组态技术在煤矿信息化中的应用.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016/12/8,#,组态技术,在煤矿信息化中的应用,华洋通信科技股份有限公司,系统集成事业部：丁宇辉,Tel:[phone],E-mail:13615113527,组态技术概述,煤矿综合信息化架构,组态软件,典型组态软件介绍,-iFIX,案例,1,2,3,4,5,组态控制技术简介,-,计算机控制系统的组成,组态控制技术是一种计算机控制技术。,计算机控制技术就是利用计算机控制某种设备使其按照指定的要求来进行工作。,人工控制 自动控制 计算机控制,由被控对象、传感器、,I,O,接口、计算机和执行机构几部分组成,传感器的作用是对被控对象的各种参数进行检测。,传感器、执行机构一般置于生产现场，和被控对象在一起，也叫现场设备。采用组态技术的系统，计算机一般都置于控制室。,如果把计算机比喻成系统的大脑，传感器就相当于它的眼睛，执行器就是手和脚。,计算机和传感器及执行器之间需要,I/O,接口设备来进行信号的转换与联系，因此，,I/O,设备是沟通计算机和现场设备的桥梁。,组态控制技术简介,计算机控制系统的组成,组态控制技术简介,-,计算机控制系统的形式,数据采集系统,(DAS),直接数字控制,(DDC),集散式控制系统,(DCS),现场总线控制系统,(FCS),1,按照系统的功能分类,组态控制技术简介,-,DAS,数据采集系统,(DAS),系统只进行参数的检测，不对参数进行控制。,I/O,通道只有模拟量输入,(AI),和开关量输入,(DI),组态控制技术简介,-,DCS,集散式,控制系统,(DCS),组态控制技术简介,-,FCS,现场总线控制方式,(FCS),FCS,系统是继,DCS,之后的新一代计算机分布式控制系统。系统首先要求现场变送器和执行器采用智能部件，直接输出数字信号，再通过现场总线以串行通信方式与计算机相连,。,为使不同厂家生产的智能变送器、执行器和过程控制级、控制管理级计算机之间相互兼容，彼此相连，同时还可与生产管理级计算机，甚至企业内部网、因特网相连，要求现场总线具有开放和统一的通信协议。,组态控制技术简介,MCU:,单片机为核心的计算机测控系统,PLC:,以,PLC(,可编程控制器,),为核心的计算机测控系统,IPC:,以,IPC(,工业,PC,机或称工业控制计算机,),为核心的计算机测控系统,利用组态技术构成的计算机控制系统是在以上三者特别是以,IPC,为核心的系统的基础上发展起来的,2,按照设计方法的不同分类,组态控制技术简介,-,MCU,以单片机为核心的计算机测控系统的突出优点是结构小型、价格低廉，因此广泛应用于智能仪器、仪表和小规模测控系统上。其缺点是硬件电路和软件都要单独设计，不能充分利用通用,PC,机提供的各种软硬件资源，对设计人员的要求较高，产品常不具有通用性。目前在工控,(,即工业控制,),领域应用最多的是各种智能显示调节仪表和智能变送器。,组态控制技术简介,-,PLC,、,IPC,PLC,是由继电器控制系统发展而来的。现已广泛应用于工业生产的各个领域，特别在以开关量为主的系统中，已成为控制的主要手段。随着技术的发展，现在的,PLC,也具有了模拟量控制功能。,以,IPC,为核心的计算机测控系统，最大的优点是可充分利用一般计算机提供的各种软件和硬件资源，不仅开发方便，更可利用,Windows,或其他操作系统，方便地进行生产的监控管理。,组态控制技术简介,PC,机用于测控的缺点：,（,1,）普通,PC,机不适应工业现场电磁干扰严重、高粉尘、震动等恶劣环境，也不针对那么多的工业,I,0,设计。,（,2,）需要单独设计,I,0,接口电路，独立开发系统软件,解决传统测控方法的缺点,工业,PC,机,(IPC),、专门的各种通用接口电路如,A/D,、,D,A,板卡及模块、专门用于工控的简单易学的开发工具,组态软件,更重要的是，为了使三种控制技术发挥各自所长，许多智能仪表和,PLC,都开发了与,IPC,的通信功能,这样，,IPC,、基于单片机的智能仪表和,PLC,可共存于一个系统中，构成集散式计算机控制系统。,组态控制技术简介,在这样的系统中，智能仪表和,PLC,完成信号的前沿检测与控制功能，,IPC,和组态软件则用于系统的监控。前面提到的许多厂家生产的,ICS,产品，都基于这种技术。可以说，基于组态控制技术的计算机测控系统是计算机控制技术发展的结果，其基本内涵在于其硬件设计和软件开发都具有“组态”性。,组态控制技术简介,组态控制技术相对于传统计算机控制技术的优点,硬件设计上：除采用工业,PC,机外，系统大量采用各种成熟通用的,I,0,接口设备和现场设备，基本不再需要单独进行具体电路设计。