩大，可实施分阶段投资，提高了系统的灵活性和经济性。软件比较复杂，相互必须协调好，否则会使得系统无法正常工作。计算机监控系统功能设备操作监视运行安全监视人机接口功能数据采集与处理事故记录、追忆功能统计计算功能自诊断诊断功能打印报表功能数据处理功能对采集的数据是否有效进行鉴别，去掉无效数据；对有效采集的数据进行必要的变换；对采集的模拟量进行越限检查，越限时产生报警报告并自动记录；对报警的数字量产生报警报告并记录，包括事件顺序记录；根据监控或管理要求对采集的数据进行各种计算，包括累加和统计计算，趋势或梯度分析；将有关数据生成数据库，如实时数据库和历史数据库。实时数据库是将从各个设备采集并传来的各种物理量经过处理后，进行存放和管理的数据库，以供不同的画面用于实时显示、事件处理、历史操作等。历史数据库主要包括历史数据和趋势记录等，可用保存、显示、查询历史数据，能够根据历史数据生成趋势数据。运行安全监视全厂数据监视-如电压、电流、温度、压力等。越复限监视事故顺序判别趋势分析故障、事故状态显示人机接口功能实时显示电站内各系统的运行状态、设备的动态操作过程、事故和故障报警、有关参数和运行监视图、操作接线图等画面，以及趋势曲线、各一览表等；通过CRT、鼠标或键盘等输入设备，向计算机系统发出电站设备的监控命令；对计算机系统进行各种操作；事故、故障的音响或语音报警；各种记录、报表、操作票等的打印；提供编辑、软件开发和操作员培训的接口。事故记录、追忆功能能够记录系统发生事故的原因、时间、动作值等信息；能够根据设定的要求，在发生事故时记录和事故发生有关的相关量；能够在事故发生后，查询事故发生的原因、时间、动作值及相关量，方便用户分析或查找发生事故的具体原因；统计计算功能能够计算和统计每年、每月、每日的发电量；能够进行经济运行计算，如每度电耗水量的计算等；能够统计开停机次数，每个设备发生故障的次数等信息；打印报表功能能够根据用户要求生成各种表格；能够进行定时或召唤打印各种表格；自诊断功能能够对系统的运行是否正常运行进行监视，当出现故障或异常时，能够根据检测的结果，给予用户足够的信息；能够在出现问题时，自动进行必要的处理，如双击切换、自动切除故障部分，以免影响整个系统的安全运行；组态软件在计算机监控系统中的地位是指数据采集与过程控制一体的专业软件，是计算机监控系统中监控层一级的软件平台和开发环境。组态软件主要一般分为组态（设计）系统和运行系统。组态:英文单词configuration，含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置自动执行特定任务．满足使用者要求和目的。组态软件:也称人机界面HMI/MMI(HumanMachineInterface/manmachineinterface)，或监控与数据采集SCADA(supervisorycontrolanddataacquisition)。计算机监控系统组态软件选择组态软件可以选择专为特定行业设计的组态软件(如水电厂)通用组态软件国电自动化研究院NARIACCess国电自动化研究院NARIECess水科院自动化所H9000四方HSC2000GEiFixWonderware公司InTouch北京亚控组态王昆仑组态MCGS西门子公司WinCC组态软件功能组态软件实际上是一个针对计算机控制系统开放的工具软件，应为用户提供多种通用工具模块。应解决这样一些问题：采集、控制设备间进行数据交换；使I/O设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来；处理数据报警及系统报警；存储历史数据并支持历史数据的查询；各类报表的生成和打印输出；为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以适应不同应用领域的需求；最终生成的应用系统运行稳定可靠；具有与第三方程序的接口，方便数据共享。组态软件结构实时数据库（变量表）画面趋势分析模块历史数据库历史数据管理模块事件管理模块（操作等）报警管理模块脚本语言模块设备驱动程序实时报表模块历史数据报表模块用户权限管理模块设备实时数据库管理模块统计分析模块实时数据库实时数据库就是变量表，包括：变量名称、类型、初始值等信息；和设备数据对应的关系；当设置好实时数据和设备数据连接关系后，系统会自动读出设备当前数据已更新实时数据的值。