WinCC组态软件介绍

监控组态软件不仅有监控和数据采集(SCADA)功能，而且有组态、开发和开放功能。

监控组态软件是伴随着计算机技术、DCS和PLC等工业控制技术的突飞猛进而发展起来的。

随着个人计算机(PC)的普及和开放系统的推广，基于PC的监控组态软件在工业控制领域不断发展壮大。

监控组态软件广泛运用于工业、农业、楼宇和办公等领域的自动化系统。

随着计算机硬件和软件技术的发展，自动化产品呈现出小型化、网络化、PC化、开放式和低成本的发展趋势，并逐渐形成了各种标准的硬件、软件和网络结构系统。

监控组态软件已经成为其中的桥梁和纽带，是自动化系统集成中不可缺少的关键组成部分。

WinCC组态软件介绍西门子公司的W1nCC是WlndowsControIConter(视窗控制中心)的简称。

它集成了SCADA、组态、脚本(Script)语言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作系统(W1ndows 2000或XP)环境下使用各种通用软件的功能。

WinCC继承了西门子公司的全集成自动化(TIA)产品的技术先进和无缝集成的特点。

WinCC运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项，使用方式灵活，功能齐全。

用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。

它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，不仅缩短了软件设计周期，而且提高了工作效率。

WinCC的另一个特点在于其整体开放性，它可以方便地与各种软件和用户程序组合在一起，建立友好的人机界面，满足实际需要。

用户也可将WinCC作为系统扩展的基础，通过开放式接口，开发其自身需要的应用系统。

WinCC因其具有独特的设计思想而具有广阔的应用前景。

借助于模块化的设计，能以灵活的方式对其加以扩展。

它不仅能用于单用户系统，而且能构成多用户系统，甚至包括多个服务器和客户机在内的分布式系统。

2020年5月 第38卷第3期合肥师范学院学报J o u r n a l o fH e f e iN o r m a lU n i v e r s i t yM a y.2020 V o l .38N o .3[收稿日期]2020-01-15[基金项目]安徽省高校自然科学研究重点项目(K J 2019A 0724)[第一作者简介]蒋杉(1985-),男,安徽合肥人,博士,合肥师范学院物理与材料工程学院讲师,研究方向:激光遥感与自动控制技术㊂W i n C C 组态软件在P L C 课程教学中的应用蒋 杉,吴剑威(合肥师范学院物理与材料工程学院,安徽合肥230601)[摘 要]西门子公司推出的W i n C C 组态软件具有监控㊁数据采集和软件开发等功能㊂使用W i n C C 组态软件对西门子S 7系列的P L C 进行仿真控制,能够为操作者提供图文并茂㊁形象直观的操作环境㊂将W i n C C 组态软件引入P L C 课程教学,可以加深学生对工业控制模型的理解,增强实验参与性,提高课堂效率㊂[关键词]组态;图形界面;P L C 教学;W i n C C[中图分类号]T P 273 [文献标识码]A [文章编号]1674-2273(2020)03-0101-02近年来,随着计算机技术㊁信息技术和自动控制技术的迅猛发展和交叉融合,智能化的控制器和控制芯片层出不穷㊂P L C (可编程逻辑控制器)因为其可靠性高㊁抗干扰能力强㊁维护简单而成为当前工业电气控制的主流方法之一,具有广阔的应用前景[1]㊂掌握P L C 应用技术已经成为从事电子信息类㊁自动化类等专业技术人员的迫切需求㊂为满足社会需要,国内众多高校相关专业已经将P L C 应用技术列为一门重要的专业课程㊂合肥师范学院也将其作为一门重点课程来建设,教学内容以西门子公司生产的S 7系列P