1、MCGS组态软件简介摘要:组态软件,又称监控组态软件,译自英文SCADA,即 Supervision,Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制),组态软件的应用领域很广,它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统(RTU System,Remote Terminal Unit)。 关键字:MCGS组态软件 监控组态软件 系统构成 国内外组态软件正文:1、 MCGS组态软件的功能和特点 MCGS即监视与控制通用系统,英文全称为Monitor and Control Gene
2、rated System。MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件,具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。MCGS工控组态软件的功能和特点可归纳如下: 1.概念简单,易于理解和使用。 2.功能齐全,便于方案设计。 3.实时性与并行处理。4.建立实时数据库,便于用户分步组态,保证系统安全可靠运行。 5.设立“设备工具箱”,针对外部设备的特征,用户从中选择某种“构件”,设置于设备窗口内,赋予相关的属性,建立系统与外部设备的连接关系,即可实现对该种设备的驱动和控制。6.“面向窗口”的设计方法,增加了可视性和可操作性。 7.利用丰富的“动画组态”功能,快速构造各
3、种复杂生动的动态画面。 8.引入“运行策略”的概念。复杂的工程作业,运行流程都是多分支的。 9.MCGS系统由五大功能部件组成,主要的功能部件以构件的形式来构造。 10.支持OLE Automation技术。MCGS允许用户在Visual Basic中操作MCGS中的对象,提供了一套开放的可扩充接口,用户可根据自己的需要用VB编制特定的功能构件来扩充系统的功能。 11.MCGS中数据的存储不再使用普通的文件,而是用数据库来管理一切。 12.设立“对象元件库”,解决了组态结果的积累和重新利用问题。 13.提供对网络的支持。考虑到工控系统今后的发展趋势,MCGS充分运用现今发展的DCCW(Dist
4、ributed Computer Cooperator Work)技术,即分布式计算机协同工作方式,来使分散在不同现场之间的采集系统和工作站之间协同工作。通过MCGS,不同的工作站之间可以实时交换数据,实现对工控系统的分布式控制和管理。2、MCGS组态软件的系统构成MCGS组态软件的整体结 MCGS组态软件(以下简称MCGS)由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立,又紧密相关。 MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境,由可执行程序McgsSet.exe支持,其存放于MCGS目录的Program子目录中。用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写
5、控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后,生成扩展名为.mcg的工程文件,又称为组态结果数据库,其与MCGS 运行环境一起,构成了用户应用系统,统称为“工程” 。 MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境,由可执行程序McgsRun.exe支持,其存放于MCGS目录的Program子目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。MCGS工程的五大部分 MCGS组态软件所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成,每一部分分别进行组态操作,完成不同的工作,具有不同的特性。 主控窗口:是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一个设备窗口和多个用户窗口,负责调度和管理
6、这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括:定义工程的名称,编制工程菜单,设计封面图形,确定自动启动的窗口,设定动画刷新周期,指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。 设备窗口:是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备,注册设备驱动程序,定义连接与驱动设备用的数据变量。 用户窗口:本窗口主要用于设置工程中人机交互的界面,诸如:生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。 实时数据库:是工程各个部分的数据交换与处理中心,它将MCGS工程的各个部分连接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量,作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。 运行策略:本
