【文章內(nèi)容簡介】 、16點）DC輸入/4點（8點、16點）繼電器輸出。3．功能擴展模塊 當需要完成某些特殊功能的控制任務時，CPU主機可以擴展特殊功能模塊。典型的模擬量I/O擴展模塊有：模擬量輸入擴展模塊EM231有三種：4路模擬量輸入，2路熱電阻輸入和4路熱電偶輸入。模擬量輸入擴展模塊EM232具有2路模擬量輸出。模擬量輸入/輸出擴展模塊EM235有4路模擬量輸入/1路模擬量輸出。 S7200PLC工作原理各種PLC都采用掃描工作方式，具體工作過程大同小異。西門子S7200PLC的工作過程：PLC上電后，首先進行初始化，然后進入循環(huán)工作過程。一次循環(huán)過程可歸納為公共處理、程序執(zhí)行、掃描周期計算處理、I/O刷新和外設端口服務五個工作階段。一次循環(huán)所用的時間稱為一個工作周期，其長短與用戶程序的長短以及PLC機體本身性能有關，其數(shù)量級為ms級，典型值為幾十ms。各階段完成的任務如下：1）公共處理：復位監(jiān)視定時器，進行硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等。檢查正常后，方可進行下面的操作。如果有異常情況，則根據(jù)錯誤的嚴重程度發(fā)出報警或停止PLC運行。2）程序執(zhí)行：在程序執(zhí)行階段 ，CPU按先左后右，先上后下的順序對每條指令進行解釋、執(zhí)行，CPU從輸入映像寄存器一個輸入映像寄存器，和元件映像寄存器讀出各繼電器的狀態(tài)，根據(jù)用戶程序給出的邏輯關系進行邏輯運算，運算結果再寫入元件映像寄存器中。3）掃描周期計算處理：若設定掃描周期為固定值，則進入等待循環(huán)，直到該固定值到,再往下進行。若設定掃描周期為不定的（即決定于用戶程序的長短等，為不定值），則進行掃描周期的計算。4） I/O 刷新：在此階段，進行I/O刷新。輸入刷新時，CPU從輸入電路中讀出各輸入點狀態(tài)，并將此狀態(tài)寫入輸入映像寄存器中；輸出刷新時，將輸出繼電器的元件映像寄存器的狀態(tài)（I/O）傳送到輸出鎖定電路，再經(jīng)輸出電路隔離和功率放大，驅動外部負載。5）外設端口服務：完成與外設端口連接的外圍設備部編輯器或通信適配器的通信處理。CPU從輸入電路的輸出端讀出個電路狀態(tài)，并將其寫入輸入映像寄存器；在程序執(zhí)行階段，CPU從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀出各繼電器的狀態(tài)，并根據(jù)此狀態(tài)執(zhí)行用戶程序，執(zhí)行結果再寫入元件映像寄存器中；在緊接著的下一個I/O刷新階段，將輸出映像寄存器的狀態(tài)寫入輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路傳遞到輸出端子，從而控制外接器件動作。 組態(tài)軟件與MCGS 什么是組態(tài)軟件組態(tài)軟件，又稱監(jiān)控組態(tài)軟件，譯自英文SCADA,即 Supervision,Control and Data Aquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制),組態(tài)軟件的應用領域很廣，它可以應用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)(RTU System,Remote Terminal Unit)。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協(xié)議，并且通常應提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能。對應于原有的HMI（人機接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件應該是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構建一套最適合自己的應用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。在組態(tài)軟件中，通過組態(tài)生成的一個目標應用項目在計算機硬盤中占據(jù)惟一的物理空間（邏輯空間），可以用惟一的一個名稱來標識，就被稱為一個應用程序。在同一計算機中可以存儲多個應用程序，組態(tài)軟件通過應用程序的名稱來訪問其組態(tài)內(nèi)容，打開其組態(tài)內(nèi)容進行修改或將其應用程序裝入計算機內(nèi)存投入實時運行。 