这不仅节约了硬件开发时间，更提高了工控系统的可靠性。,软件设计上：采用成熟的工控专用组态软件进行系统设计，软件开发周期大大缩短了,组态软件实际上是一个专为工控开发的工具软件。它为用户提供了多种通用工具模块，用户不需要掌握太多的编程语言技术,(,甚至不需要编程技术,),，就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能。系统设计人员可以把更多的注意力集中在如何选择最优的控制方法，设计合理的控制系统结构，选择合适的控制算法等这些提高控制品质的关键问题上。另一方面，从管理的角度来看，用组态软件开发的系统具有与,Windows,一致的图形化操作界面，非常便于生产的组织与管理。,组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。,组态控制技术简介,一般来说，只要采用,IPC,，选择通用接口部件和组态软件，这样构成的系统都是基于组态控制技术的。国内外许多自动化设备生产厂家生产了许多基于这种技术的,DCS,计算机系统，如德国西门子公司、日本三菱、台湾研华、中国时利和等。这些系统提供各种工业,PC,机、,I,0,板卡、模块和专门针对自己系统的组态软件，供自动化系统设计人员组态选择。常用通用组态软件有,iFIX,、,MCGS,、,Kingview(,组态王,),、力控组态等。,无论是专用还是通用组态软件，一般都为用户提供了数据采集与处理、画面设计、动画显示、报表输出、报警处理、流程控制等功能,。下面我们就煤矿信息化系统架构做一下简单的阐述。,常用基于组态控制技术的计算机系统和组态软件,煤矿信息化,组态软件,-,组态与组态软件,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(Human Machine Interface /man machine interface),，或监控与数据采集,SCADA(supervisory control and data acquisition),。,组态软件,-,组态与组态软件,由于不同的用户对计算机监控系统的要求差别很大，如人机界面的设计和系统硬件的配置等都不会相同，而供应商又不能为每一个用户专门开发监控系统，所以就预先研制一个软件平台，这个软件平台含有制作人机界面时常用的元件图形库，含有一般控制系统中常用的板卡、智能仪表、,PLC,等硬件设备的驱动程序库等。然后，由用户在这个软件平台上进行二次开发。这个二次开发的过程就成为组态，相应的开发平台成为组态软件。,组态软件,-,组态软件种类,组态软件是,20,世纪,80,年代中期随着,集散,式系统,DCS,的诞生而出现的，当时集散系统厂商只将本公司生产的控制设备（如板卡、智能仪表、智能模块等）的图形和驱动程序集中现在一起制作成库，供用户设计时选用，这样的组态软件依赖于硬件，不同的集散系统厂商开发的组态软件只能适用于本公司生产的硬件，不可互相替代，如,AB,公司的,RSView32,德国的,Wincc,等就是这种,专用组态软件。,随着,PC,机可靠性的不断提高和在工控领域的普及和发展，以及世界上许多工控厂商主动公开通信协议，加入基于,PC,机的控制行列，于是又诞生了一些,通用组态软件,。,组态软件,-,组态软件种类,组态软件种类,专为特定行业设计的组态软件,通用组态软件,国电自动化研究院,NARI ACCess,国电自动化研究院,NARI ECess,水科院自动化所,H9000,四方,HSC2000,GE,iFix,Wonderware,公司,InTouch,北京亚控,组态王,昆仑组态,MCGS,组态软件,-,组态软件特点,从美国,WonderWare,公司,1987,年推出的世界上第一个商品化监控组态软件,InTouch,开始，由一枝独秀到今天的百花争鸣，不到,30,年的时间工业控制领域就发生了巨大的变化，组态控制技术诞生标志着工业控制技术发展到了一个成熟的阶段，在此期间各家公司互相借鉴，互相学习，取长补短，使组态软件的功能趋于同化，归纳起来有以下共同点：,1,、实时性与多任务。数据采集与处理、显示与输出，存储与检索、人机对话与实时通信等多个任务要在同一台计算机上进行。,组态软件,-,组态软件特点,2,、可靠性与系统冗余。各组态软件都提供了一套 完善的安全机制。如界面上所有可操作的东西都具有安全级别和操作权限，防止误操作和非法操作。具备故障诊断和处理功能，一些组态软件还具有热备体系支持冗余。,3,、通用化和行业化。