L C 为主㊂在传统的P L C 教学方式中偏向于讲授基本原理㊁基本指令和基本操作,忽略了学生的实践能力,不适合于培养应用型人才[2]㊂即使通过实验课程来提高学生动手能力,但大部分实验教具仅能通过指示灯来验证控制效果,无法观察到整个控制过程的实时状态和参数,控制模型过于抽象,以致学生对所学知识难以掌握,教学效果难以保证㊂为了将控制过程清晰的展现在学生面前,将W i n C C 组态软件引入P L C 教学中,实现了在计算机上模拟整个控制系统的运行状态,使教学内容更具有生动性和直观性,增强了教学效果㊂1 W i n C C 组态软件介绍W i n C C 组态软件是1996年西门子公司推出的在M i c r o s o f tW i n d o w sN T 和W i n d o w s2000环境下的一种高效HM I (人机接口)系统,用于实现控制过程的可视化,并为操作人员提供开发图形用户界面的软件环境[3]㊂该软件集成了S C A D A ㊁组态㊁脚本语言和O P C 等先进技术,具有全面开放性,容易结合用户的下位机程序建立起人机界面,是S i m a t i c 全集成自动化系统的重要组成部分㊂W i n C C 组态软件在运行过程中,会将控制过程以图形化的方式显示在计算机屏幕上,主要包括所开发系统的操作画面㊁监视画面㊁控制画面㊁报警画面㊁趋势画面等,当系统状态发生变化时,显示即可随之刷新[4]㊂将W i n C C 引入P L C 教学中,学生可以清晰地观察控制过程中参数的变化对系统稳定性的影响,使学生深入理解教学内容,避免了教师反复抽象的板书和语言描述㊂使用W i n C C 时,操作人员可以通过修改图形用户界面中的相关参数对控制过程进行调节,如修改参数㊁修改预设控制值㊁打开阀门㊁给电机通电等[5]㊂在P L C 实验过程中,学生可以将自己设计的控制策略通过人工设置的方式在所搭建系统中实现,并可通过监视画面和趋势画面观察和比较控制效果㊂这样使学生主动参与到实验设计中来,拓展了思维,加强了动手能力㊂在W i n C C 运行过程中,当控制参数超过预设控制值或出现临界状态,用户图形界面中会出现报警信号㊂另外,W i n C C 可以生成数据报表,并对运行过程参数进行归档保存,形成历史数据,便于事后查询与访101问㊂这些功能使得学生在上实验课时,不需要把大部分时间用来记录数据,而有更多的时间观察实验进程,分析实验结果㊂W i n C C不依赖硬件环境[6]㊂通过同一台电脑上W i n C C软件和S T E P7程序进行通讯,可模拟出所需要的硬件模型并进行调试㊂在离开实验室之后,只要拥有一台安装了相应软件的电脑,学生仍然可以在课下进行P L C的编程操作,这保证了学生有足够的练习时间,提高了自学效率㊂2W i n C C在P L C教学中的应用实例下面以P L C课程实验 锅炉内胆水温P I D控制 来体现W i n C C组态软件在P L C教学中的应用㊂图1锅炉内胆温度测试系统结构图图1所示为锅炉内胆水温测试系统结构㊂其中F1-1和F1-2为手动调节阀,T T1为温度传感器, T C为S i m a t i cS7-300㊂本实验以锅炉内胆作为被控对象,内胆的水温为系统的被控制量,要求水温稳定至预设值,将温度传感器T T1检测到的水温信号作为反馈信号,与预设值进行比较后通过P L C控制三相调压模块的输出电压,达到控制锅炉内胆水温的目的㊂该实验如果仅采用下位机软件S t e p7进行编程开发,在实验设备上安装指示灯进行观察,将无法呈现整个控制过程和系统的状态变化情况,不利于学生分析思考,使教学效果大打折扣㊂因此,结合W i n C C组态软件进行教学,设计了一个如图2所示的图形用户界面㊂整个图形用户界面左侧为硬件系统组态图形㊂右侧的控制面板上半部分设计了进度条观测锅炉内胆水温的设定值㊁测量值和三相调压模块的电压输出百分比,下半部分为P I