組態(tài)軟件的結構按照系統(tǒng)環(huán)境劃分，從總體上講，組態(tài)軟件是由兩大部分構成的：：是自動化工程設計工程師為實施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進行應用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標應用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運行環(huán)境運行時使用。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序、實時數(shù)據(jù)庫組態(tài)程序等。：在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標應用程序被裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。系統(tǒng)運行環(huán)境由若干個運行程序組成，如圖形界面運行程序、實時數(shù)據(jù)庫運行程序等。組態(tài)軟件支持在線組態(tài)技術，即在不退出系統(tǒng)運行環(huán)境的情況下可以直接進入組態(tài)環(huán)境并修改組態(tài)，使修改后的組態(tài)直接生效。自動化工程設計工程師最先接觸的一定是系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，通過一定工作量的系統(tǒng)組態(tài)和調試，最終將目標應用程序在系統(tǒng)運行環(huán)境投入實時運行，完成一個工程項目。按照成員構成劃分其中必備的典型組件包括：：應用程序管理器是提供應用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應用等功能的專用管理工具。在自動化工程設計工程師應用組態(tài)軟件進行工程設計時，經(jīng)常會遇到下面一些煩惱：經(jīng)常要進行組態(tài)數(shù)據(jù)的備份；經(jīng)常需要引用以往成功應用項目中的部分組態(tài)成果（如畫面）；經(jīng)常需要迅速了解計算機中保存了哪些應用項目。雖然這些要求可以用手工方式實現(xiàn)，但效率低下、極易出錯。有了應用程序管理器的支持，這些操作將變得非常簡單。：圖形界面開發(fā)程序是自動化工程設計工程師為實施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標應用系統(tǒng)，供圖形運行環(huán)境運行時使用。：在系統(tǒng)運行環(huán)境下，圖形目標應用系統(tǒng)被圖形界面運行程序裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。：有的組態(tài)軟件只在圖形開發(fā)環(huán)境中增加了簡單的數(shù)據(jù)管理功能，因而不具備完整的實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前比較先進的組態(tài)軟件（如力控174。等）都有獨立的實時數(shù)據(jù)庫組件，以提高系統(tǒng)的實時性，增強處理能力。實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序是建立實時數(shù)據(jù)庫的組態(tài)工具，可以定義實時數(shù)據(jù)庫的結構、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)類型及相關的各種參數(shù)。：在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標實時數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)被實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務。歷史數(shù)據(jù)的查詢、檢索、報警的管理都是在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序中完成的。：I/O驅動程序是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分，用于和I/O設備通訊，互相交換數(shù)據(jù)，DDE和OPC Client是兩個通用的標準I/O驅動程序，用來和支持DDE標準和OPC標準的I/O設備通訊。