隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，種類(lèi)繁多的控制設(shè)備和過(guò)程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的各種需求。在開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時(shí)，當(dāng)工業(yè)被控對(duì)象一旦有變動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng);已開(kāi)發(fā)成功的工控軟件又由于每個(gè)控制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價(jià)格非常昂貴;在修改工控軟件的源程序時(shí)，倘若原來(lái)的編程人員因工作變動(dòng)而離去時(shí)，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實(shí)際工程問(wèn)題提供了一種嶄新的方法，因?yàn)樗軌蚝芎玫亟鉀Q傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問(wèn)題，使用戶(hù)能根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動(dòng)化控制工程。
新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng),其具有適應(yīng)性強(qiáng)、開(kāi)放性好、易于擴(kuò)展、比較經(jīng)濟(jì)、開(kāi)發(fā)周期短等明顯優(yōu)點(diǎn)。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。
其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層,對(duì)上連接管理層,它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制,且常在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開(kāi)發(fā)的重要作用。監(jiān)控層的硬件以工業(yè)級(jí)的微型計(jì)算機(jī)和工作站為主,目前更趨向于工業(yè)微機(jī)。
組態(tài)軟件：一般英文簡(jiǎn)稱(chēng)有三種分別為HMI/MMI/SCADA,對(duì)應(yīng)全稱(chēng)為Human and Machine Interface/Man and Machine Interface /Scan Control Alarm Database，中文翻譯為：人機(jī)界面軟件/掃描報(bào)警控制數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件,它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境,能以靈活多樣的組態(tài)方式(而不是編程方式)提供良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法,其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能,并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O產(chǎn)品,與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合,可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口,進(jìn)行系統(tǒng)集成。目前世界上有不少專(zhuān)業(yè)廠商包括專(zhuān)業(yè)軟件公司和硬件/系統(tǒng)廠商生產(chǎn)和提供各種組態(tài)軟件產(chǎn)品。
一.組態(tài)軟件的特點(diǎn)
組態(tài)軟件最突出的特點(diǎn)就是實(shí)時(shí)多任務(wù)。數(shù)據(jù)的輸入輸出，數(shù)據(jù)的處理，顯示，存儲(chǔ)，及管理等多個(gè)任務(wù)需在同一個(gè)系統(tǒng)中同步快速的運(yùn)行。
組態(tài)軟件的用戶(hù)是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)人員，組態(tài)軟件的目的是讓用戶(hù)迅速開(kāi)發(fā)出適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)。因此，組態(tài)軟件一般具備一下特點(diǎn)：
1.使用簡(jiǎn)單，用戶(hù)只需編寫(xiě)少量自己所需要的控制算法代碼，甚至可以不寫(xiě)代碼。
2.運(yùn)行可靠，用戶(hù)在組態(tài)軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出的應(yīng)用系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)可靠運(yùn)行，運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。
3.提供數(shù)據(jù)采集設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，以把控制現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中，并把運(yùn)算的控制結(jié)果送回到控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
4.提供自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)所需的通用監(jiān)控軟件的組件。
5.強(qiáng)大的圖形設(shè)計(jì)工具。
二、組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景
