三维力控组态软件综述

第 2 章力控组态软件概述

力控监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式” 而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态” ，便可以非常容易地实现监控层的各项功能，比如在分布式网络应用中，所有应用（例如趋势曲线、报警等）对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态” 的方式可以大大缩短自动化工程师系统集成的时间，提高了集成效率。力控监控组态软件能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通信，它既可以与

可靠性高的工控计算机及网络系统结合，以达到集中管理和监控的目的，又可以方便地向控制层与

管理层提供软、硬件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统进行整体的集成。

2.1 力控组态软件的安装

2.1.1 安装力控组态软件的系统要求

1. 安装力控的硬件要求目前市面上流行的机型完全满足力控的运行要求。在安装与运行力控时，建议以下的硬件配置：

1）CPU：Pentium 100 以上的IBM 微型机及其兼容机、工控机；

2）内存：512M 以上（RAM ）；

3）硬盘：至少100M 以上；

4）显示器：VGA 、SVGA 以及支持桌面操作系统的图形适配器，显示256 色以上；

5）并行口或USB 口：安装产品授权的加密锁；

6）标准鼠标和键盘；

2. 安装力控的软件要求为了使用力控监控软件的全部功能，需要经过授权。但是如果软件没有经过授权，仍然可以开发与运行，不过要有如下限制：数据库连接项支持64 点，运行系统在线运行时间是1 小时。软件支持的操作系统有：WINDOW9S8/NT/2000/XP 以上操作系统，同时具有TCP/IP 网络通信协议。

2.1.2 力控组态软件的版本类型

力控通用监控组态软件的正式发行企业版分为开发版和运行版，软件是根据点数进行计价的，点数是指实际监控的外部I/O 设备参数的个数，即软件内部的实时数据库DB 中I/O 连接项的个数，而软件内部的中间变量、间接变量等不计点数。

力控演示版的开发版和运行版分别有64 点的限制，完全免费的不限点数的开发版可以直接咨询

三维力控销售部和各地办事处，索要注册号即可以使用，力控正式发行的开发版没有点数和时间的

限制，购买软件时开发版随运行版免费赠送，运行版分为通用监控版、WWW 网络版等。

1. 力控的运行版本

1）通用监控版

运行在单台PC 上完成监控，该版本不包括扩展组件。 2） 标准网络版

由2套通用监控版软件通过以太网可以构成标准的服务器 /客户端应用模式，标准服务 器端只授权5客户使用，客户端在 5个客户端的基础上可增加

10、20、50、无限客户端。

3） WWW 网络版

用标准的IE 浏览器作为“瘦”客户端，在 Internet/lntranet 上来监控 WWW 服务器的上 的数据，瘦客户端在 5个客户端的基础上可增加

10、20、50、无限客户端。

2. 扩展组件

包括PC 控制策略程序、GPRS 组件、数据库 ODBC 通信组件、CommServer 通信组件、 DataServer 数据转发组件、远程数据库历史备份程序等组件。

2.1.3力控组态软件的安装

力控组态软件的安装步骤如下（注：以下的安装过程是在 Windows 98、NT 、2000、2003的安装过程与此相同） ：

1. 将力控组态软件的光盘放到计算机的光驱中，系统会自动启动 如下图所示。

图2-1通用版软件的安装界面

在此安装界面中，左边有一排按钮，各个按钮的作用分别是： 1） 安装指南：帮助您安装和使用力控组态软件； 2） 安装力控6.1 :进行力控组态软件的安装；

3） 安装力控I/O 驱动程序：安装力控I/O 驱动程序前要安装通用版软件； 4） 安装数据服务程序：力控转发组件 DataServer 的安装； 5） 安装扩展程序：力控组态软件中的 ODBCRouter 、DBTODB 、CommBridge 、PortServer 、 OPCServer 、SerialBridge 、DBCOM 的例程、控制策略等功能组件的安装；

6） 加密锁驱动安装：加密锁驱动程序的安装；

7） 技术宝典：阅读力控安装盘中提供的有价值的技术资料； 8） 退出安装：退出力控的安装程序。 2. 安装力控组态软件

1）点击“安装力控 6.1”按钮，将自动安装力控组态软件的通用版到计算机的硬盘，首 先弹出对话框“力控 6.1安装程序”，点击“下一步”按钮，进入到“许可证协议”对话框， 再次点击“是”按钮，弹出的对话框如图 2-2所示：