多數(shù)組態(tài)軟件的DDE驅動程序被整合在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或圖形系統(tǒng)中，而OPC Client則多數(shù)單獨存在。 組態(tài)軟件的發(fā)展應用現(xiàn)狀組態(tài)軟件產(chǎn)品大約在上世紀80年代中期在國外出現(xiàn)，在中國也已有將近20年的歷史。早在80年代末90年代初，有些國外的組態(tài)軟件如貝加萊等就開始進入中國市場。組態(tài)軟件市場在中國開始有較快的增長，大約在1995年底至1996年。隨著中國改革開放的深入，人們對軟件的觀念有了重大改變。早些年組態(tài)軟件的應用推廣工作也打下了一定的基礎，業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)認識到組態(tài)軟件的重要性，并接受它而不再熱衷于在項目中搞低層次的編程開發(fā)。自動控制系統(tǒng)要上等級，對上位監(jiān)控組態(tài)軟件的市場需求增加。一些組態(tài)軟件的生產(chǎn)商和供貨商亦逐步加大了在中國市場的推廣力度，并在價格方面做出了政策性調整。加之微軟32位windows95和NT的推出，為組態(tài)軟件提供了一個更適宜的操作系統(tǒng)平臺，使各生產(chǎn)供應商隨后跟進的32位組態(tài)軟件產(chǎn)品的性能指標和功能進一步加強。所有這些因素的綜合，給組態(tài)軟件在中國市場帶來了新的生機。從那時起，更多的項目中正式有了組態(tài)軟件的專項預算，各種相關設計方案和招(投)標書中也都出現(xiàn)了單列的組態(tài)軟件欄目，越來越多的專業(yè)銷售商和系統(tǒng)集成廠家也加入了這個市場。現(xiàn)在組態(tài)軟件已經(jīng)在中國市場確立了其應有的地位，并逐步進入了上升期。目前中國市場上的組態(tài)軟件產(chǎn)品按廠商劃分大致可以分為三類，即國外專業(yè)軟件廠商提供的產(chǎn)品，國內(nèi)外硬件或系統(tǒng)合作廠商提供的產(chǎn)品，以及國內(nèi)自行開發(fā)的國產(chǎn)化產(chǎn)品。從近幾年的調查結果來看，國內(nèi)組態(tài)軟件市場大部分份額仍被國外幾家組態(tài)軟件占據(jù)，如:Fix、Intouch等。而這些“洋軟件”除了在功能完備性、產(chǎn)品包裝、市場推廣等方面具有一定優(yōu)勢外，并非所有方面都盡善盡美。國外的組態(tài)軟件：美國WONnERWARE公司的Intoueh，堪稱組態(tài)軟件的“鼻祖”，率先推出的16位Windows環(huán)境下的組態(tài)軟件。Intouch在中國應用代理制，1995年變換代理后，在中國市場推出了低價小軟件包，并結合較強的廣告宣傳攻勢，產(chǎn)生了很大的影響，銷售量上升很快。Intouch軟件的圖形功能比較豐富，使用較方便，但控制功能較弱。其1/0硬件驅動豐富，只是使用DDE連接方式，實時性較差，另外驅動程序須單獨購買。(16位)很穩(wěn)定，在中國市場也普遍受到好評。(32位)在網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)管理方面有所加強，并實現(xiàn)了所謂的實時關系數(shù)據(jù)庫，其實只是在SQLScrver上增加了數(shù)據(jù)傳輸插件而已。在32位Windows環(huán)境下，但大系統(tǒng)軟件包卻比較貴。另外，還有很多功能和性能方面與其相差無幾的工控組態(tài)軟件相繼出現(xiàn)。美國Intellution公司的Fix產(chǎn)品在中國市場也由來已久，1993年Intenutinn公司就曾到中國參加過展覽會(當時專門的組態(tài)軟件廠商直接在中國參展還不多見)，但其在中國的銷售渠道比較混亂。Fix產(chǎn)品系列較全，包括DOS版，16位Windows版，32位Windows版，05/2版和其他一些版本，功能較Intouch強，但實時性仍然欠缺，半導體技術一般。其1/0硬件驅動豐富，只是驅動程序也需單獨購買。最新推出的IFix，是全新模式的組態(tài)軟件，思想和體系結構都比較新，提供的功能也較為完整。但也許過于“龐大”和“臃腫”，對系統(tǒng)資源耗費巨大，用戶最為明顯的感受就是“緩慢”，提供的許多“大而全”的功能對于中國用戶也并不適用。而目經(jīng)常受Windows操作系統(tǒng)影響導致不穩(wěn)定。澳大利亞CIT公司的Citech，是組態(tài)軟件中的后起之秀，在世界范圍內(nèi)擴展得很快，近年來CIT公司在中國基本采用直銷方式，建有辦事處，并聘用一定數(shù)量的本地人才直接進行市場銷售、技術支持乃至項目開發(fā)。