1、1.3組態(tài)軟件的產(chǎn)生和發(fā)展趨勢(shì)1.3.1組態(tài)軟件的概念和產(chǎn)生背景組態(tài)英文是“Configuration”，是用“應(yīng)用軟件”中提供的工具、方法、完成工程中某一具體任務(wù)的過(guò)程。組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(Supervisory Control and Date Acquisition,SCADA)的自動(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)

2、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。在“組態(tài)”概念出現(xiàn)之前，是通過(guò)編寫(xiě)程序(如使用BASIC、C、FORTRAN等)來(lái)實(shí)現(xiàn)某一任務(wù)的，編寫(xiě)程序不但工作量大、周期長(zhǎng)，而且容易犯錯(cuò)誤，不能保證工期。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了這個(gè)問(wèn)題?！敖M態(tài)”的概念是伴隨集散型控制系統(tǒng)(Distributed Control System簡(jiǎn)稱(chēng)DCS)的應(yīng)用產(chǎn)生的，如DCS組態(tài)，PLC梯形圖組態(tài)。在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，如AutoCAD，Photoshop，辦公軟件(powerpoint)都存在相似的操作，即用軟件提供的工具來(lái)形成自己的作品，并以數(shù)據(jù)文件保存作品，而不是執(zhí)行程序。組態(tài)形成的數(shù)據(jù)只

3、有其制造工具或其他專(zhuān)用工具才一能識(shí)別。由于個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及和技術(shù)的逐漸成熟，如何利用PC進(jìn)行工業(yè)監(jiān)控，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的重要研究方向，市場(chǎng)的發(fā)展使很多DSC和PLC廠家主動(dòng)公開(kāi)通信協(xié)議，向“PC”監(jiān)控完全開(kāi)放，這不僅降低了監(jiān)控成本，也使市場(chǎng)空間得以擴(kuò)大，智能儀器、嵌入式系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)，更使組態(tài)軟件成為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的靈魂。1.3.2組態(tài)軟件的功能特點(diǎn)(l)功能多樣。組態(tài)軟件提供工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型庫(kù)和控制功能庫(kù)，組態(tài)模式靈活，能滿足用戶(hù)所需的測(cè)控要求。對(duì)測(cè)控信息的歷史記錄進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、計(jì)算、分析、打印，界面操作靈活方便，具有雙重安全體系，數(shù)據(jù)處理安全可靠。(2)豐富的畫(huà)面顯示組態(tài)功能。提

4、供給用戶(hù)豐富方便的常用編輯工具和作圖工具，提供工業(yè)設(shè)備圖符、儀表圖符，還提供趨勢(shì)圖、歷史曲線、組數(shù)據(jù)分析圖等:提供十分友好的圖形化用戶(hù)界面，包括Windows風(fēng)格的窗口、彈出菜單、按鈕、消息區(qū)、工具欄、滾動(dòng)條、監(jiān)控畫(huà)面等。畫(huà)面豐富多彩，為設(shè)備的正常運(yùn)行、操作人員的集中監(jiān)控提供了極大的方便。(3)通信功能和良好的開(kāi)放性。組態(tài)軟件向下可以通過(guò) WinteligentLINK，OPC，OFS等與數(shù)據(jù)采集硬件通信；向上通過(guò)TCP/IP，Ethernet與高層管理網(wǎng)互聯(lián)。 (4)多任務(wù)的軟件運(yùn)行環(huán)境、數(shù)據(jù)庫(kù)管理及資源共享。利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和ActiveX動(dòng)態(tài)連接庫(kù)技術(shù)，豐富了控制系統(tǒng)的顯示畫(huà)面和編程環(huán)

5、境，從而方便靈活地實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作。 DDE(Dynamic Data Exchange)技術(shù)，與Windows應(yīng)用程序間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)本地控制單元與上位機(jī)之間數(shù)據(jù)和信息的共享，從而為用戶(hù)提供更為集中的數(shù)據(jù)操作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)信息集中管理，并向上層系統(tǒng)提供開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)接口ODBC。1.3.3組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢(shì)組態(tài)軟件是工業(yè)應(yīng)用軟件的一個(gè)組成部分，其發(fā)展受到很多因素的制約，但應(yīng)用的帶動(dòng)對(duì)其發(fā)展起著最為關(guān)鍵的推動(dòng)作用。未來(lái)，組態(tài)軟件的發(fā)展將主要表現(xiàn)為如下一些特征：(1)開(kāi)放性技術(shù)組態(tài)軟件正逐漸成為協(xié)作生產(chǎn)制造過(guò)程中不同階段的核心系統(tǒng)，無(wú)論是用戶(hù)還是硬件供應(yīng)商都將組態(tài)軟件作為制造范圍內(nèi)信息收集和集成的工