Windows XP 下进行的，其它 setup.exe 安装程序, A 力控监控组态软转麵用版宜装程序

安装指南

安装t/o 驱动程序 安装数松服务程序 安裝扩展程序

技术宝典

力控监控组态软件

FOrCsGO n tro

图2-2选择软件的版本类型

⑴演示：开发系统和运行系统均有

64点限制，同时只能持续运行

1小时；

(2) 开发：要向厂商获取ID 注册码，开发系统没有点数限制， 运行系统持续运行

(3) 正式：购买并安装了加密锁的用户选择此项。

此处以演示版为例，点击“下一步”，如图 2-3所示：

请输入“用户名”和“公司名称”，点击“下一步”，再选择力控软件的安装路径，安 装程序会指定一个默认路径，若想要安装到其它目录下，点击“浏览”按钮。接着点击“下 一步”，弹出“安装类型”对话框，如图 2-4所示：

1小时

;

图2-3输入客户信息

图2-4安装类型的选择

2）安装类型有三种：典型、压缩和定制。

（1）典型安装：安装的内容有以下几种：

①力控的系统文件：包括力控的组态环境和运行环境；

②力控的示例工程：Demol:演示工程分辨率800x 600;

Demo2 :演示工程分辨率1024 x 768;

驱动：DDE通信驱动、OPC通信驱动、力控驱动；

③力控帮助文档，包括FAQ、联机帮助、驱动帮助；

④电子说明书：包括力控的用户手册和力控的控制策略；

⑤工具：包括钩子程序安装、加密锁检测工具、加密锁驱动安装、驱动安装工具等；

⑥版本检测工具、增强数据库组态工具、注册授权工具；

⑦卸载力控6.1。

（2）压缩：按照这种安装类型安装力控组态和运行所需的组件选项最少。

（3）定制：由用户指定选项进行安装。

选择好安装类型后，点击“下一步”，弹出“创建程序组”对话框，该对话框用于确认力控“ PCAuto6.1 ”系统的程序组名，也可选择其它名称。最后再次点击“下一步”开始安装力控，安装过程将光盘中的压缩文件解压缩后并拷贝到默认或指定的目录下，解压的过程

有进度条显示并提示进度。程序安装结束后，特别是安装完驱动程序后，需要重新启动计算机。

3. 工程文件说明

力控软件生成的工程路径包括以下10个主要文件夹路径，其存放的数据文件说明如下：

1）应用路径\doc:存放画面组态数据；

2）应用路径\logic :存放控制策略组态数据；

3）应用路径\http :存放要在Web上发布的画面及有关数据；

4）应用路径\sql:存放组态的SQL连接信息；

5）应用路径\recipe:存放配方组态数据；

6）应用路径\sys :存放所有脚本动作、中间变量和系统配置信息；

7）应用路径\db:存放数据库组态信息，包括点名列表、报警和趋势的组态信息、数据连接信息等；

8）应用路径\menu:存放自定义菜单组态数据；

9）应用路径\bmp :存放应用中使用的.bmp> .jpg、.gif等图片；

10）应用路径\db\dat:存放历史数据文件。

2.1.4力控组态软件的使用

1硬件锁

软件是通过硬件加密锁进行授权， 软件经过授权后可以长时间运行， 产品提供的加密锁

包括：并口硬件加密锁和 USB 口硬件加密锁，要注意的是硬件加密锁使用前必须安装驱动

程序。

要运行力控时，必须在打印并行接口或者

USB 上安装一个硬件锁。力控运行时如果监

测不到硬件锁，力控会提示警告，此时力控只能运行在演示方式下。硬件锁安装在计算机的打 印并口上，不会影响此口上的打印机正常工作，但建议打印口的缺省设置为

EPP 方式。

2 •软件授权

除了硬件锁加密方式，力控也支持软件授权的加密方式。 系统在运行时，首先检测是否

存在合法的硬件锁，如果没有安装合法的硬件锁，再继续检查是否经过合法的软件授权。

软

件授权过程具体如下：

1） 用户首先在 PC 机上安装力控软件，开始菜单内出现授权程序一项，里面提示本地 标识码； 2） 通过电话、Fax 或In ternet 将标识码信息传给三维力控，并由他们根据标识码提供相 应的 授权文件”，如果授权成功，系统出现提示对话框： 您已经被成功授权”。

注意：对于软件授权方式，当更换PC 机或者授权后的 PC 机重新安装了 Windows 系统， 旧的

授权码”就会失效，需要重新进行授权。

2.2力控组态软件的基本结构

力控监控组态软件 ForceControl 6.1sp3 （以下简称“力控软件”）是北京三维力控科技公 司设计开发的高端产品，该软件主要定位于国内高端自动化市场及应用，其操作界面如图 2-5所示：