“組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)(Distributed Control System簡(jiǎn)稱(chēng)DCS)的出現(xiàn)才開(kāi)始被廣大的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程中，PC(包括工控機(jī))相比以前的專(zhuān)用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢(shì)日趨明顯。這些優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)已臻成熟;由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對(duì)較低的擁有成本;PC的軟件資源和硬件資豐富，軟件之間的互操作性強(qiáng);基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。
組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶(hù)提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)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(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見(jiàn)的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對(duì)應(yīng)于原有的HMI(人機(jī)接口軟件，HMI)的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個(gè)使用戶(hù)能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開(kāi)發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶(hù)通過(guò)手工或委托第三方編寫(xiě)HMI應(yīng)用，開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差;或者購(gòu)買(mǎi)專(zhuān)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(mǎn)足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶(hù)從這些困境中解脫出來(lái)，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開(kāi)放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容。
三、組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成
在組態(tài)軟件中，通過(guò)組態(tài)生成的一個(gè)目標(biāo)應(yīng)用項(xiàng)目在計(jì)算機(jī)硬盤(pán)中占據(jù)唯一的物理空間(邏輯空間)，可以用唯一的一個(gè)名稱(chēng)來(lái)標(biāo)識(shí)，就被稱(chēng)為一個(gè)應(yīng)用程序。在同一計(jì)算機(jī)中可以存儲(chǔ)多個(gè)應(yīng)用程序，組態(tài)軟件通過(guò)應(yīng)用程序的名稱(chēng)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)其組態(tài)內(nèi)容，打開(kāi)其組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行修改或?qū)⑵鋺?yīng)用程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。
組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)劃分有多種標(biāo)準(zhǔn)，這里以使用軟件的工作階段和軟件體系的成員構(gòu)成兩種標(biāo)準(zhǔn)討論其體系結(jié)構(gòu)。
組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)劃分
①以使用軟件的工作階段劃分
也可以說(shuō)是按照系統(tǒng)環(huán)境劃分，從總體上講，組態(tài)軟件是由兩大部分構(gòu)成的：
系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境：是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進(jìn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴(lài)的工作環(huán)境。通過(guò)建立一系列用戶(hù)數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng),供系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。
系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境由若干個(gè)組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)程序等。
系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)應(yīng)用程序被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境由若干個(gè)運(yùn)行程序組成，如圖形界面運(yùn)行程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行程序等。
組態(tài)軟件支持在線(xiàn)組態(tài)技術(shù)，即在不退出系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的情況下可以直接進(jìn)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(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師最先接觸的一定是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境，通過(guò)一定工作量的系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試，最終將目標(biāo)應(yīng)用程序在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境投入實(shí)時(shí)運(yùn)行，完成一個(gè)工程項(xiàng)目。
?、诎凑粘蓡T構(gòu)成劃分