citech產(chǎn)品包括16位和32位windows版，它的計算機味道很濃，與其他軟件有很多不同的地方，使用的方便性和圖形功能不及Intouch。界面部分很漂亮，很吸引人。但版升級不快，一直沒有很大的體系改變。其控制算法比較好，1/0硬件驅動相對比較少，但大部分驅動程序可隨軟件包提供給用戶。Citeeh的價格略低于Intoueh和Fix。德國西門子公司的WINCC，新版軟件有了很大進步，但體系結構還是比較老，在網(wǎng)絡結構和數(shù)據(jù)管理方面要比Fix差，但也屬于比較先進的產(chǎn)品之一。西門子似乎僅是想把這個產(chǎn)品當作硬件的陪襯，對第三方硬件的支持也不熱衷，若選用西門子硬件，能免費得到WINCC，所以對于使用其他硬件的用戶，不是個好選擇。國產(chǎn)化的組態(tài)軟件：國產(chǎn)化的組態(tài)軟件產(chǎn)品也正在成為市場上的一支生力軍，近年來已有一定影響力的產(chǎn)品有組態(tài)王、sYNALL、Meos、天工、Controlx、虎翼、力控等。國內(nèi)有不少單位，如一些高校、研究所、公司，甚至一些個人正在積極地投入到組態(tài)軟件的開發(fā)當中。國產(chǎn)化的組態(tài)軟件具有較強的價格競爭優(yōu)勢。北京亞控公司的組態(tài)王，是國內(nèi)較早出現(xiàn)的組態(tài)軟件產(chǎn)品之一，至今也有五年左右的歷史了。早期的組態(tài)王仿造Intouch，只是單機接口，在數(shù)據(jù)管理和開放性方面才有了一些改進。但體系結構卻沒有實質性的突破。有可能還沒有擺脫早期形成的、不合理的程序構架。其網(wǎng)絡功能較為薄弱。MCGS思想比較獨特，屬于比較另類的產(chǎn)品，有很多特殊的概念和使用方式，大多數(shù)使用過其他組態(tài)軟件的人都會感覺有些不習慣的，早期的產(chǎn)品是用VB開發(fā)的。SYNALL是獨特的產(chǎn)品，但使用起來有點別扭。網(wǎng)絡方面有獨到之處，缺點是效率和穩(wěn)定性還有待提高。哈爾濱華富公司的ControlX200O，是比較新的組態(tài)軟件，尚未聽說有關業(yè)績的報導，產(chǎn)品體系結構很新，非常像IFix的體系結構，界面漂亮，使用起來也比較方便，有許多自己的特色。但從它DEMO版運行效果來看，執(zhí)行代碼的運行效率不是很高，特別是圖形處理環(huán)節(jié)，似乎有些缺陷。DEMO運行也不是十分穩(wěn)定，運行其演示應用程序就能導致“死機”。用一些分析工具觀察其執(zhí)行的結構，感覺其程序結構設計不是十分合理，代碼重用率低，不像是多人協(xié)同開發(fā)的成果。已經(jīng)打了很久的廣告，卻一直未能看到一個商品化的產(chǎn)品。 組態(tài)軟件的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢組態(tài)軟件是工業(yè)應用軟件的一個組成部分，其發(fā)展受到很多因素的制約。歸根結底，應用的帶動對其發(fā)展起著最為關鍵的推動作用。未來的傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、控制器的智能化程度越來越高，實時數(shù)據(jù)瀏覽和管理的需求日益高漲，有的買主甚至要求在自己的辦公室里監(jiān)督定貨的制造過程。有的裝置直接內(nèi)嵌“Web Server”，通過以太網(wǎng)就可以直接訪問過程實時數(shù)據(jù)。即使這樣，也不能認為不再需要組態(tài)軟件了。用戶要求的多樣化，決定了不可能有哪一種產(chǎn)品囊括全部用戶的所有要求，直接用戶對監(jiān)控系統(tǒng)人機界面的需求不可能固定為單一的模式，因此直接用戶的監(jiān)控系統(tǒng)是始終需要“組態(tài)”和“定制”的。這就導致組態(tài)軟件不可能退出市場，因為需求是存在的。類似OPC這樣的組織的出現(xiàn)，以及現(xiàn)場總線、尤其是工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展，大大簡化了異種設備間互連、開發(fā)I/O設備驅動軟件的工量。I/O驅動軟件也逐漸會朝標準化的方向發(fā)展。由單一的人機界面朝數(shù)據(jù)處理機方向發(fā)展，管理的數(shù)據(jù)量越來越大。最早的組態(tài)軟件用來支撐自動化系統(tǒng)的硬件。那時侯，硬件系統(tǒng)如果沒有組態(tài)軟件的支撐就很難發(fā)揮作用，甚至不能正常工作?，F(xiàn)在的情況有了很大改觀。一方面軟件部分地與硬件發(fā)生分離，大部分自動化系統(tǒng)的硬件和軟