组态软件的发展历史

1.3组态软件的产生和发展趋势1.3.1组态软件的概念和产生背景组态英文是“Configuration”，是用“应用软件”中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，是面向监控与数据采集(SupervisoryControlandDateAcquisition,SCADA)的自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。在“组态”概念出现之前，是通过编写程序(如使用BASIC、C、FORTRAN等)来实现某一任务的，编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。“组态”的概念是伴随集散型控制系统(DistributedControlSystem简称DCS)的应用产生的，如DCS组态，PLC梯形图组态。在其他行业也有组态的概念，如AutoCAD，Photoshop，办公软件(powerpoint)都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才一能识别。由于个人计算机的普及和技术的逐渐成熟，如何利用PC进行工业监控，成为工业控制领域的重要研究方向，市场的发展使很多DSC和PLC厂家主动公开通信协议，向“PC”监控完全开放，这不仅降低了监控成本，也使市场空间得以扩大，智能仪器、嵌入式系统和现场总线的出现，更使组态软件成为工业自动化系统中的灵魂。1.3.2组态软件的功能特点(l)功能多样。组态软件提供工业标准数学模型库和控制功能库，组态模式灵活，能满足用户所需的测控要求。对测控信息的历史记录进行存储、显示、计算、分析、打印，界面操作灵活方便，具有双重安全体系，数据处理安全可靠。(2)丰富的画面显示组态功能。提供给用户丰富方便的常用编辑工具和作图工具，提供工业设备图符、仪表图符，还提供趋势图、历史曲线、组数据分析图等:提供十分友好的图形化用户界面，包括Windows风格的窗口、弹出菜单、按钮、消息区、工具栏、滚动条、监控画面等。画面丰富多彩，为设备的正常运行、操作人员的集中监控提供了极大的方便。(3)通信功能和良好的开放性。组态软件向下可以通过WinteligentLINK，OPC，OFS等与数据采集硬件通信；向上通过TCP/IP，Ethernet与高层管理网互联。(4)多任务的软件运行环境、数据库管理及资源共享。利用面向对象的技术和ActiveX动态连接库技术，丰富了控制系统的显示画面和编程环境，从而方便灵活地实现多任务操作。DDE(DynamicDataExchange)技术，与Windows应用程序间进行数据交换，实现本地控制单元与上位机之间数据和信息的共享，从而为用户提供更为集中的数据操作环境，实现信息集中管理，并向上层系统提供开放式数据库接口ODBC。1.3.3组态软件的发展趋势组态软件是工业应用软件的一个组成部分，其发展受到很多因素的制约，但应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。未来，组态软件的发展将主要表现为如下一些特征：(1)开放性技术组态软件正逐渐成为协作生产制造过程中不同阶段的核心系统，无论是用户还是硬件供应商都将组态软件作为制造范围内信息收集和集成的工具，这就要求组态软件大量采用“标准化技术”，这便于将局部的功能进行互连，如OPC、DDE、A以ActiveX控件、COM/DCOM等，这样使得组态软件演变成软件平台，由单一的人机界面朝数据处理机方向发展，管理的数据量越来越大。当软件功能不能满足用户特殊需要时，用户可以根据自己的需要进行二次开发。现在大部分自动化系统的硬件和软件不是由同一个厂商提供，软件部分与硬件发生分离，不同厂家的软件也需要实现互连，这样就为组态软件的发展提供了可以充分发挥作用的舞台。(2)构造信息平台生产实时数据库存储和检索是连续变化的过程数据，现在越来越多的用户通过实时数据库来分析生产情况、汇总和统计生产数据，作为指挥、决策的依据，如何使实时历史数据能够进入企业信息管理系统，是现代信息工厂迫在眉睫的需求。组态软件正向着生产制造和管理的信息系统方向发展，成为构造企业信息平台的承上启下重要组成部分。组态软件将成为中间件，因为它既能满足企业工艺、控制、生产制造需求，又能完成现场历史数据的记录、存储及为企业信息管理系统提供生产实时数据。(3)根据用户需求大规模定制如何站在客户的角度来设计软件是所有组态软件厂商都要面对的挑战，组态软件的专用系统所占比例日益提高。组态软件的灵活程度和使用效率是一对矛盾，虽然组态软件提供了很多灵活的技术手段，但是在多数情况下，用户只使用其中的一小部分，而使用方法的复杂化又给用户熟悉和掌握软件带来的很多不必要的麻烦。所以，个性化方案和服务在竞争中日益重要。随着现代工业“小批量、多品种”特征的形成，今后的组态软件将朝着针对特殊行业和生产过程的大规模定制方向发展。即用特殊定制的产品来代替标准化的产品。如力控针对电力输配电行业的特殊需求开发了“力控电力版”。