組態(tài)軟件因?yàn)槠涔δ軓?qiáng)大，而每個(gè)功能相對(duì)來(lái)說(shuō)又具有一定的獨(dú)立性，因此其組成形式是一個(gè)集成軟件平臺(tái)，由若干程序組件構(gòu)成。
其中必備的典型組件包括：
·應(yīng)用程序管理器
應(yīng)用程序管理器是提供應(yīng)用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應(yīng)用等功能的專(zhuān)用管理工具。在自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師應(yīng)用組態(tài)軟件進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到下面一些煩惱：經(jīng)常要進(jìn)行組態(tài)數(shù)據(jù)的備份;經(jīng)常需要引用以往成功應(yīng)用項(xiàng)目中的部分組態(tài)成果(如畫(huà)面);經(jīng)常需要迅速了解計(jì)算機(jī)中保存了哪些應(yīng)用項(xiàng)目。雖然這些要求可以用手工方式實(shí)現(xiàn)，但效率低下，極易出錯(cuò)。有了應(yīng)用程序管理器的支持，這些操作將變得非常簡(jiǎn)單。
·圖形界面開(kāi)發(fā)程序
是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進(jìn)行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴(lài)的開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)建立一系列用戶(hù)數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng),供圖形運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。
·圖形界面運(yùn)行程序
在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)被圖形界面運(yùn)行程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。
·實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組態(tài)程序
有的組態(tài)軟件只在圖形開(kāi)發(fā)環(huán)境中增加了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)管理功能，因而不具備完整的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。目前比較先進(jìn)的組態(tài)軟件(如力控等)都有獨(dú)立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組件，以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，增強(qiáng)處理能力。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組態(tài)程序是建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的組態(tài)工具，可以定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)類(lèi)型及相關(guān)的各種參數(shù)。
·實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行程序
在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)被實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)。歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)、檢索、報(bào)警的管理都是在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行程序中完成的。
·I/O驅(qū)動(dòng)程序
這是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分，用于和I/O設(shè)備通訊，互相交換數(shù)據(jù)，DDE和OPC Client是兩個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)I/O驅(qū)動(dòng)程序，用來(lái)和支持DDE標(biāo)準(zhǔn)和OPC標(biāo)準(zhǔn)的I/O設(shè)備通訊。多數(shù)組態(tài)軟件的DDE驅(qū)動(dòng)程序被整合在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或圖形系統(tǒng)中，而OPC Client則多數(shù)單獨(dú)存在。
擴(kuò)展可選組件包括：
·通用數(shù)據(jù)庫(kù)接口(ODBC接口)組態(tài)程序
通用數(shù)據(jù)庫(kù)接口組件用來(lái)完成組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與通用數(shù)據(jù)庫(kù)(如Oracle、Sybase、Foxpro、DB2、Infomix、SQL Server等)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換，通用數(shù)據(jù)庫(kù)既可以讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以讀取歷史數(shù)據(jù);實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)也可以從通用數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)地讀入數(shù)據(jù)。通用數(shù)據(jù)庫(kù)接口(ODBC接口)組態(tài)環(huán)境用于指定要交換的通用數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、字段名稱(chēng)及屬性、時(shí)間區(qū)段、采樣周期、字段與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系等。
·通用數(shù)據(jù)庫(kù)接口(ODBC接口)運(yùn)行程序