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图2-5力控监控组态软件 ForceControl 6.1 操作界面

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力控监控组态软件基本的程序及组件包括：工程管理器、人机界面 View 、实时数据库 DB I/O 驱动程序、控制策略生成器以及各种数据服务及扩展组件，其中实时数据库是系统 的核心，图2-6为力控组态软件的基本结构图：

图2-6力控组态软件的基本结构图

主要的程序组件说明如下： 1. 工程管理器(Project Manager )

工程管理器用于创建工程、管理工程等，即用于创建、删除、备份、恢复、选择当前工 程等。 用力控开发的每个应用系统称为一个应用工程， 每个工程都必须在一个独立的目录中保 存、运行，不同的工程不能使用同一目录，这个目录称之为工程路径。在每个工程路径中， 保存着力控生成的组态文件，这些文件不能被手动修改或删除。 2. 开发系统(Draw )

开发系统是一个集成环境，可以完成创建工程画面、配置各种系统参数、脚本、动画、 启动力控其它程序组件等功能。 3. 界面运行系统(View )

界面运行系统用来运行由开发系统 Draw 创建的画面、脚本、动画连接等工程，操作人

员通过它来实现实时监控。 4. 实时数据库(DB

实时数据库是力控软件系统的数据处理中心， 也是构建分布式应用系统的基础。 它负责

实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。 5. I/O 驱动程序(I/O Server )

I/O 驱动程序负责力控与 I/O 设备的通信。它将I/O 设备寄存器中的数据读出后，传送 到力控的实时数据库，然后在界面运行系统的画面上动态显示。 6. 网络通信程序(NetClient/NetServer )

网络通信程序采用 TCP/IP 通信协议，可利用lntranet/lnternet 实现不同网络节点上

力控之间的数据通信。

7. 远程通信服务程序(CommServer )

该通信程序支持串口、 电台、拨号、移动网络等多种通信方式， 通过力控在两台计算机 之间实现通信。若使用 RS232C 接口，可实现一对一(1:1方式)的通信；若使用 RS485总 线，还可实现一对多台计算机(1 : N 方式)的通信，此外还可以通过电台、 MODE 、移动网 络的方式进行通信。

8. Web 服务器程序(Web Server )

Web 服务器程序可为处在世界各地的远程用户在台式机或便携机上用标准浏览器实时 监控现场的生产过程。

9. 控制策略生成器(Strategy Builder

控制策略生成器是面向控制的新一代软逻辑自动化控制软件，采用符合 IEC61131-3标 准的图形化编程方式，提供包括变量、数学运算、逻辑功能、程序控制等在内的基本运算块， 内置常规PID 、比值控制、开关控制、斜坡控制等丰富的控制算法。同时提供开放的算法接 口，可以

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扩屡组件

CommServer

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嵌入用户自己的控制程序，控制策略生成器与力控的其它程序组件可以无缝连接。

2.3 力控的特点及功能

2.3.1 力控实时数据库

1．实时数据库特点

1）实时数据库是力控的数据服务器，是整个SCADA 系统（Supervisory Control And Data Acquisition 系统，数据采集与监视控制系统）的核心，不但负责处理I/O 服务器采集的数据，同时也作为网络服务器的核心，充当历史数据服务器、报警数据服务器、时钟服务器；

