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[導(dǎo)讀]   一、組態(tài)軟件簡介   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(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能

  一、組態(tài)軟件簡介

  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(gòu)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(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(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。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。

  隨著它的快速發(fā)展,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對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)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。

  對應(yīng)于原有的hmi(人機(jī)接口軟件,Human Machine Interface)的概念,組態(tài)軟件應(yīng)該是一個(gè)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(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用,開發(fā)時(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)交互,升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn),把用戶從這些困境中解脫出來,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)。

  

  二、組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成

  1、組態(tài)軟件的結(jié)構(gòu)劃分:

 ?。?)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

  自動化工程師為了實(shí)施項(xiàng)目指定的方案,通過一系列用戶數(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)境時(shí)使用。

  系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個(gè)組態(tài)程序組成例如圖形界面程序 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫程序 設(shè)備通信程序 歷史數(shù)據(jù)庫程序 腳本程序等等。

  制定方案—繪制運(yùn)行時(shí)環(huán)境-與設(shè)備連接通信-測試-部署

 ?。?)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,實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并且顯示在系統(tǒng)中。

  組態(tài)軟件支持在線技術(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)開發(fā)環(huán)境并修改組態(tài),使修改后的組態(tài)直接生效。

  2、組態(tài)軟件的成員構(gòu)成:

  (1)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)用等功能的專用管理工具

 ?。?)圖形界面開發(fā)程序

  在圖形編輯工具的支持下進(jìn)行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境 ,開發(fā)運(yùn)行時(shí)環(huán)境的界面 數(shù)據(jù)的顯示 等功能 。生成最終圖形目標(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)庫系統(tǒng)組態(tài)程序

  目前國內(nèi)組態(tài)軟件(亞控 、力控、紫金橋、易控)都有自己的獨(dú)立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組件,有些公司是先從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫起家的,說明它在組態(tài)軟件上的重要性。

 ?。?)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(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)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)被實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(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、檢索、

  報(bào)警的管理都是在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行程序中完成的。

  (6)I/O驅(qū)動程序

  這個(gè)在組態(tài)軟件中必不可少的的組成部分,用于和I/O設(shè)備通信,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)動程序,用來和支持DDE標(biāo)準(zhǔn)和OPC標(biāo)準(zhǔn)的

  I/O 設(shè)備通信。

 ?。?)擴(kuò)轉(zhuǎn)可選組件:

  1)通用數(shù)據(jù)庫接口(ODBC)組態(tài)程序

  2)通用數(shù)據(jù)庫接口(ODBC)運(yùn)行程序

  3)策略(控制方案)編輯組態(tài)程序

  4)策略運(yùn)行程序

  5)實(shí)用通信程序組件

  

  三、組態(tài)軟件特點(diǎn)

  1、延續(xù)性擴(kuò)展性(用戶需求發(fā)生改變時(shí),不需要作很多修改的就能方便地完成軟件的更新和升級)

  2、封裝性(易學(xué)易用) 通用組態(tài)軟件作完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來,對于用戶,不需要掌握太多的編程語言技術(shù),就能完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的 所有功能。

  3、通用性,每一個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況,利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備的I/O驅(qū)動程序、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具,就能完成一個(gè)具有動畫效果、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程,不受行業(yè)限制。

  4、實(shí)時(shí)多任務(wù)(數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)、圖形顯示及人機(jī)對話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲、檢索管理、實(shí)時(shí)通信等多個(gè)任務(wù)要在同一臺計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行)。

  四、組態(tài)軟件功能

  1、強(qiáng)大的畫面顯示組態(tài)功能

  2、良好的開放性 開放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián),支持多種硬件設(shè)備,向上能與管理層通信,實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的雙向通信。

  3、豐富的功能模塊 提供豐富的控制功能庫,滿足用戶的測控要求和現(xiàn)場要求。利用各種功能模塊,完成實(shí)時(shí)監(jiān)控、產(chǎn)生功能報(bào)表、顯示歷史數(shù)據(jù)曲線、實(shí)時(shí)曲線、提供報(bào)警等功能,使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面,易于操作。

  系統(tǒng)即可適用于單機(jī)集中式控制,分布式控制,可以帶遠(yuǎn)程通信能力的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)。

  4、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫 配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫 可存儲各種數(shù)據(jù) 如模擬量、離散量、字符型,實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。

  5、可編程的命令語言 使用戶可根據(jù)自己的需要編寫程序,增強(qiáng)圖形界面

  6、系統(tǒng)安全防范 對不同操作者,賦予不同的操作權(quán)限,保證整個(gè)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行

  7、仿真功能 提供強(qiáng)大的仿真功能是系統(tǒng)并行設(shè)計(jì),從而縮短開發(fā)周期

  8、組態(tài)軟件的控制功能

  