已組態(tài)的通用數(shù)據(jù)庫(kù)連接被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，按照預(yù)先指定的采樣周期，對(duì)規(guī)定時(shí)間區(qū)段按照組態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)建立起通用數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)間的數(shù)據(jù)連接。
·策略(控制方案)編輯組態(tài)程序
·策略編輯/生成組件
是以PC為中心實(shí)現(xiàn)低成本監(jiān)控的核心軟件，具有很強(qiáng)的邏輯、算術(shù)運(yùn)算能力和豐富的控制算法。策略編輯/生成組件以IEC-1131-3標(biāo)準(zhǔn)為使用者提供標(biāo)準(zhǔn)的編程環(huán)境，共有4種編程方式：梯形圖、結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言、指令助記符、模塊化功能塊。使用者一般都習(xí)慣于使用模塊化功能塊，根據(jù)控制方案進(jìn)行組態(tài)，結(jié)束后系統(tǒng)將保存組態(tài)內(nèi)容并對(duì)組態(tài)內(nèi)容進(jìn)行語(yǔ)法檢查、編譯。
編譯生成的目標(biāo)策略代碼即可以與圖形界面同在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，也可以下裝(Download)到目標(biāo)設(shè)備(如PC/104、Windows CE系統(tǒng)等PC-Based設(shè)備)上運(yùn)行。
·策略運(yùn)行程序
組態(tài)的策略目標(biāo)系統(tǒng)被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)，同時(shí)完成與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交換。
·實(shí)用通訊程序組件
實(shí)用通訊程序極大地增強(qiáng)了組態(tài)軟件的功能，可以實(shí)現(xiàn)與第三方程序的數(shù)據(jù)交換，是組態(tài)軟件價(jià)值的主要表現(xiàn)之一。通訊實(shí)用程序具有以下功能：
可以實(shí)現(xiàn)操作站的雙機(jī)冗余熱備用;
實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)和傳送;
通訊實(shí)用程序可以使用以太網(wǎng)、RS485、RS232、PSTN等多種通訊介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)其功能。實(shí)用通訊程序組件可以劃分為Server和Client兩種類(lèi)型，Server是數(shù)據(jù)提供方，Client是數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)方，一但Server和Client建立起了連接，二者間就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送。
四.組態(tài)軟件的功能分析
1.豐富的畫(huà)面顯示組態(tài)功能
組態(tài)軟件應(yīng)提供給用戶(hù)豐實(shí)方便的作圖工具.因?yàn)榇笾行涂刂葡到y(tǒng)要有大量的圖形畫(huà)面，而這些圖形畫(huà)面對(duì)開(kāi)發(fā)人員是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的組態(tài)軟件應(yīng)提供大量常用的工業(yè)設(shè)備圖符、儀表圖符等還應(yīng)提供趨勢(shì)圖、歷史曲線(xiàn)圖等。
2.通信功能與良好的開(kāi)放性
組態(tài)軟件向下應(yīng)能與數(shù)采部份硬件通訊，向上應(yīng)能與高層管理網(wǎng)互聯(lián)。開(kāi)放性是指組態(tài)軟件能與多種通訊協(xié)議互連，支持多種硬件設(shè)備。組態(tài)軟件要在冶金、電力、機(jī)械等各行各業(yè)通用，必須滿(mǎn)足不同的測(cè)點(diǎn)要求.必須適應(yīng)各類(lèi)測(cè)控硬件設(shè)備。
3.組態(tài)軟件完善功能多樣
組態(tài)軟件應(yīng)提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型庫(kù)和控制功能庫(kù)，滿(mǎn)足用戶(hù)所需的測(cè)控要求，而不應(yīng)將固定的模式強(qiáng)加給用戶(hù);組態(tài)軟件應(yīng)對(duì)測(cè)控信息進(jìn)行記錄存貯、顯示、計(jì)算、分析、打印，界面操作應(yīng)靈活方便，數(shù)據(jù)要考慮安全性，如設(shè)口令等。
4.軟件環(huán)境的選擇
隨著面向圖形的windows操作系統(tǒng)普及.基于windows環(huán)境的組態(tài)軟件不斷出現(xiàn),極大地豐富了監(jiān)控系統(tǒng)的顯示畫(huà)面，但實(shí)時(shí)性、可靠性與多任務(wù)存在著矛盾，側(cè)重監(jiān)視的系統(tǒng)選擇windows環(huán)境。而基于Dos系統(tǒng)的組態(tài)軟件圖形功能弱，但實(shí)時(shí)性、可靠性好。
5.漢化性及硬件執(zhí)行速度
日前，我國(guó)大多數(shù)企業(yè)操作人員要求軟件顯示漢語(yǔ)易于接受和使用。隨著硬件性能提高價(jià)格下跌.開(kāi)發(fā)人員應(yīng)該選擇較高檔次的計(jì)算機(jī)和大容量的內(nèi)存，以適應(yīng)windows環(huán)境，滿(mǎn)足控制系統(tǒng)對(duì)趨勢(shì)圖、歷史曲線(xiàn)圖、等方面的工藝要求。
6.測(cè)控點(diǎn)規(guī)模及性能價(jià)格比
測(cè)控點(diǎn)的管理數(shù)量是衡量組態(tài)軟件的重要參數(shù)。大型測(cè)控點(diǎn)系統(tǒng)要求強(qiáng)大的圖形工具、豐富的菜單命令、完善的測(cè)點(diǎn)管理。大型組態(tài)軟件用在中小型系統(tǒng)費(fèi)用高，中小型組態(tài)軟件滿(mǎn)足不了多測(cè)點(diǎn)的性能要求。
五.組態(tài)軟件的發(fā)展和現(xiàn)狀