在开发通用版本的同时，各家公司也十分注重根据不同行业的特点开发不同领域的专业版本，如石油版、电力版等。,4,、标准通信与接口开放。采用标准通讯协议和外部设备接口，如,OPC,ODBC,等数据交换技术。,组态软件,-,组态软件特点,5,、可扩展性与二次开发。当用户的企业发展壮大，原有的计算机控制规模需要扩大时，组态软件具备方便、灵活的扩展能力。,6,、网络控制与远程控制。目前组态软件已不局限于早期的单机版，具备网络控制功能的组态软件可以连接成对等网，也可以连接成,C/S,结构。计算机控制的发展正在向以太网靠拢，通过网卡将各种控制设备挂接在,Internet,网上，实施远程控制。,7,、内部数据库与外部数据库。组态软件都有自己内嵌的数据库系统和报表格式，但一些用户往往需要使用第三方软件来处理采集的数据，即要求使用通用数据库来存放采集的数据如,SQL Server,、,Oracle,等。所以组态软件还具有和通用外部数据库的接口。,组态软件,-,组态软件特点,8,、复杂运算与软逻辑控制。随着计算机控制技术的深入发展，组态软件功能早已图片了传统的数据采集和人机界面设计，目前已将,PLC,具有的一些复杂运算功能植入到组态软件中，称为软,PLC,或软逻辑控制。,组态软件,-,组态软件主要解决的问题,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,-,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,组态软件,-,实时数据库,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。,组态软件,-,数据流,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,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。,组态软件,-,开发步骤,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。,典型组态软件,-iFIX,为什么选用,iFIX?,iFIX,是全球最领先的,HMI/SCADA,自动化监控组态软件，已有超过,400,，,000,套以上的软件在全球运行。世界上许多最成功的制造商都依靠,GE Fanuc,的,iFIX,软件来全面监控和分布管理全厂范围的生产数据。在包括煤炭、冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中，,iFIX,独树一帜地集强大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成为任何生产环境下全面的,HMI/SCADA,解决方案。利用,iFIX,各种领先的专利技术，可以帮助企业制定出更快、更有效的商业及生产决策，以使企业具有更强的竞争力。,iFIX,软件产品发展,PROFICY,产品发展史,FIX32 FIX7.0,英文版,WIN98/NT/2000,FIX7.0C,中文版,WIN98/NT/2000,FIX DYNAMICS iFIX1.0,英文版,WIN NT,iFIX2.1,英文版,WIN NT,iFIX2.2,英文版,WIN NT,iFIX2.5,英文版,WIN NT/2000,iFIX2.6,英文,/,中文版,WIN NT/2000,iFIX3.0,英文,/,中文版,WIN NT/2000/XP,iFIX3.5,英文,/,中文版,WIN NT/2000/XP/2003,iFIX4.0,英文,/,中文版,WIN NT/2000/XP/2003,iFIX4.5,英文,/,中文版,WIN NT/2000/XP/2003,iFIX5.0,英文,/,中文版,WIN NT/2000/XP/2003,iFIX5.1,英文,/,中文版,WIN NT/2000/XP/2003/2008/win7,iFIX5.5,英文,/,中文版,WIN NT/2000/XP/2003/2008/win7,iFIX,软件产品选型,按数据采集,/,显示功能分为,SCADA,版、,iClient,版、,SCADA Pak(HMI Pal),版；,按使用方式划分为,开发版,(Developer),、,运行版,(Runtime),、,只读版,(Read Only),；,按组件功能分为,标准版,(Standard),、,增强版,(PLUS),、,专业版,(Profession),；,iFIX,完整解决方案,案例,案例,案例,案例,案例,案例,案例,案例,案例,谢 谢,