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(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)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(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(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。

　　對(duì)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(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：

　　（1）系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

　　自動(dòng)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(cè)試-部署

　　（2）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

　　（2）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

　　（3）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。

　　（4）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。

　　（5）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(dòng)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(dòng)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。

　　（7）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(jí)）

　　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(duì)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(dòng)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(dòng)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(duì)話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索管理、實(shí)時(shí)通信等多個(gè)任務(wù)要在同一臺(tái)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(cè)控要求和現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(chǔ)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(duì)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(cè)控要求和現(xiàn)場(chǎng)要求，利用對(duì)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(duì)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(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(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的主要原因。在有些應(yīng)用領(lǐng)域，自動(dòng)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(dòng)生成大部分自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，例如在電梯自動(dòng)監(jiān)控、動(dòng)力設(shè)備監(jiān)控、鐵路信號(hào)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(dòng)生成某種特定模式的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，如果用戶對(duì)自動(dòng)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(duì)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(dòng)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(hào)是The Software is the Instrument）、測(cè)試（如測(cè)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(hào)處理（如記錄和顯示輪船的航行數(shù)據(jù)：雷達(dá)信號(hào)、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(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(jí)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(jí)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(dòng)化系統(tǒng)高端市場(chǎng)。

　　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(jìng)爭(zhēng)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(duì)組態(tài)軟件的質(zhì)量影響甚大。

　　八、未來技術(shù)走勢(shì)

　　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(huì)促進(jìn)在某些專業(yè)領(lǐng)域?qū)Ｓ冒孳浖恼Q生，市場(chǎng)被自動(dòng)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(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。