在二十世紀(jì)80年代后期，由于個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及，PC機(jī)開(kāi)始走上工業(yè)監(jiān)控的歷史舞臺(tái)，與此同時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)基于PC總線(xiàn)的各種數(shù)據(jù)I/O板卡，加上軟件工業(yè)的迅速發(fā)展，開(kāi)始有人研究和開(kāi)發(fā)通用的PC監(jiān)控軟件——組態(tài)軟件。世界上第一個(gè)把組態(tài)軟件作為商品進(jìn)行開(kāi)發(fā)，銷(xiāo)售的專(zhuān)業(yè)軟件公司是美國(guó)Wonderware公司，它于80年代末率先推出第一個(gè)商品化監(jiān)控組態(tài)軟件Intouch。此后組態(tài)軟件得到了迅猛發(fā)展。目前世界上的組態(tài)軟件有幾十種之多，國(guó)際上較知名的監(jiān)控組態(tài)軟件有：Fix,Intouch,Wince,LadView,Citech等。
在當(dāng)前的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，監(jiān)控軟件是一個(gè)熱點(diǎn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在國(guó)內(nèi)，從事組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的公司達(dá)幾十家之多，從事組態(tài)軟件的工作的人員達(dá)兩千人之多，而且，這些廠家都在高速的發(fā)展，不斷的擴(kuò)大。在工控組態(tài)軟件行業(yè)，真可謂是：百家爭(zhēng)鳴，百花齊放。
六、組態(tài)軟件在我國(guó)的發(fā)展
組態(tài)軟件產(chǎn)品于80年代初出現(xiàn)，并在80年代末期進(jìn)入我國(guó)。但在90年代中期之前，組態(tài)軟件在我國(guó)的應(yīng)用并不普及。究其原因，大致有以下幾點(diǎn)：
?、?lài)?guó)內(nèi)用戶(hù)還缺乏對(duì)組態(tài)軟件的認(rèn)識(shí)，項(xiàng)目中沒(méi)有組態(tài)軟件的預(yù)算，或?qū)幵竿度肴肆ξ锪︶槍?duì)具體項(xiàng)目做長(zhǎng)周期的繁冗的上位機(jī)的編程開(kāi)發(fā)，而不采用組態(tài)軟件;
?、谠诤荛L(zhǎng)時(shí)間里，國(guó)內(nèi)用戶(hù)的軟件意識(shí)還不強(qiáng)，面對(duì)價(jià)格不菲的進(jìn)口軟件(早期的組態(tài)軟件多為國(guó)外廠家開(kāi)發(fā))，很少有用戶(hù)愿意去購(gòu)買(mǎi)正版。
?、郛?dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的工業(yè)自動(dòng)化和信息技術(shù)應(yīng)用的水平還不高，組態(tài)軟件提供了對(duì)大規(guī)模應(yīng)用、大量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控、處理并可以將處理的結(jié)果生成管理所需的數(shù)據(jù)，這些需求并未完全形成。
隨著工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用的深入，在面臨規(guī)模更大、控制更復(fù)雜的控制系統(tǒng)時(shí)，人們逐漸意識(shí)到原有的上位機(jī)編程的開(kāi)發(fā)方式。對(duì)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)是費(fèi)時(shí)費(fèi)力、得不償失的，同時(shí)，MIS(管理信息系統(tǒng)，Management Information System)和CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，Computer Integrated Manufacturing System)的大量應(yīng)用，要求工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)為企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、決策提供更詳細(xì)和深入的數(shù)據(jù)，以便優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)。因此，在1995年以后，組態(tài)軟件在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用逐漸得到了普及。
七、組態(tài)軟件的功能特點(diǎn)發(fā)展方向
目前看到的所有組態(tài)軟件都能完成類(lèi)似的功能：比如，幾乎所有運(yùn)行于32位Windows平臺(tái)的組態(tài)軟件都采用類(lèi)似資源瀏覽器的窗口結(jié)構(gòu)，并且對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)中的各種資源(設(shè)備、標(biāo)簽量、畫(huà)面等)進(jìn)行配置和編輯;都提供多種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)程序;都使用腳本語(yǔ)言提供二次開(kāi)發(fā)的功能，等等。但是，從技術(shù)上說(shuō)，各種組態(tài)軟件提供實(shí)現(xiàn)這些功能的方法卻各不相同。從這些不同之處，以及PC技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，可以看出組態(tài)軟件未來(lái)發(fā)展的方向。
1.數(shù)據(jù)采集的方式