D参数和输出值上下限设定窗口㊂同时,在图形用户界面中添加了实时曲线㊁历史曲线㊁数据报表等按钮㊂图2图形用户界面系统运行过程中状态如图3所示㊂显而易见,该界面可以清晰地观察到系统的运行指标,并可在线设置控制参数㊂同时,学生在实验过程中可以随时点击按钮查看趋势图和数据报表,这样节省了记录实验数据的时间,大大增强了对控制系统的运行状态把握㊂图3系统运行状态3结语根据P L C应用技术教学中,控制对象状态不易观察㊁控制参数不易调节㊁控制模型(下转第124页)201色任务型T B L教学模式,主要目的是突出实验教学效果,促进理论知识和实践的结合,增强学生实际运用和实际操作能力㊂本实验将所有班级均分为实验班和普通班,抽取2个大实验对实验班进行教学模式运用,通过一定时间的数据采集㊁统计和分析,实验班在完成效果㊁参与度㊁课堂学习氛围较普通班相比,均得到很大程度的改善㊂对于两次大实验涉及的相关知识点,我们对实验班和普通班均另外进行了限定时间的小测试,实验班在限定时间内测试完成度和测试正确率均较高,具体数据参考表1所示㊂表1实验班与普通班测试结果限定时间实验班普通班实验测试完成度79.6%56.7%实验测试正确率88.3%65.6%综上,结合多元化评价体系的多角色任务型T B L教学模式,通过学生担任实验角色,肩负任务,融入实验环境,不仅提高学生学习兴趣和参与度,更强化了对理论知识的记忆,强化理论和实践的结合,加强了理论和实验知识的吸收,延展了课上教学时间,为课下复习提供了有效的方法和途径,而多元化评价体系的建立和完善,通过合理布局,一方面,减少学生以完成作业为目的的练习和实验,加强学习趣味性和互动性,另一方面能够在教师检测,全体同学一起监督的情况下观察实际学习效果,反映真实学习情况㊂该模式实现了学生学习被动式吸收转为主动+兴趣式吸收,研究目标清晰,研究效果显著㊂[参考文献][1] M I C H A E L S E N L K,B A UMA N K A,F I N K L D.T e a m-b a s e d l e a r n i n g:At r a n s f o r m a t i v eu s eo f s m a l l g r o u p s[M].N e w Y o r k:P r a e g e r,2002.[2]范立维.基于P B L联合T B L的教学模式改革初探[J].大学教育,2019(6):51-54.[3]曹风云.电子信息类专业‘C语言程序设计“课程实践教学研究[J].合肥师范学院学报,2018(5):64-65.[4]丁彩华.翻转课堂结合T B L教学模式在护理实训教学中的应用研究[J].卫生职业教育,2019(10):83-84.[5]谢晓华.操作演示的微视频在信息技术教学中的应用探析[J].中国教育技术,2012(34):4-5.[6]余胜泉.杨晓娟.何克抗.基于建构主义的教学设计模式[J].电化教育研究,2000(12):7-10.(责任编辑钱立青)(上接第102页)过于抽象等特点,将W i n C C组态软件引入课堂,使P L C教学更加形象直观㊂学生通过操作和观察图形化的用户界面加强了对教材知识的感性认识,增强了学习的主动性和积极性㊂同时,生动的学习内容加强了学习的趣味性,使学生更加熟悉和热爱P L C的开发与应用,为今后走上工作岗位打下坚实基础㊂[参考文献][1]范国伟.电气控制与P L C应用技术[M].北京:人民邮电出版社,2013:78-79.[2]武杰,李秀英.对电气自动化专业P L C课程教学改革的探索[J].包钢科技,2007,33(3):93-95.[3]王威.基于W i n C C的堆场管理与自动化系统的设计与实现[D].成都:西南交通大学,2010.[4]许仙珍,单长考.组态软件W i n C C与S7-P L C S M在P L C教学中的应用[J].常熟理工学院学报(自然科学版),2012,26(10):104-107.[5]许智军.工业控制组态软件及其应用[M].北京:机械工业出版社,2005:85-86.[6]王晓敏.电气控制与P L C应用[M].北京:中国电力出版社,2010:25-27.(责任编辑董萍)421。