6、具，這就要求組態(tài)軟件大量采用“標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)”，這便于將局部的功能進(jìn)行互連，如OPC、DDE、A以ActiveX控件、COM/DCOM等，這樣使得組態(tài)軟件演變成軟件平臺(tái)，由單一的人機(jī)界面朝數(shù)據(jù)處理機(jī)方向發(fā)展，管理的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大。當(dāng)軟件功能不能滿足用戶(hù)特殊需要時(shí)，用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。現(xiàn)在大部分自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件和軟件不是由同一個(gè)廠商提供，軟件部分與硬件發(fā)生分離，不同廠家的軟件也需要實(shí)現(xiàn)互連，這樣就為組態(tài)軟件的發(fā)展提供了可以充分發(fā)揮作用的舞臺(tái)。(2)構(gòu)造信息平臺(tái)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和檢索是連續(xù)變化的過(guò)程數(shù)據(jù)，現(xiàn)在越來(lái)越多的用戶(hù)通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)分析生產(chǎn)情況、匯總和統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，作為指揮、決

7、策的依據(jù)，如何使實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)能夠進(jìn)入企業(yè)信息管理系統(tǒng)，是現(xiàn)代信息工廠迫在眉睫的需求。組態(tài)軟件正向著生產(chǎn)制造和管理的信息系統(tǒng)方向發(fā)展，成為構(gòu)造企業(yè)信息平臺(tái)的承上啟下重要組成部分。組態(tài)軟件將成為中間件，因?yàn)樗饶軡M足企業(yè)工藝、控制、生產(chǎn)制造需求，又能完成現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)的記錄、存儲(chǔ)及為企業(yè)信息管理系統(tǒng)提供生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。(3)根據(jù)用戶(hù)需求大規(guī)模定制如何站在客戶(hù)的角度來(lái)設(shè)計(jì)軟件是所有組態(tài)軟件廠商都要面對(duì)的挑戰(zhàn)，組態(tài)軟件的專(zhuān)用系統(tǒng)所占比例日益提高。組態(tài)軟件的靈活程度和使用效率是一對(duì)矛盾，雖然組態(tài)軟件提供了很多靈活的技術(shù)手段，但是在多數(shù)情況下，用戶(hù)只使用其中的一小部分，而使用方法的復(fù)雜化又給用戶(hù)熟悉和掌握軟件

8、帶來(lái)的很多不必要的麻煩。所以，個(gè)性化方案和服務(wù)在競(jìng)爭(zhēng)中日益重要。隨著現(xiàn)代工業(yè)“小批量、多品種”特征的形成，今后的組態(tài)軟件將朝著針對(duì)特殊行業(yè)和生產(chǎn)過(guò)程的大規(guī)模定制方向發(fā)展。即用特殊定制的產(chǎn)品來(lái)代替標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。如力控針對(duì)電力輸配電行業(yè)的特殊需求開(kāi)發(fā)了“力控電力版”。(4)向更多的應(yīng)用領(lǐng)域拓展和滲透目前的組態(tài)軟件均產(chǎn)生于過(guò)程工業(yè)自動(dòng)化，很多功能沒(méi)有考慮其他應(yīng)用領(lǐng)域的需求。例如:化驗(yàn)分析、虛擬儀器、測(cè)試、信號(hào)處理等。這些領(lǐng)域大量地使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理軟件，而且需要人機(jī)界面，但是由于現(xiàn)有組態(tài)軟件為這些應(yīng)用領(lǐng)域考慮得太少，不能充分滿足系統(tǒng)的要求，因而目前這些領(lǐng)域仍然是專(zhuān)用軟件占統(tǒng)治地位。組態(tài)軟件應(yīng)該更多地總

9、結(jié)這些領(lǐng)域的需求，設(shè)計(jì)出符合應(yīng)用要求的開(kāi)發(fā)工具，更好地滿足這些行業(yè)對(duì)軟件的需求，進(jìn)一步減少這些行業(yè)在自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)分析方面的軟件成本，提高系統(tǒng)的開(kāi)放程度。(5)嵌入式應(yīng)用進(jìn)一步發(fā)展在過(guò)去的十年間，工業(yè)PC及其相關(guān)的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控系統(tǒng)硬件的銷(xiāo)售額一直保持高額增長(zhǎng)。工業(yè)PC的成長(zhǎng)是因?yàn)檐浖_(kāi)發(fā)工具豐富，比較容易上手，而用戶(hù)接受工業(yè)PC的主要原因是一次性硬件成本得到了降低，但是后續(xù)的維護(hù)和升級(jí)費(fèi)用明顯高昂，經(jīng)常帶來(lái)一些間接損失。商品化嵌入式組態(tài)軟件將有效地解決工業(yè)PC監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率、維護(hù)和升級(jí)等問(wèn)題，徹底擺脫個(gè)人行為的束縛，使工業(yè)PC監(jiān)控系統(tǒng)大踏步走入自動(dòng)化系統(tǒng)高端市場(chǎng)。(6)未來(lái)技術(shù)走勢(shì)一種稱(chēng)