当用户写数据时，系统会自动把数据发送到相关的设备。数据流向示意图现场数据I/O设备设备驱动程序实时数据库数据流1外-内实时数据库画面显示报警模块等工作过程画面报警画面历史数据画面……数据流2内-内控制数据设备驱动程序I/O设备执行机构数据流3内-外通讯通讯使用组态软件开发步骤3.收集所有I/O点的I/O标识，填写表格（表2）。I/O标识是唯一地确定一个I/O点的关键字，在大多数情况下I/O标识是I/O点的地址或位号名称。1.收集所有I/O点的参数，填写表格（表1），以便在监控组态软件和PLC上组态时使用。2.确定所使用的I/O设备的生产商、种类、型号，使用的通信接口类型，采用的通信协议。4.根据工艺过程绘制、设计画面结构和画面草图。6.根据表1和表2，在实时数据库中建立实时数据库变量与I/O点的一一对应关系，即定义数据连接。7.根据前面设计的画面结构和画面草图，组态每一幅静态的操作画面（主要是绘图）。5.根据表1，建立实时数据库（变量表），正确组态各种变量参数。8.将操作画面中的图形对象与实时数据库变量建立动画连接关系。9.对组态的内容进行分段和总体调试。10.系统投入运行。使用组态软件开发步骤（续）项目名称日期时间显示要求：按图设计界面，能够显示时间和日期工作步骤2、打开工程文件进行组态。3、建立画面。1、建立工程文件。4、放置画面图形，编辑图形。5、检测画面是否合格。7、进行画面动态组态。8、调试。6、建立实时数据库（变量表）。组态过程运行项目管理-界面项目管理-建、改、删执行【新建】或文件菜单中的【新建工程】新建工程按顺序要设置的参数：工程文件存放位置工程名称及工程说明设置为当前工程改：选择工程，执行【属性】命令右键点击工程，执行【工程属性】命令删：选择工程，执行【删除】命令右键点击工程，执行【删除工程】命令项目管理当前工程的作用：一般情况下只要一个工程能够进入运行态，此工程必须设置成当前工程。右键点击工程，选择【设为当前工程】命令文件菜单中的【设为当前工程】命令编辑工程双击工程名称工程编辑变量变量分为两大类：内存变量和IO变量内存变量：不和设备数据进行交换，由用户或系统负责赋值和进行操作。如果是系统变量，由系统负责数据更新。IO变量：设备数据进行交换，其中有些数据只能读而不能写等。提示：1.临时使用的变量不要定义在实时数据库中。2.实时数据库中的变量为全局变量，可以在任何画面或程序中使用。变量类型变量名称$系统变量要求：唯一标识一个应用程序中数据变量的名字，同一应用程序中的数据变量不能重名，数据变量名区分大小写，最长不能超过31个字符。变量名可以是汉字、英文、数字和下划线，但是第一个字符不能是数字。例如：温度、压力、液位、var1等均可以作为变量名。组态王变量名命名规则：变量名命名时不能与组态王中现有的变量名、函数名、关键字、构件名称等相重复；命名的首字符只能为字符，不能为数字等非法字符，名称中间不允许有空格、算术符号等非法字符存在。系统已经存在的变量及类型进入画面编辑画面基本属性设置工具栏组态过程放置画面元素显示和变量连接设置为启动画面运行画面属性修改点击右键，选择【画面属性】命令基本操作位置调整：鼠标拖拽；上下左右方向键控制；大小调整：颜色调整基本操作文字修改：右键点击文字，选择【字符串替换】命令；删除：选择图形，按【Del】键；选择图形：鼠标左键点击图形，只能选中一个图形；鼠标左键+Ctrl键，选择多个图形；（兵乓效应）基本操作复制、粘贴、剪切：复制：选中图形-复制-粘贴剪切：选中图形-剪切取消误操作：【编辑】-【取消】命令动态(动画)连接作用：在运行时，能够根据用户的设定，实时的更改图形的文字、颜色、位置等，以实现运行时的动态效果。文字显示动画连接作用：在运行时，使得控件能够根据变量的值更新显示。显示连接：双击控件或点击右键选择【动画连接】命令模拟值输出系统启动画面设置运行系统设置一运行系统设置二进入运行系统拓展训练实现以下画面，通过日期字符串变量进行连接。加入毫秒显示。