一、组态软件概述及功能组态软件是数据采集监控系统SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)的软件平台工具，是工业应用软件的一个组成部分。

它具有丰富的设置项日，使用方式灵活，功能强大。

组态软件由早先单一的人机界面向数据处理机方向发展，管理的数据量越来越大。

随着组态软件自身以及控制系统的发展，监控组态软件部分地与硬件发生分离，为自动化软件的发展提供了充分发挥作用的舞台。

OPC(OLE for Process Control)的出现，以及现场总线尤其是工业以太网的快速发展，大大简化了异种设备间互连，降低了开发I/O设备驱动软件的工作量。

I/O驱动软件也逐渐向标准化的方向发展。

实时数据库的作用进一步加强。

实时数据库是SCADA系统的核心技术。

从软件技术上讲，SCADA系统的实时数据库，实质上就是一个可统一管理酌、支持变结构的、支持实时计算的数据结构模型。

在实时数据库技术中，还有对工业标准的支持(如OPC规范等)，对分布式计算的支持和对实时数据库系统冗余的支持，等等。

目前看到的所有组态软件都能实现类似的功能：几乎所有运行于32位windows平台的组态软件都采用类似资源浏览器的窗口结构，并对工业控制系统中的各种资源(设备、标签量、画面等)进行配置和编辑；处理数据报警及系统报警；提供多种数据驱动程序；各类报表的生成和打印输出；使用脚本语言提供二次开发的功能；存储历史数据并支持历史数据的查询，等等。

二、WinCC简介西门子视窗控制中心SIMATIC WinCC（Windows Control Center）是HMI／SCADA软件中的后起之秀，1996年进入世界工控组态软件市场，当年就被美国Control Engnieering杂志评为最佳HMI软件，以最短的时间发展成第三个在世界范围内成功的SCADA系统；而在欧洲，它无可争议地成为第一。

在设计思想上，SIMATIC WinCC秉承西门子公司博大精深的企业文化理念，性能最全面、技术最先进、系统最开放的HMI/SCADA软件是WinCC开发者的追求。

使用WinCC组态软件实现过程监控1、引言工业控制组态软件是可以从可编程控制器、各种数据采集卡等现场设备中实时采集数据，发出控制命令并监控系统运行是否正常的一种软件包，组态软件能充分利用Windows强大的图形编辑功能，以动画方式显示监控设备的运行状态，方便地构成监控画面和实现控制功能，并可以生成报表、历史数据库等，为工业监控软件开发提供了便利的软件开发平台，从整体上提高了工控软件的质量。

其设计思想应遵循以下原则:功能完备、方便直观、降低成本。

我们实验室的PLC控制网络监控组态软件采用了WinCC，其原因之一是因为WinCC是目前所有组态软件中功能比较强大的一种，二是考虑到下位机选用的是S7-300PLC及其编程工具STEP7，与WinCC同为德国SIEMENS公司的产品，WinCC本身提供S7-300PLC的驱动软件，因此使PLC与上位计算机的联接可以变得非常容易。

2、组态软件设计结构WinCC支持所有普通IBM/AT兼容的PC平台，本系统使用的软件版本为WinCC5.0 SP2＋HotFix5，购买时附带授权盘。

授权方式为RC256，即允许在运行模式和项目编制模式下无时间限制地操作WinCC，项目可以使用的外部变量数是256个。

管理级采用研祥工控机，配置EVOC FSC-1711VN工业级CPU卡(基于Intel RG82845MCH芯片集的Socket478 封装全长CPU卡)，内存DDR 266MB，高度集成ATI Rage128Pro AGP 4X图形加速控制器，具备32MB独立显存，CRT显示模式。

按照各站连接设备及完成功能的不同，我们把监控界面按结构化思想进行了编排。

各界面控制功能明确，可以清晰直观的反映现场情况，便于操作人员进行处理。

图1显示了WinCC组态界面结构。

图1 WINCC组态界面结构3、组态过程第一步首先启动WinCC，建立一个新的WinCC项目，项目分为三种类型:(1) 单用户项目这是一种只拥有一个操作终端的项目类型。

