第一章第一章 组态〔组态〔HMI〕软件的发〕软件的发展与应用展与应用docin/sundae_mengdocin/sundae_meng 课程内容1.1 组态软件的产生与现状 1.2 组态软件的组成与工作过程1.3 组态软件的发展趋势 1.1 组态软件的产生与现状离线控制时期离线控制时期在在2020世纪世纪5050年代左右，计算机技术还不成熟，计算机系统成本高、功能差、年代左右，计算机技术还不成熟，计算机系统成本高、功能差、工作不可靠，所以仅仅被用来在离线环境下进行数据采集和分析，并计算得工作不可靠，所以仅仅被用来在离线环境下进行数据采集和分析，并计算得出最佳的控制给定值，通过操作员输入模拟仪表来控制现场设备出最佳的控制给定值，通过操作员输入模拟仪表来控制现场设备直接数字控制〔直接数字控制〔DDCDDC〕时期〕时期到了到了2020世纪世纪6060年代计算机进入了过程控制领域，称为直接数字计算机控制〔年代计算机进入了过程控制领域，称为直接数字计算机控制〔DDCDDC〕系统系统以一台数字计算机替代一组模拟控制器，实现计算机对生〕系统系统以一台数字计算机替代一组模拟控制器，实现计算机对生产过程的直接控制。
这一方式的采用得益于计算机成本的降低、可靠性的增产过程的直接控制这一方式的采用得益于计算机成本的降低、可靠性的增加和体积的缩小，现在在过程控制系统的前端控制方式中占据重要的位置加和体积的缩小，现在在过程控制系统的前端控制方式中占据重要的位置 1.1 组态软件的产生与现状集中型计算机控制系统时期集中型计算机控制系统时期6060到到7070年代初期出现了集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统采用年代初期出现了集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统采用一台高性能的主计算机作为整个生产过程的控制设备，各种现场信号通过电一台高性能的主计算机作为整个生产过程的控制设备，各种现场信号通过电缆接入到控制室中，主计算机根据优化调度和回路控制的运算结果把控制信缆接入到控制室中，主计算机根据优化调度和回路控制的运算结果把控制信号通过电缆传递给现场的执行机构系统功能齐全，人机接口灵活，便于信号通过电缆传递给现场的执行机构系统功能齐全，人机接口灵活，便于信息的集中处理，但是它存在危险集中，对主机性能要求过高，连线成本昂贵息的集中处理，但是它存在危险集中，对主机性能要求过高，连线成本昂贵等严重的问题而且系统开发的复杂性不断增长，该系统的应用水平满足不等严重的问题。
而且系统开发的复杂性不断增长，该系统的应用水平满足不了工业生产的迅速发展；了工业生产的迅速发展； 1.1 组态软件的产生与现状集散控制系统〔集散控制系统〔DCSDCS））7070年代中期集散控制系统〔年代中期集散控制系统〔DCSDCS〕诞生，它的特点是管理集中，控制分散〕诞生，它的特点是管理集中，控制分散之所以能毫无争议地取代集中型控制系统，归根结底是由于分散的控制结构之所以能毫无争议地取代集中型控制系统，归根结底是由于分散的控制结构使系统获得了危险的分散，大大提高了系统自身的可靠性近使系统获得了危险的分散，大大提高了系统自身的可靠性近2020多年来，由多年来，由于微电子技术和计算机技术的飞速发展以及工业自动化要求的逐步提高，于微电子技术和计算机技术的飞速发展以及工业自动化要求的逐步提高，DCSDCS经历了几个阶段的发展过程，结构日臻完善，技术更加成熟，已经成为经历了几个阶段的发展过程，结构日臻完善，技术更加成熟，已经成为生产自动化不可缺少的自控装置生产自动化不可缺少的自控装置 1.1 组态软件的产生与现状可配置界面和功能的软件系统〔可配置界面和功能的软件系统〔HMIHMI软件）软件）由于由于DCSDCS系统庞大且昂贵，使得系统庞大且昂贵，使得DCSDCS系统只能进入石化、冶金等大型行业，对系统只能进入石化、冶金等大型行业，对于诸多中小型项目都不适合。