  五、組態(tài)軟件有什么用

  組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。從表面上看,組態(tài)工具的云形成是執(zhí)行自己特定的任務(wù),工控組態(tài)軟件提供了編程手段,一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng),支持BASIC語言、VB有的甚至支持C#。組態(tài)大多數(shù)都支持各種主流工控設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議,通常情況下應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能,他還是一個(gè)是用戶能快速建立自己的HIMI軟件工具或開發(fā)環(huán)境,工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HIMI應(yīng)用在組態(tài)出現(xiàn)之前,這種方式開發(fā)時(shí)間長,效率低,可靠性也差,組態(tài)出現(xiàn)后,用戶可以利用組態(tài)軟件的功能構(gòu)建一套適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著科技的進(jìn)步,組態(tài)也快速發(fā)展著,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)控制、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口的廣泛支持成為組態(tài)的主要內(nèi)容。

  組態(tài)軟件通常具有強(qiáng)大的界面顯示功能,其充分利用Windows的圖形功能界面、工具欄,操作人員直接進(jìn)入開發(fā)狀態(tài),利用組態(tài)提供給用戶豐富的作圖工具,隨心所欲任意編輯。組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián),支持多種硬件設(shè)備,組態(tài)的開放性是衡量其的重要指標(biāo)。具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫,真正實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換,豐富的功能模塊滿足用戶的測控要求和現(xiàn)場要求,利用對應(yīng)的版塊功能,完成實(shí)時(shí)監(jiān)控能功能,使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面且易于操作。

  六、用戶對組態(tài)軟件的需求變化

  專用系統(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,用戶只使用其中的一小部分,而使用方法的復(fù)雜化又給用戶熟悉和掌握軟件帶來的很多不必要的麻煩。這也是現(xiàn)在仍然有很多用戶還在自己用VB編寫自動化監(jiān)控系統(tǒng)的主要原因。在有些應(yīng)用領(lǐng)域,自動監(jiān)控的目標(biāo)及其特性比較單一(或可枚舉,或可通過某種模板自主定義、添加、刪除、編輯)且數(shù)量較多,用戶希望自動生成大部分自動監(jiān)控系統(tǒng),例如在電梯自動監(jiān)控、動力設(shè)備監(jiān)控、鐵路信號監(jiān)控等應(yīng)用系統(tǒng)。這種應(yīng)用系統(tǒng)具有一些“傻瓜”型軟件的特征,用戶只需用組態(tài)軟件做一些系統(tǒng)硬件及其參數(shù)的配置,就可以自動生成某種特定模式的自動監(jiān)控系統(tǒng),如果用戶對自動生成的監(jiān)控系統(tǒng)的圖形界面不滿意,還可以進(jìn)行任意修改和編輯,這樣既滿足了用戶對簡便性的要求,又同時(shí)配備比較完善的編輯工具。

  組態(tài)軟件應(yīng)該向更多的應(yīng)用領(lǐng)域拓展和滲透。目前的組態(tài)軟件均產(chǎn)生于過程工業(yè)自動化,很多功能沒有考慮其他應(yīng)用領(lǐng)域的需求。例如:化驗(yàn)分析(色譜儀、紅外儀等,包括在線分析)、虛擬儀器(例如LabView的口號是The Software is the Instrument)、測試(如測井、機(jī)械性能試驗(yàn)、碰撞試驗(yàn)等的數(shù)據(jù)記錄與回放等)、信號處理(如記錄和顯示輪船的航行數(shù)據(jù):雷達(dá)信號、gps數(shù)據(jù)、舵角、風(fēng)速等)。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)域仍然是專用軟件占統(tǒng)治地位。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,組態(tài)軟件應(yīng)該更多地總結(jié)這些領(lǐng)域的需求,設(shè)計(jì)出符合應(yīng)用要求的開發(fā)工具,更好地滿足這些行業(yè)對軟件的需求,進(jìn)一步減少這些行業(yè)在自動測試、數(shù)據(jù)分析方面的軟件成本,提高系統(tǒng)的開放程度。

  嵌入式應(yīng)用進(jìn)一步發(fā)展,在過去的十年間,工業(yè)PC及其相關(guān)的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控系統(tǒng)硬件的銷售額一直保持高額增長。工業(yè)PC的成長是因?yàn)檐浖_發(fā)工具豐富,比較容易上手,而用戶接受工業(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)和升級費(fèi)用明顯高昂,經(jīng)常帶來一些間接損失。商品化嵌入式組態(tài)軟件可以有效地解決工業(yè)PC監(jiān)控系統(tǒng)的工作效率、維護(hù)和升級等問題,徹底擺脫個(gè)人行為的束縛,使工業(yè)PC監(jiān)控系統(tǒng)大踏步走入自動化系統(tǒng)高端市場。

  七、影響組態(tài)軟件發(fā)展的因素

  軟件質(zhì)量是影響產(chǎn)品發(fā)展的主要因素。在競爭不斷加劇的今天,企業(yè)規(guī)模、科研開發(fā)的投入量、質(zhì)量體系建設(shè)情況等對組態(tài)軟件的質(zhì)量影響甚大。

  八、未來技術(shù)走勢

  很多新的技術(shù)將不斷地被應(yīng)用到組態(tài)軟件當(dāng)中,組態(tài)軟件裝機(jī)總量的提高會促進(jìn)在某些專業(yè)領(lǐng)域?qū)S冒孳浖恼Q生,市場被自動地細(xì)分了。為此,一種稱為“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),插件的專用性強(qiáng),每個(gè)插件開發(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。

  

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