大多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集程序，用戶(hù)可以進(jìn)行配置。然而，在這種情況下，驅(qū)動(dòng)程序只能由組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)商提供，或者由用戶(hù)按照某種組態(tài)軟件的接口規(guī)范編寫(xiě)，這為用戶(hù)提出了過(guò)高的要求。由OPC基金組織提出的OPC規(guī)范基于微軟的OLE/DCOM技術(shù)，提供了在分布式系統(tǒng)下，軟件組件交互和共享數(shù)據(jù)的完整的解決方案。在支持OPC的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的提供者作為服務(wù)器(Server)，數(shù)據(jù)請(qǐng)求者作為客戶(hù)(Client)，服務(wù)器和客戶(hù)之間通過(guò)DCOM接口進(jìn)行通信，而無(wú)需知道對(duì)方內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。由于COM技術(shù)是在二進(jìn)制代碼級(jí)實(shí)現(xiàn)的，所以服務(wù)器和客戶(hù)可以由不同的廠商提供。在實(shí)際應(yīng)用中，作為服務(wù)器的數(shù)據(jù)采集程序往往由硬件設(shè)備制造商隨硬件提供，可以發(fā)揮硬件的全部效能，而作為客戶(hù)的組態(tài)軟件可以通過(guò)OPC與各廠家的驅(qū)動(dòng)程序無(wú)縫連接，故從根本上解決了以前采用專(zhuān)用格式驅(qū)動(dòng)程序總是滯后于硬件更新的問(wèn)題。同時(shí)，組態(tài)軟件同樣可以作為服務(wù)器為其他的應(yīng)用系統(tǒng)(如MIS等)提供數(shù)據(jù)。OPC現(xiàn)在已經(jīng)得到了包括Interllution、Simens、GE、ABB等國(guó)外知名廠商的支持。
隨著支持OPC的組態(tài)軟件和硬件設(shè)備的普及，使用OPC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集必將成為組態(tài)中更合理的選擇。
2.腳本的功能
腳本語(yǔ)言是擴(kuò)充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。因此，大多數(shù)組態(tài)軟件提供了腳本語(yǔ)言的支持。具體的實(shí)現(xiàn)方式可分為三種：一是內(nèi)置的類(lèi)C/Basic語(yǔ)言;二是采用微軟的VBA的編程語(yǔ)言;三是有少數(shù)組態(tài)軟件采用面向?qū)ο蟮哪_本語(yǔ)言。類(lèi)C/Basic語(yǔ)言要求用戶(hù)使用類(lèi)似高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)句書(shū)寫(xiě)腳本，使用系統(tǒng)提供的函數(shù)調(diào)用組合完成各種系統(tǒng)功能。應(yīng)該指明的是，多數(shù)采用這種方式的國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件，對(duì)腳本的支持并不完善，許多組態(tài)軟件只提供IF…THEN…ELSE的語(yǔ)句結(jié)構(gòu)，不提供循環(huán)控制語(yǔ)句，為書(shū)寫(xiě)腳本程序帶來(lái)了一定的困難。微軟的VBA是一種相對(duì)完備的開(kāi)發(fā)環(huán)境，采用VBA的組態(tài)軟件通常使用微軟的VBA環(huán)境和組件技術(shù)，把組態(tài)系統(tǒng)中的對(duì)象以組件方式實(shí)現(xiàn)，使用VBA的程序?qū)@些對(duì)象進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。由于VisualBasic是解釋執(zhí)行的，所以VBA程序的一些語(yǔ)法錯(cuò)誤可能到執(zhí)行時(shí)才能發(fā)現(xiàn)。而面向?qū)ο蟮哪_本語(yǔ)言提供了對(duì)象訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制，對(duì)系統(tǒng)中的對(duì)象可以通過(guò)其屬性和方法進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，比較容易學(xué)習(xí)、掌握和擴(kuò)展，但實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。
3.組態(tài)環(huán)境的可擴(kuò)展性
可擴(kuò)展性為用戶(hù)提供了在不改變?cè)邢到y(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種增加的功能可能來(lái)自于組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)商、第三方軟件提供商或用戶(hù)自身。增加功能最常用的手段是ActiveX組件的應(yīng)用，目前還只有少數(shù)組態(tài)軟件能提供完備的ActiveX組件引入功能及實(shí)現(xiàn)引入對(duì)象在腳本語(yǔ)言中的訪(fǎng)問(wèn)。
4.組態(tài)軟件的開(kāi)放性
隨著管理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的普及，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。在生產(chǎn)制造過(guò)程中，需要現(xiàn)場(chǎng)的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行流程分析和過(guò)程控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)流程的調(diào)整和優(yōu)化。現(xiàn)有的組態(tài)軟件對(duì)大部分這些方面需求還只能以報(bào)表的形式提供，或者通過(guò)ODBC將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到外部數(shù)據(jù)庫(kù)，以供其他的業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用，在絕大多數(shù)情況下，仍然需要進(jìn)行再開(kāi)發(fā)才能實(shí)現(xiàn)。隨著生產(chǎn)決策活動(dòng)對(duì)信息需求的增加，可以預(yù)見(jiàn)，組態(tài)軟件與管理信息系統(tǒng)或領(lǐng)導(dǎo)信息系統(tǒng)的集成必將更加緊密，并很可能以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與決策功能的模塊形式在組態(tài)軟件中出現(xiàn)。
5.對(duì)Internet的支持程度