2）实时数据库支持多层网络冗余，支持报警、历史数据和网络时钟的同步。在双机冗

余基础上，其它网络节点可以自动跟踪冗余主/从机的切换。各个网络节点不仅可以监视，

还能进行控制；

3）实时数据库与人机界面（HMI ）是分离的；

4）实时数据库可以作为标准的Server 供远程客户访问；

5）网络各个主站之间可以通过串口、以太网、拨号、GPRS、CDMA 等方式互连；

6）实时数据库的历史数据可以根据需要按时间导出到ODBC 关系数据库内。2．实时数据库的基本功能

1）进行输入处理，包括量程变换、非线性数据处理等；

2）报警的检查和处理；

3）进行输出处理；

4）历史数据的存储与检索；

5）常规运算：包括算术运算、流量累计、温压补偿、自定义算法等；

6）PID 控制算法；

7）内部/外部数据连接；

8）执行触发事件；

9）用户管理；

10）采集监控；

11）输出缓存（异步输出）。3．力控数据库组件

1）ODBC 双向转储组件；

2）GSM 短信管理组件：完善的报警短信管理，能够针对不同级别的用户发送不同的短信；

3）PortServer 数据转发组件：支持串口、网络、MODEM 、GPRS 等方式将数据转发到上一级网络；

4）NetServer 组件：专用的网络数据服务器组件，构成分布式应用的核心；

5）DbCom 组件：标准的ActiveX 控件，允许第三方的开发工具来访问数据库，支持网络访问；

6）SoftPLC （基于工业PC的开放结构的实时多任务控制内核）组件：构筑PC控制的灵魂，是控制工程师的常用工具；

7）OPC/DDE Server ：标准的数据服务器。

4．分布式智能I/O Server

1）可以和HMI 、实时数据库分离，充当通信管理服务器；

2）串口通信支持RS232/RS422/RS485 和多串口设备，并支持无线电台、电话拨号、电话轮巡拨号等方式；

3）以太网设备驱动，同时支持有线以太网和无线以太网；

4）所有设备驱动均支持GPRS、CDMA 、GSM 网络；

5）可以动态打开、关闭设备，并具备自动恢复功能；

6）可以采集带时间戳的数据（时间戳是指数据属性里的创建、修改、访问时间），实

现历史数据向实时数据库的回插功能。同时也可以采集记录仪、录波器数据，完成事件监视；

7）作为DDE 和OPC 的客户端；

8）免费提供SDK 开发包（SDK-Software Development Kit ，软件开发工具包），I/O Server 内含串口调试工具；

9）支持毫秒级的数据采集速率和SOE （SOE-Sequenee Of Event,事件顺序记录，即记录事件发生的时间与类型等）。

2.3.2力控HMI组件

1．开发系统特点

1）支持Windows 98/NT/2000/XP 等操作系统；

2）采用面向对象的设计；

3）具有集成化的开发环境，力控优化设计的图库提供了丰富的子图和子图精灵，任意拖拽不变形，使用户的工程画面更加精准；

4）支持用户自定义菜单，其中包括窗口弹出式菜单和在各个图形对象上的右键菜单。通过脚本程序与自定义菜单的配合，可以实现更为灵活与复杂的人机交互过程；

5）内置多种打印函数，可根据画面的大小进行任意设置打印范围；

6）具有多样的动作脚本类型和触发方式，支持数组运算和循环控制；

7）具有增强的项目管理功能和完善的制作运行包功能。

2．图形控件

1）总貌是对实时数据库中某一区域中某个单元中所有点的信息的集中显示，可以用脚本程序控制总貌对象所属的区域号、单元号、子单元号和组号，从而实现一个总貌对象显示全部区域中的所有数据；

2）分布式报警控件：直接访问网络上分布实时数据库的网络报警；

3）力控的内置式“万能报表” ：像EXCEL 等电子表格一样，可以任意设置报表格式。丰富的报表函数可用来实现各种运算、数据转换、统计分析、报表打印等功能。万能报表可以处理与显示任意实时数据库和任意时刻的历史数据，形成实时报表、历史报表或格式更为复杂的报表；

4）实时关系数据查询：建立在关系查询之上的实时数据库，不需安装其他商业数据库就可以完成实时/历史数据的查询、检索并生成报表；

5）X-Y 曲线控件；

6）温度控制曲线控件；

7）视频播放控件；

8）手机短信发送控件等。

3．开放性

1）力控的ODBCGate （实时数据库转储工具）支持历史和实时数据双向获取，支持SQL 、

Server、Oraele、Exeel、Aeeess 等支持ODBC 的关系数据库；

2）提供子图精灵开发工具，用户可以方便地生成自己的图库。

2.3.3 力控控制策略生成器

1）力控控制策略生成器基于SoftPLC 的思想，是PC 控制的灵魂；

2）采用符合IEC1131-3 标准的图形化编程方式，提供功能块图的编程方式，控制方案更加直观易读；

3）提供包括：变量、数学运算、逻辑功能、程序控制、常规功能、控制回路、数字点处理等在内的十几类基本运算块。内置常规PID 、比值控制、开关控制、斜坡控制等丰富的控制算法；

4）提供开放的算法编程接口，可以嵌入用户自己的控制程序，完成各种优化控制、APC （Advanced Process Control ，先进过程控制）等高级控制功能；