7、窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序(ifthen脚本程序),选用各种功能构件,如:数据提取、历史曲线、定时器、配方操作、多媒体输出等。MCGS组态软件的工作方式 MCGS如何与设备进行通讯:MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。包括数据采集和发送设备指令。设备驱动程序是由VB程序设计语言编写的DLL(动态连接库)文件,设备驱动程序中包含符合各种设备通讯协议的处理程序,将设备运行状态的特征数据采集进来或发送出去。MCGS负责在运行环境中调用相应的设备驱动程序,将数据传送到工程中各个部分,完成整个系统的通讯过程。每个驱动程序独占一个线程,达到互不干扰的目的。 MCGS如何产
8、生动画效果:MCGS为每一种基本图形元素定义了不同的动画属性,如:一个长方形的动画属性有可见度,大小变化,水平移动等,每一种动画属性都会产生一定的动画效果。所谓动画属性,实际上是反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征参数。然而,我们在组态环境中生成的画面都是静止的,如何在工程运行中产生动画效果呢?方法是:图形的每一种动画属性中都有一个“表达式”设定栏,在该栏中设定一个与图形状态相联系的数据变量,连接到实时数据库中,以此建立相应的对应关系,MCGS称之为动画连接。当工业现场中测控对象的状态(如:储油罐的液面高度等)发生变化时,通过设备驱动程序将变化的数据采集到实时数据库的变量中,该
9、变量是与动画属性相关的变量,数值的变化,使图形的状态产生相应的变化(如大小变化)。现场的数据是连续被采集进来的,这样就会产生逼真的动画效果(如储油罐的液面的升高和降低)。用户也可编写程序来控制动画界面,以达到满意的效果。 MCGS如何实施远程多机监控:MCGS提供了一套完善的网络机制,可通过TCP/IP网、Modem网和串口网将多台计算机连接在一起,构成分布式网络测控系统,实现网络间的实时数据同步、历史数据同步和网络事件的快速传递。同时,可利用MCGS提供的网络功能,在工作站上直接对服务器中的数据库进行读写操作。分布式网络测控系统的每一台计算机都要安装一套MCGS工控组态软件。MCGS把各种网
10、络形式,以父设备构件和子设备构件的形式,供用户调用,并进行工作状态、端口号、工作站地址等属性参数的设置。如何对工程运行流程实施有效控制:MCGS开辟了专用的“运行策略”窗口,建立用户运行策略。MCGS提供了丰富的功能构件,供用户选用,通过构件配置和属性设置两项组态操作,生成各种功能模块(称为“用户策略”),使系统能够按照设定的顺序和条件,操作实时数据库,实现对动画窗口的任意切换,控制系统的运行流程和设备的工作状态。所有的操作均采用面向对象的直观方式,避免了烦琐的编程工作。国外组态软件: 1、InTouch:Wonderware(万维公司) 是 Invensys plc“生产管理”部的一个运营单
11、位,是全球工业自动化软件的领先供应商。 Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。在80年代末、90年代初,基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新,并且InTouch提供了丰富的图库。但是,早期的InTouch软件采用DDE方式与驱动程序通信,性能较差,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。 2、IFix:GE Fanuc 智能设备公司由美国通用电气公司(GE)和日本Fanuc公司合资组建,提供自动化硬件和软件解决方案,帮助用户降低成本,提高效率并增强其盈利能力。 Intellution公司以Fi
12、x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(需单独购买)。上世纪90年代末,Intellution公司重新开发内核,并将重新开发新的产品系列命名为iFiX。在iFiX中,Intellution提供了强大的组态功能,将FIX原有的Script语言改为VBA(Visual Basic For Application),并且在内部集成了微软的VBA开发环境。为了解决兼容问题,iFIX里面提供了程序叫FIX Desktop,可以直接在FIX Desktop中运行FIX程序。Intellution的产品与M
13、icrosoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。Intellution也是OPC(OLE for Process Control)组织的发起成员之一。iFiX的OPC组件和驱动程序同样需要单独购买。 2002年,GE Fanuc公司又从爱默生集团手中,将intellution公司收购。 2009年12月11日,通用电气公司(纽约证券交易所:GE)和FANUC公司宣布,两家公司完成了GE Fanuc自动化公司合资公司的解散协议。根据该协议,合资公司业务将按照其起初来源和比例各自归还给其母公司,该协议并使股东双方得以将重点放在其各自现有业务,谋求在其各自专长的核心业内的发展。目前,iFIX等原i
14、ntellution公司产品均归GE智能平台(GE-IP). 3、Citech:悉雅特集团(Citect)是世界领先的提供工业自动化系统、设施自动化系统、实时智能信息和新一代 MES 的独立供应商。 CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。Citech具有简洁的操作方式,但其操作方式更多的是面向程序员,而不是工控用户。Citech提供了类似C语言的脚本语言进行二次开发,但与iFix不同的是,Citech的脚本语言并非是面向对象的,而是类似于C语言,这无疑为用户进行二次开发增加了难度。 4、WinCC:西门子自动化与驱动集团(A&D)是西门子股份公司中最大的集团之一,是西门子工业领域