現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)已經(jīng)趨向國(guó)際化、分布式的生產(chǎn)方式。Internet將是實(shí)現(xiàn)分布式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。組態(tài)軟件能否從原有的局域網(wǎng)運(yùn)行方式跨越到支持Internet，是擺在所有組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)商面前的一個(gè)重要課題。限于國(guó)內(nèi)目前的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)控制應(yīng)用的程度，筆者認(rèn)為，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，以瀏覽器方式通過(guò)Internet對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控，將會(huì)在大部分應(yīng)用中停留于監(jiān)視階段，而實(shí)際控制功能的完成應(yīng)該通過(guò)更穩(wěn)定的技術(shù)，如專(zhuān)用的遠(yuǎn)程客戶(hù)端、由專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)商提供的ActiveX控件或Java技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
6.組態(tài)軟件的控制功能
隨著以工業(yè)PC為核心的自動(dòng)控制集成系統(tǒng)技術(shù)的日趨完善和工程技術(shù)人員的使用組態(tài)軟件水平的不斷提高，用戶(hù)對(duì)組態(tài)軟件的要求已不像過(guò)去那樣主要側(cè)重于畫(huà)面，而是要考慮一些實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用功能，如軟件PLC，先進(jìn)過(guò)程控制策略等。
軟PLC產(chǎn)品是基于PC機(jī)開(kāi)放結(jié)構(gòu)的控制裝置，它具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特點(diǎn)，利用軟件技術(shù)可將標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)PC轉(zhuǎn)換成全功能的PLC過(guò)程控制器。軟PLC綜合了計(jì)算機(jī)和PLC的開(kāi)關(guān)量控制、模擬量控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)值處理、通信網(wǎng)絡(luò)等功能，通過(guò)一個(gè)多任務(wù)控制內(nèi)核，提供了強(qiáng)大的指令集、快速而準(zhǔn)確的掃描周期、可靠的操作和可連接各種I/O系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。所以可以這樣說(shuō)，軟PLC提供了與硬PLC同樣的功能，而同時(shí)具備了PC環(huán)境的各種優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)際上影響比較大的產(chǎn)品有：法國(guó)CJ International公司的ISaGRAF軟件包、PC Soft International公司的WinPLC、美國(guó)Wizdom Control Intellution公司的Paradym-31、美國(guó)Moore Process Automation Solutions公司Process Suite、美國(guó)Wonderware Controls公司的InControl、SoftPLC公司的SoftPLC等。國(guó)內(nèi)推出軟PLC產(chǎn)品的組態(tài)軟件還不見(jiàn)有，國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件要想全面超過(guò)國(guó)外的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，就必須搞創(chuàng)新，推出類(lèi)似功能的產(chǎn)品。
隨著企業(yè)提出的高柔性、高效益的要求，以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)的控制方案已經(jīng)不能適應(yīng)，以多變量預(yù)測(cè)控制為代表的先進(jìn)控制策略的提出和成功應(yīng)用之后，先進(jìn)過(guò)程控制受到了過(guò)程工業(yè)界的普遍關(guān)注。先進(jìn)過(guò)程控制(Advanced Process Control，APC)是指一類(lèi)在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，基于模型、充分借助計(jì)算機(jī)能力，為工廠獲得最大理論而實(shí)施的運(yùn)行和控制策略。先進(jìn)控制策略主要有：雙重控制及閥位控制、純滯后補(bǔ)償控制、解耦控制、自適應(yīng)控制、差拍控制、狀態(tài)反饋控制、多變量預(yù)測(cè)控制、推理控制及軟測(cè)量技術(shù)、智能控制(專(zhuān)家控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制)等，尤其智能控制已成為開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)許多大企業(yè)紛紛投資，在裝置自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)施先進(jìn)控制。國(guó)外許多控制軟件公司和DCS廠商都在競(jìng)相開(kāi)發(fā)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制的工程軟件包。據(jù)資料報(bào)道，一個(gè)乙烯裝置投資163萬(wàn)美元實(shí)施先進(jìn)控制，完成后預(yù)期可獲得效益600萬(wàn)美元/年。從上可以看出能嵌入先進(jìn)控制和優(yōu)化控制策略的組態(tài)軟件必將受到用戶(hù)的極大歡迎。
八、結(jié)束語(yǔ)
用戶(hù)的需求促使技術(shù)不斷進(jìn)步，在組態(tài)軟件上這種趨勢(shì)體現(xiàn)得尤為明顯。未來(lái)的組態(tài)軟件將是提供更加強(qiáng)大的分布式環(huán)境下的組態(tài)功能、全面支持ActiveX、擴(kuò)展能力強(qiáng)、支持OPC等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、控制功能強(qiáng)、并能通過(guò)Internet進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)的開(kāi)放式系統(tǒng)。
（轉(zhuǎn)載）