5）与力控的实时数据库和HMI 部分是集成在一起的，可以无缝连接；

6）力控控制策略生成器直接支持双机热备。

2.3.4 力控的Web

1）力控的Web 功能因为发布的画面数量、客户端数量均不受限制而成为用户关注的亮点；八、、，

2）标准瘦客户端应用，即客户端只需要用标准的浏览器，在客户端只发送鼠标和键盘动作事件；

3）服务器的所有应用都可以发布，客户端只调用远程画面；

4）具有断线重连功能，减少维护量；

5）具有多重口令验证，隐私数据受保护；

6）Web服务器的设置方式：固定IP （包括局域网和广域网）或域名解析；

7）客户端访问Web 服务器的方式：建立连接（局域网或电话拨号）后直接打开服务器地址。

2.4 力控仿真工程的组态步骤

本节通过一个简单的例子介绍力控仿真工程的一般组态步骤。

1. 简单的力控仿真工程示例

例 1 力控仿真工程组态步骤示例的要求与实现具体如下：1）仿真工艺设备

在本示例中，被仿真的工艺设备假设包括一个油罐、一个进油控制阀门和一个出油控制阀门，一台PLC 用于控制两个阀门的动作，如图2-7 所示。

图2-7存储罐液位监控系统

2）工艺过程的功能描述

一个入口阀门不断地向一个存储罐内注入某种液体，当存储罐的液位达到一定值（如：100）时，入口阀门要自动关闭，此时出口阀门自动打开，将存储罐内的液体排放出去。当存储罐的液体将要排空时，出口阀门自动关闭，入口阀门打开，又开始向存储罐内注入液体。过程如此反复进行。

整个逻辑的控制过程都是通过脚本语言用一台仿真PLC（可编程控制器）来实现的，仿

真PLC是一个力控的仿真软件，它除了采集存储罐的液位数据，还能判断什么时候应该打开

或关闭哪一个阀门。力控除了要在计算机屏幕上看到整个系统的运行情况（如:存储罐的液

位变化和出入口阀门的开关状态变化等），还要能实现控制整个系统的启动与停止。

3）仪表仿真程序

SIMULATOR是力控的PLC仿真程序，内嵌了逻辑算法，可以模拟现场的生产数据变量，也可以提供各种信号类型。鉴于此，对数据通道作了如下表所示的约定：

表2-1仪表仿真程序数据通道的设置

4）工程要完成的目标

①创建一幅工艺流程图，此图中包括一个油罐，一个进油阀门和一个出油阀门；

②阀门根据开关状态改变颜色：开时为绿色，关时为红色；

③创建实时数据库，并与PLC进行数据连接，进而显示一幅工艺流程图的动态数据及

动态棒图；

④用两个按钮实现启动和停止PLC工作。

2. 力控仿真工程的一般组态步骤

首先给出力控仿真工程的一般组态步骤，共分11步，具体如下：

1）创建一个新的应用程序

2）工程实现的目标

3）建立新工程

4） 创建流程图画面

5） 创建实时数据库

6） 定义I/O 设备

7） 制作动画连接

8） 设计脚本动作

9） 运行应用程序

10） 制作运行安装包

11） 系统投入运行

上面的第1步是要创建一个新的应用程序。 要创建一个新的应用程序工程， 首先为应用

程序工程指定工程路径， 不同的工程不能使用同一工程路径，

工程路径保存着力控生成的组 态文件，它包含了区域数据库、设备连接、监控画面、网络应用等各个方面的开发和运行信 息。每个机器只能安装一套力控软件，一个典型的应用中往往包含以下几个方面的内容：

（1） 设备驱动：计算机跟什么样的设备相连（如 PLC 、板卡、模块、智能仪表），是 直接相连还是通过设备供应商提供的软件相连？是什么样的网络？

（2） 区域数据库：数据库主要将数据库的点参数和采集设备的通道地址相对应，现场

的数据处理、量程变换、报警处理、历史存贮等都放到数据库进行，

数据库提供了数据处理 的手段，同时又是分布式网络服务的核心。

（3） 监控画面开发：在应用组态中，最重要的一部分是监控画面的制作。现场数据采

集到计算机中后，操作人员通过仿真的现场流程画面便可以做监控，

开发包括流程图、 历史 /实时分析曲线、历史/实时报警、生产报表等功能。

（4） 数据连接：所有的数据通过数据库变量进行动画连接， 人机界面HMI 中的数据库 变量对应区域数据库 DB 的一个点参数，通过点参数的数据连接来完成与 I/O 中过程数据的 映射。 图2-8是采集数据在力控各软件模块中的数据流向图：

图2-8采集数据在力控各软件模块中的数据流向图

在一般组态步骤中的第 2步就是要完成的工程目标，如上例 1所述。而从第3步开始, 每一步骤的具体内容及仿真工程的创建过程则在以后的相应章节中依次加以介绍。 View

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