10、為“軟總線”的技術(shù)將被廣泛采用。在這種體系結(jié)構(gòu)下，應(yīng)用軟件以中間件或插件的方式被“安裝”在總線上，并支持熱插拔和即插即用。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：所有插件遵從統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，插件的專(zhuān)用性強(qiáng)，每個(gè)插件開(kāi)發(fā)人員之間不需要協(xié)調(diào)，一個(gè)插件出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他插件的運(yùn)行。XML技術(shù)將被組態(tài)軟件廠商善加利用，來(lái)改變現(xiàn)有的體系結(jié)構(gòu)，它的推廣也將改變現(xiàn)有組態(tài)軟件的某些使用模式，滿足更為靈活的應(yīng)用需求。運(yùn)行時(shí)組態(tài)是組態(tài)軟件新近提出的新的概念。運(yùn)行時(shí)組態(tài)是在運(yùn)行環(huán)境下對(duì)已有工程進(jìn)行修改，添加新的功能。它不同于在線組態(tài)，在線組態(tài)是在工程運(yùn)行的同時(shí)，進(jìn)入組態(tài)環(huán)境，在組態(tài)環(huán)境中對(duì)工程進(jìn)行修改。而運(yùn)行時(shí)組態(tài)是在運(yùn)行環(huán)境中直接修改工程。

11、行業(yè)程師可以在組態(tài)環(huán)境下構(gòu)建其應(yīng)用領(lǐng)域所裔模件，然后讓專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員運(yùn)用自己熟知的構(gòu)件在運(yùn)行時(shí)搭建自己的應(yīng)用。這樣就使組態(tài)軟件形成三級(jí)應(yīng)用模式:軟件工程師行業(yè)工程師專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員。軟件工程師注重的是給行業(yè)工程師提供靈活的手段，行業(yè)工程師構(gòu)件行業(yè)模件，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員構(gòu)件最終的應(yīng)用。運(yùn)行時(shí)組態(tài)改變了已往必須進(jìn)入復(fù)雜的組態(tài)環(huán)境修改工程應(yīng)用的歷史，給組態(tài)軟件帶來(lái)了新的活力，并預(yù)示著組態(tài)軟件新的發(fā)展方向。1.3.4典型組態(tài)軟件簡(jiǎn)介隨著工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用的深入，MIS(管理信息系統(tǒng)， Management InformationSystem)和CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，Computer Integrated

12、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)。19%年以后，組態(tài)軟件在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用逐漸得到了普及。下面是幾種組態(tài)軟件的介紹：InTouch:Wonderware的InTouch軟件是最早進(jìn)入我國(guó)的組態(tài)軟件。在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch軟件曾讓我們耳目一新，并且InTouch提供了豐富的圖庫(kù)。但是，早期的InTouch軟件采用DDE方式與驅(qū)動(dòng)程序通信，性能較差，InTouch7.0版己經(jīng)完全基于32位的Windows平臺(tái)，并且提供了OPC支持。Fix:Inte

13、llution公司以Fix組態(tài)軟件起家，1995年被愛(ài)默生收購(gòu)，現(xiàn)在是愛(ài)默生集團(tuán)的全資子公司，F(xiàn)ix6.x軟件提供工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動(dòng)程序。Intellution新的產(chǎn)品系列為iFIX，在iFIX中，Intellution提供了強(qiáng)大的組態(tài)功能，但新版本與以往的6.x版本并不完全兼容。原有的Script語(yǔ)言改為 VBA(Visual Basic For Application)，并且在內(nèi)部集成了微軟的VBA開(kāi)發(fā)環(huán)境。在iFix中，Intellution的產(chǎn)品與 Microsoft的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了緊密的集成。WinCC:Simens的WinCC也是一套完備的組態(tài)開(kāi)發(fā)環(huán)境，Simens提供類(lèi)C語(yǔ)言的腳本，包括一個(gè)調(diào)試環(huán)境。WinCC內(nèi)嵌OPC支持，并可對(duì)分布式系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。但WinCC的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，較難以掌握WinCC的應(yīng)用。組態(tài)王:組態(tài)王是國(guó)內(nèi)第一家較有影響的組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)公司。組態(tài)王提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語(yǔ)言支持。組態(tài)王也提供多種硬件驅(qū)動(dòng)程序。ForceControl(力控):北京三維力控公司的ForceControl（力控）也是國(guó)內(nèi)較早就已經(jīng)出現(xiàn)的組態(tài)軟件之一。力控組態(tài)軟件是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)