組態(tài)軟件的特點和應(yīng)用

　　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現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O產(chǎn)品，與高可靠的工控計算機和網(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，進行系統(tǒng)集成。

　　隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、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（人機接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個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)。

　　組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。人機界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。其實在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，人們只是不這么叫而已。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)只有其制造工具或其他專用工具才能識別。但是不同之處在于，工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實時監(jiān)控的。組態(tài)工具的解釋引擎，要根據(jù)這些組態(tài)結(jié)果實時運行。從表面上看，組態(tài)工具的運行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。

　　雖然說組態(tài)就是不需要編寫程序就能完成特定的應(yīng)用。但是為了提供一些靈活性，組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類BASIC語言，有的甚至支持VB。

　　組態(tài)軟件組主要包括人機界面軟件（HMI）、基于PC的控制軟件以及生產(chǎn)執(zhí)行管理軟件。

　　（1）強大的界面顯示組態(tài)功能。目前，工控組態(tài)軟件大都運行于Windows環(huán)境下，充分利用Windows的圖形功能完善界面美觀的特點，可視化的m風(fēng)格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進人開發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時間。豐富的圖形控制和工況圖庫，既提供所需的組件，又是界面制作向?qū)?。提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，從而將開發(fā)人員從繁重的界面設(shè)計中解放出來，豐富的動畫連接方式，如隱含、閃爍、移動等等，使界面生動、直觀。

　　（2）良好的開放性。社會化的大生產(chǎn)，使得系統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬仵不可能出自一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點之一。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)計。開放性是衡量一個組態(tài)軟件好壞的重要指標(biāo)。組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，實現(xiàn)上位機與下位機的雙向通信。

　?。?）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，完成實時監(jiān)控 產(chǎn)生功能報表示歷史曲線、實時曲線、提俠報警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機界面，易于操作，系統(tǒng)既叫適用于單機集中式控制、DCS分布式控制，也可以是遠(yuǎn)程能力的遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)．

　?。?）強大的數(shù)據(jù)庫。配有實時數(shù)據(jù)庫，可存儲各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散童、字符型等，實現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。

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

　?。?）周密的系統(tǒng)安全防范，對不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)眼，保證整個系統(tǒng)的安全可靠運行。

　?。?）仿真功能．提供強大的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計，從而縮短開發(fā)周期。

　　（1）延續(xù)性和可擴充性，用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改即可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)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，用戶不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能；

　?。?）通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（plc、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I／O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、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。

　　只要同時涉及實時數(shù)據(jù)通訊（無論是雙向還是單向）、實時動態(tài)圖形界面顯示、必要的數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲及顯示，就存在對組態(tài)軟件的潛在需求。除了大家熟知的工業(yè)自動化領(lǐng)域，近幾年以下領(lǐng)域已經(jīng)成為監(jiān)控組態(tài)軟件的新增長點：設(shè)備管理或資產(chǎn)管理（PAM，Plant Asset Management）。此類軟件的代表是艾默生公司的設(shè)備管理軟件AMS。據(jù)ARC機構(gòu)預(yù)測，到2009年全球PAM的業(yè)務(wù)量將達到19億美元。PAM所包含的范圍很廣，其共同點是實時采集設(shè)備的運行狀態(tài)，累積設(shè)備的各種參數(shù)（如運行時間、檢修次數(shù)、負(fù)荷曲線等），及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患、預(yù)測設(shè)備壽命，提供設(shè)備檢修建議，對設(shè)備進行實時綜合診斷。

　　先進控制或優(yōu)化控制系統(tǒng)。在工業(yè)自動化系統(tǒng)獲得普及以后，為提高控制質(zhì)量和控制精度，很多用戶開始引進先進控制或優(yōu)化控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括自適應(yīng)控制、（多變量）預(yù)估控制、無模型控制器、魯棒控制、智能控制（專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）、其他依據(jù)新控制理論而編寫的控制軟件等。這些控制軟件的常項是控制算法，使用監(jiān)控組態(tài)軟件主要解決控制軟件的人機界面、與控制設(shè)備的實時數(shù)據(jù)通訊等問題。

　　工業(yè)仿真系統(tǒng)。仿真軟件為用戶操作模擬對象提供了與實物幾乎相同的環(huán)境。仿真軟件不但節(jié)省了巨大的培訓(xùn)成本開銷，還提供了實物系統(tǒng)所不具備的智能特性。仿真系統(tǒng)的開發(fā)商專長于仿真模塊的算法，在實時動態(tài)圖形顯示、實時數(shù)據(jù)通訊方面不一定有優(yōu)勢，力控®；監(jiān)控組態(tài)軟件與仿真軟件間通過高速數(shù)據(jù)接口聯(lián)為一體，在教學(xué)、科研仿真應(yīng)用中應(yīng)用越來越廣泛。

　　電網(wǎng)系統(tǒng)信息化建設(shè)。電力自動化是監(jiān)控組態(tài)軟件的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，電力是國家的基礎(chǔ)行業(yè)，其信息化建設(shè)是多層次的，由此決定了對組態(tài)軟件的多層次需求。智能建筑：物業(yè)管理的主要需求是能源管理（節(jié)能）和安全管理，這一管理模式要求建筑物智能設(shè)備必須聯(lián)網(wǎng)，首先有效地解決信息孤島問題，減少人力消耗，提高應(yīng)急反應(yīng)速度和設(shè)備預(yù)期壽命，智能建筑行業(yè)在能源計量、變配電、安防&；門禁、消防系統(tǒng)系統(tǒng)聯(lián)入IBMS服務(wù)器方面需求旺盛。

　　公共安全監(jiān)控與管理：公共安全的隱患可造成突發(fā)事件應(yīng)急失當(dāng)，容易造成城市公共設(shè)施癱瘓、人員群死群傷等惡性災(zāi)難。

　　公共安全監(jiān)控包括： 人防（車站、廣場）等市政工程有毒氣體濃度監(jiān)控及火災(zāi)報警。水文監(jiān)測：包括水位、雨量、閘位、大壩的實時監(jiān)控。

　　重大建筑物（如橋梁等）健康狀態(tài)監(jiān)控：及時發(fā)現(xiàn)隱患，預(yù)報事故的發(fā)生。

　　機房動力環(huán)境監(jiān)控：在電信、鐵路、銀行、證券、海關(guān)等行業(yè)以及國家重要的機關(guān)部門，計算機服務(wù)器的正常工作是業(yè)務(wù)和行政正常進行的必要條件，因此存放計算機服務(wù)器的機房重地已經(jīng)成為監(jiān)控的重點，監(jiān)控的內(nèi)容包括：UPS工作參數(shù)及狀態(tài)、電池組的工作參數(shù)及狀態(tài)、空調(diào)機組的運行狀態(tài)及參數(shù)、漏水監(jiān)測、發(fā)電機組監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、環(huán)境可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測、門禁系統(tǒng)監(jiān)測等。城市危險源實時監(jiān)測：對存放危險源的場所、危險源行蹤的監(jiān)測。避免放射性物質(zhì)和劇毒物質(zhì)失控地流通。 國土資源立體污染監(jiān)控：對土壤、大氣中與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的污染物含量進行實時監(jiān)測，建立立體式實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。城市管網(wǎng)系統(tǒng)實時監(jiān)控及調(diào)度：包括供水管網(wǎng)、燃?xì)夤芫W(wǎng)、供熱管網(wǎng)等的監(jiān)控。