(4)向更多的应用领域拓展和渗透目前的组态软件均产生于过程工业自动化，很多功能没有考虑其他应用领域的需求。例如:化验分析、虚拟仪器、测试、信号处理等。这些领域大量地使用实时数据处理软件，而且需要人机界面，但是由于现有组态软件为这些应用领域考虑得太少，不能充分满足系统的要求，因而目前这些领域仍然是专用软件占统治地位。组态软件应该更多地总结这些领域的需求，设计出符合应用要求的开发工具，更好地满足这些行业对软件的需求，进一步减少这些行业在自动测试、数据分析方面的软件成本，提高系统的开放程度。(5)嵌入式应用进一步发展在过去的十年间，工业PC及其相关的数据采集、监控系统硬件的销售额一直保持高额增长。工业PC的成长是因为软件开发工具丰富，比较容易上手，而用户接受工业PC的主要原因是一次性硬件成本得到了降低，但是后续的维护和升级费用明显高昂，经常带来一些间接损失。商品化嵌入式组态软件将有效地解决工业PC监控系统的工作效率、维护和升级等问题，彻底摆脱个人行为的束缚，使工业PC监控系统大踏步走入自动化系统高端市场。(6)未来技术走势一种称为“软总线”的技术将被广泛采用。在这种体系结构下，应用软件以中间件或插件的方式被“安装”在总线上，并支持热插拔和即插即用。这样做的优点是：所有插件遵从统一标准，插件的专用性强，每个插件开发人员之间不需要协调，一个插件出现故障不会影响其他插件的运行。XML技术将被组态软件厂商善加利用，来改变现有的体系结构，它的推广也将改变现有组态软件的某些使用模式，满足更为灵活的应用需求。运行时组态是组态软件新近提出的新的概念。运行时组态是在运行环境下对已有工程进行修改，添加新的功能。它不同于在线组态，在线组态是在工程运行的同时，进入组态环境，在组态环境中对工程进行修改。而运行时组态是在运行环境中直接修改工程。行业程师可以在组态环境下构建其应用领域所裔模件，然后让专业技术人员运用自己熟知的构件在运行时搭建自己的应用。这样就使组态软件形成三级应用模式:软件工程师—行业工程师—专业技术人员。软件工程师注重的是给行业工程师提供灵活的手段，行业工程师构件行业模件，专业技术人员构件最终的应用。运行时组态改变了已往必须进入复杂的组态环境修改工程应用的历史，给组态软件带来了新的活力，并预示着组态软件新的发展方向。1.3.4典型组态软件简介随着工业控制系统应用的深入，MIS(管理信息系统，ManagementInformationSystem)和CIMS(计算机集成制造系统，ComputerIntegratedManufacturingSystem)的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据，以便优化企业生产经营中的各个环节。19%年以后，组态软件在国内的应用逐渐得到了普及。下面是几种组态软件的介绍：①InTouch:Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新，并且InTouch提供了丰富的图库。但是，早期的InTouch软件采用DDE方式与驱动程序通信，性能较差，InTouch7.0版己经完全基于32位的Windows平台，并且提供了OPC支持。’②Fix:Intellution公司以Fix组态软件起家，1995年被爱默生收购，现在是爱默生集团的全资子公司，Fix6.x软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面，并提供完备的驱动程序。Intellution新的产品系列为iFIX，在iFIX中，Intellution提供了强大的组态功能，但新版本与以往的6.x版本并不完全兼容。原有的Script语言改为VBA(VisualBasicForApplication)，并且在内部集成了微软的VBA开发环境。在iFix中，Intellution的产品与Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。③WinCC:Simens的WinCC也是一套完备的组态开发环境，Simens提供类C语言的脚本，包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂，较难以掌握WinCC的应用。④组态王:组态王是国内第一家较有影响的组态软件开发公司。组态王提供了资源管理器式的操作主界面，并且提供了以汉字作为关键字的脚本语言支持。组态王也提供多种硬件驱动程序。⑤ForceControl(力控):北京三维力控公司的ForceControl（力控）也是国内较早就已经出现的组态软件之一。力控组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台，它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统来进行集成。其他常见的组态软件还有GE的Cimplicity，Rockwell的Rsview，Ni的oLokout，Pcsoft的Wizcon以及国内一些组态软件通态软件公司的Mcgs，也都各有特色。