同时，随着智能控制器的使用，特别是于诸多中小型项目都不适合同时，随着智能控制器的使用，特别是PLCPLC的的大量使用，越来越多的客户需要监控这些智能装置的运行状态和运行参数，大量使用，越来越多的客户需要监控这些智能装置的运行状态和运行参数，以便及时了解现场信息针对这些要求，各大硬件装置的厂家都开发出针对以便及时了解现场信息针对这些要求，各大硬件装置的厂家都开发出针对他们各自设备的参数显示、设置和状态监控软件，一方面可以作为产品的检他们各自设备的参数显示、设置和状态监控软件，一方面可以作为产品的检测软件，另一方面可以作为在运行时候的系统监控软件测软件，另一方面可以作为在运行时候的系统监控软件随着开发的功能越来越多，支持的设备种类也增加了，有些软件可以单独销随着开发的功能越来越多，支持的设备种类也增加了，有些软件可以单独销售，这成为最早组态软件的雏形，而软件厂商也看到这个商机，开发出支持售，这成为最早组态软件的雏形，而软件厂商也看到这个商机，开发出支持多种厂家设备的软件，专门用于自动化流程的监控，成为较为通用的监控软多种厂家设备的软件，专门用于自动化流程的监控，成为较为通用的监控软件，国内一般叫组态软件。
件，国内一般叫组态软件 1.1 组态软件的产生与现状计算机硬件条件成熟 计算机软件技术成熟 智能化仪表的普及 对可视化监控的需求 通用的计算机监控系统软件－－诞生！为什么会出现组态软件？为什么会出现组态软件？_ _源自对简单通用的计算机监控系统软件的源自对简单通用的计算机监控系统软件的需要需要 1.1 组态软件的产生与现状Ø国外软件占据高端市场，较大型多应用InTouch等产品Ø国内软件竞争激励，主要厂家组态王、Mcgs、三维力控Ø单机版本品牌众多，主要比拼行业积累和售后服务Ø大型PLC厂家的软件监控产品也加入通用组态软件领域竞争Ø网络版应用较少，主要用于大范围的监视Ø嵌入版国内仅有McgsE为成熟应用组态软件的现状组态软件的现状 1.2 组态软件的组成与工作过程基本构成基本构成组态软件从总体结构上看一般都是由系统开发环境组态软件从总体结构上看一般都是由系统开发环境( (或或称组态环境称组态环境) )与系统运行环境两大部分组成与系统运行环境两大部分组成开发环境是自动化工程设计师为实施其控制方案，在开发环境是自动化工程设计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，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。
时使用系统运行环境是将目标应用程序装入计算机内存并投系统运行环境是将目标应用程序装入计算机内存并投入实时运行时使用的入实时运行时使用的, ,是直接针对现场操作使用的是直接针对现场操作使用的 1.2 组态软件的组成与工作过程系统开发环境和系统运行环境之间的联系纽带是实时数据库，它们三者之间的关系如图：JAVA的组态和运行环境 1.3 组态软件的发展趋势规模朝上规模朝上…WindowsWindowsTerminalTerminalHPCHPCWorkstationWorkstationPortablesPortablesDesktopDesktopPCPCNetPCNetPCServerServerServerServer群组群组群组群组EmbeddedEmbeddedSystemsSystemsWindows CE Windows NT/98 Windows NTS/BackOfficeWindows CE Windows NT/98 Windows NTS/BackOffice 规模向下规模向下… 1.3 组态软件的发展趋势Ø发展为ERP/MRP系统Ø作为独立的小型生产监控系统〔重庆宗申摩托生产）Ø作为现场监控层提供数据给大型的ERP系统〔上海宝钢轧钢生产监测系统+SAP系统）Ø发展为广域的监测网络系统Ø无线通讯技术发展提供了技术保证Ø大范围的油田、热力监控系统网络化方向网络化方向- ERP/MRP/Batch- ERP/MRP/Batch 1.3 组态软件的发展趋势Ø与传统嵌入式系统的不同Ø具有多任务的操作系统，可以实现复杂功能Ø人机交互功能大大增强Ø嵌入式方向Ø专用的工控设备Ø手持、便携式检测装置Ø。
嵌入式方向嵌入式方向- -集成更多的功能到嵌入式系统集成更多的功能到嵌入式系统中中 1.3 组态软件的发展趋势Ø控制组态与图形组态相结合，发展出一体化的工控组态系统Ø在组态软件中集成IEC61131-3的功能Ø引入梯形图、FBD〔功能块图〕等标准编程语言Ø保留脚本语言的优势Ø需要一定的硬件基础和软件基础Ø集成稳定、快速的IOØ实时操作系统的支持Ø稳定、成熟的软PLC功能结合控制功能结合控制功能- -控制、显示一体化控制、显示一体化 。