15、的重要组成部分。 Siemens的WinCC也是一套完备的组态开发环境,Simens提供类C语言的脚本,包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持,并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂,用户最好经过Siemens的培训以掌握WinCC的应用。 5、ASPEN-tech (艾斯苯公司) InfoPlus.21 艾斯苯公司(AspenTechnology,Inc.)是一个为过程工业(包括化工、石化、炼油、造纸、电力、制药、半导体、日用化工、食品饮料等工业)提供企业优化软件及服务的领先供应商. 6、Movicon:是意大利自动化软件供应商PROGEA公司开发。该公司自1990年开始开发
16、基于Windows平台的自动化监控软件,可在同一开发平台完成不同运行环境的需要。特色之处在于完全基于XML,又集成了VBA兼容的脚本语言及类似STEP-7指令表的软逻辑功能。 国内品牌组态软件1.世纪星:由北京世纪长秋科技有限公司开发。产品自1999年开始销售。 2.三维力控:由北京三维力控科技有限公司开发,核心软件产品初创于1992年。 3.组态王KingView:由北京亚控科技发展有限公司开发,该公司成立于1997年,目前在国产软件市场中占据着一定地位。 4.紫金桥Realinfo:由紫金桥软件技术有限公司开发,该公司是由中石油大庆石化总厂出资成立。 5.MCGS:由北京昆仑通态自动化软件
17、科技有限公司开发,市场上主要是搭配硬件销售。 6.态神:态神是由南京新迪生软件技术有限公司开发,核心软件产品初创于2005,是首款3d组态软件 软件重要特点 A) 3D:系统除了具有传统的二维平面组态、监控功能,还具有真实三维立体组态、监控功能,画面逼真。该功能利用DirectX/OpenGL开发,在国内应该是首创,国际上也极其少见。 B) 跨平台:跨PC、嵌入式、平板电脑、智能移动等平台,该特点组态领域全球首创。 1) 系统的图形/控件、驱动/模块支持源代码级跨平台,即所有平台的图形、驱动代码一致,经过不同平台编译器编译链接后,即可在该平台上运行。 2) 所有平台的所有文件格式都一致,因此工
18、程无需修改就可以在不同平台间移植、运行,而且不同平台开发环境(目前只有Windows开发环境)可以开发其它平台的工程。 3) 所有平台间的网络通讯协议一致,平台之间可以相互访问。参见“网络分布式”特点说明。 C) 网络分布式 1) 所有平台(包括嵌入式、平板电脑、智能移动等平台)的网络版本都内置微小、高效的网络/WEB模块,因此天生具备网络/WEB服务功能,组态文件无须发布,通过WEB浏览器或者组态浏览器即可远程监控该设备工程。 2) 由于所有平台间的网络通讯协议一致,所以利用网络共享模块,不同工程、不同平台间的变量、资源都可以通过网络互相访问,实现真正意义上的跨平台网络分布式系统。 3) 利
19、用“内核访问开发包”(参见“强大开放性”),也可以与其它系统、其它平台组成网络分布式系统。 4) 系统对网络协议和通讯采用了大量的优化技术,通讯实时性高,响应迅速,网络往返包少,大大提高了网络性能。 D) 强大开放性:系统提供了如下的开发包,随开发包发布的还有很多例子源码,而且系统封装了大量的基类和宏,因此开发扩展极其容易: 1) IO驱动开发包:一般组态软件都提供(原先我以为他们提供,不过后来我跟一些网友了解到他们不一定提供),所以本系统也提供。 2) 图形开发包:一般组态软件都不提供,但本系统也提供。用户通过该开发包可以根据项目情况灵活增加特殊图形。 3) 系统模块:用户可以根据实际需求增
20、加系统模块对变量、事务、算法等的处理,大大扩展了系统的应用领域。 4) 内核访问开发包:外部程序和系统、无论是远程或者本地、任何平台,都可以通过该开发包访问、管理、读写任何平台的态神组态数据库内核。例如:利用该开发包的WINCE版本开发成的一个WINCE系统可以访问一个Windows平台态神系统,利用该开发包的Windows版本开发成的一个Windows系统也可以访问一个Linux平台态神系统。 其它特点 A) 界面美观、易用:开发环境具有最新的Office 2003、Visual Studio 2005、Office 2007等界面风格和标准使用方式。 B) javascript脚本:考虑系
21、统要支持跨平台,所以采用国际通用的标准脚本语言javascript,javascript也是Web浏览器上最流行的脚本语言。另外脚本还支持中文对象、方法、属性、事件等。 C) 值变通知机制:为了提高系统性能,系统采用变量值改变通知监控端的机制,而不是监控端定时刷新的机制。 D) 高级界面:包括透明、过渡、旋转/倾斜、反锯齿等高级界面技术,这些技术在Windows上利用GDI+实现并不困难,然而在Wince、嵌入式Linux上实现则较为困难。本系统在Wince、嵌入式Linux实现了这些功能,在当今嵌入式组态领域比较少见(尤其是Wince,嵌入式Linux可以用Qt/miniGUI等实现。当然Wince也可以用Qt开发,但是麻烦,较少使用)。而且经测试,本系统所采用图形技术的效率要高于GDI+的效率。 E) 其它:多语言、XML支持、画面缩放、定制图形、变量替换、OPC支持等 7.还有Controx(开物),易控等。 (注:专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考。可复制、编制,期待你的好评与关注)