组态软件百度百科组态软件（HMI软件）是一种用于人机界面设计和操作控制系统的软件工具。

它在工业自动化、建筑管理、能源监控等领域得到广泛应用。

组态软件具有直观的用户界面和强大的功能，可以帮助用户快速构建和配置各种操作界面，并实现对监测设备、控制设备和数据的管理与操作。

一、定义与概述组态软件是一种专门用于人机交互设计和操作控制的软件工具。

它通过图形化界面和丰富的功能模块，实现对各种设备和系统的控制和监测。

组态软件可以将复杂的工业过程和设备信息以可视化的方式呈现给操作人员，以提高操作和管理效率。

组态软件的主要特点包括：1. 图形化界面：组态软件提供直观的图形化界面，可以将各类设备、系统和数据以图形化的形式展示出来，使操作人员更容易理解和掌握。

2. 功能丰富：组态软件提供了多种功能模块，如数据采集、报警处理、历史数据查询等，可以满足不同应用场景的需求。

3. 可定制性强：组态软件允许用户根据需求进行界面的定制，可以灵活地配置参数、布局和风格，以适应不同的使用环境。

4. 与设备的连接性强：组态软件可以与各类设备进行通信，包括传感器、执行器、PLC等，实现设备的控制和数据的交换。

二、组态软件的应用领域1. 工业自动化：组态软件广泛应用于工业自动化领域，可以实现对生产设备和工艺的监控和控制。

例如，可以通过组态软件搭建出一个工厂的监控中心，实时显示生产线的运行状态，监测温度、压力等参数，并通过报警功能及时发现和解决问题。

2. 建筑管理：组态软件在建筑管理领域也有重要应用。

通过组态软件可以实现对建筑物的能耗监控、楼宇设备的智能控制，以及安防系统的集成管理。

这可以提高建筑物的运行效率和安全性。

3. 能源监控：组态软件可以与能源监测设备配合使用，对能源的使用情况进行实时监测和分析。

通过可视化的统计数据和报表，帮助用户及时发现和解决能源浪费问题，提高能源利用效率。

三、主流组态软件介绍1. Wonderware InTouch：Wonderware InTouch是组态软件中的佼佼者，它提供了强大的图形化界面和丰富的功能模块，适用于各种行业和应用场景。

使用WinCC组态软件实现过程监控-图文(精)介绍WinCC组态软件是西门子公司生产的一款用于过程监控与设备控制的工业软件。

本文将介绍如何使用WinCC组态软件实现过程监控。

软件安装和配置WinCC组态软件的安装和配置比较简单。

首先，从官方网站下载软件安装包，并按照提示进行安装。

在安装完成后，需要进行软件配置。

打开软件后，依次进入“Options”、“Communication”、“OPC”进行配置。

具体配置步骤如下：1.选择“Options”，打开“System Settings”窗口。

2.在“System Settings”窗口中，选择“Communication”选项。

3.选择“OPC”选项，勾选“Enable OPC server”。

然后，选择“Start Service”按钮启动OPC服务。

4.在“OPC”选项中，点击“Add”按钮，添加需要监控的设备和变量信息。

5.完成配置后，点击“OK”保存设置并退出。

设备连接和数据采集使用WinCC组态软件进行过程监控需要先连接设备并采集数据。

设备连接方式有两种，一种是直接连接，另一种是通过OPC服务器连接。

这里我们以OPC服务器连接为例讲解。

在连接设备前，需要先创建一个监控项目。

打开WinCC组态软件，依次进入“New Project”、“Control System Blocks” 分类下的“Add Connect”菜单，创建监控项目。

创建完成后，依次进入“New Connection”、“Connect”菜单，选择“OPC”选项，并输入OPC服务器的地址和连接方式，即可完成设备连接。

连接成功后，可以对数据进行采集。

在WinCC组态软件中，可以通过“Data Monitor”功能进行数据采集。

打开“Data Monitor”窗口，设置数据源和需要采集的变量，即可开始采集数据。

过程监控界面设计过程监控界面设计是WinCC组态软件设计的重点之一，合理的界面设计有助于提高监控效率和安全性。