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)軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協(xié)議，并且通常應提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能。其預設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)絡系統(tǒng)結合，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設備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。

　　對應于原有的hmi（人機接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件應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，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應用，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，構建一套最適合自己的應用系統(tǒng)。

　　

　　二、組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成

　　1、組態(tài)軟件的結構劃分：

　?。?）系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

　　自動化工程師為了實施項目指定的方案，通過一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標應用系統(tǒng)供系統(tǒng)運行環(huán)境時使用。

　　系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個組態(tài)程序組成例如圖形界面程序 實時數(shù)據(jù)庫程序 設備通信程序 歷史數(shù)據(jù)庫程序 腳本程序等等。

　　制定方案—繪制運行時環(huán)境-與設備連接通信-測試-部署

　?。?）系統(tǒng)運行環(huán)境

　　在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標應用程序被裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行，實時采集數(shù)據(jù)并且顯示在系統(tǒng)中。

　　組態(tài)軟件支持在線技術，即在不退出系統(tǒng)運行環(huán)境的情況下可以直接進入組態(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)軟件的成員構成：

　?。?）應用程序管理器

　　應用程序管理器是提供應用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應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行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境 ，開發(fā)運行時環(huán)境的界面 數(shù)據(jù)的顯示 等功能 。生成最終圖形目標應用系統(tǒng)供圖形運行環(huán)境運行時使用

　?。?）圖形界面運行程序

　　在系統(tǒng)運行環(huán)境下 圖形目標應用系統(tǒng)被圖形界面運行程序裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。

　?。?）實時數(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）都有自己的獨立的實時數(shù)據(jù)庫組件，有些公司是先從實時數(shù)據(jù)庫起家的，說明它在組態(tài)軟件上的重要性。

　　（5）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序

　　在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標實時數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)被實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務。歷史數(shù)據(jù)的查詢、檢索、

　　報警的管理都是在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序中完成的。

　?。?）I/O驅(qū)動程序

　　這個在組態(tài)軟件中必不可少的的組成部分，用于和I/O設備通信，互相交換數(shù)據(jù)，DDE和OPC Client是兩個通用的標準I/O驅(qū)動程序，用來和支持DDE標準和OPC標準的

　　I/O 設備通信。

　?。?）擴轉可選組件：

　　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）運行程序

　　3）策略（控制方案）編輯組態(tài)程序

　　4）策略運行程序

　　5）實用通信程序組件

　　

　　三、組態(tài)軟件特點

　　1、延續(xù)性擴展性（用戶需求發(fā)生改變時，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，就能完成一個復雜工程所要求的 所有功能。

　　3、通用性，每一個用戶根據(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)絡功能的工程，不受行業(yè)限制。

　　4、實時多任務（數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實現(xiàn)、圖形顯示及人機對話、實時數(shù)據(jù)的存儲、檢索管理、實時通信等多個任務要在同一臺計算機上同時運行）。

　　四、組態(tài)軟件功能

　　1、強大的畫面顯示組態(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)，支持多種硬件設備，向上能與管理層通信，實現(xiàn)上位機和下位機的雙向通信。

　　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，完成實時監(jiān)控、產(chǎn)生功能報表、顯示歷史數(shù)據(jù)曲線、實時曲線、提供報警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機界面，易于操作。

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

　　4、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、離散量、字符型，實現(xiàn)與外部設備的數(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，賦予不同的操作權限，保證整個系統(tǒng)安全可靠運行

　　7、仿真功能 提供強大的仿真功能是系統(tǒng)并行設計，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，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備和標準通信協(xié)議，通常情況下應提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡功能，他還是一個是用戶能快速建立自己的HIMI軟件工具或開發(fā)環(huán)境，工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫HIMI應用在組態(tài)出現(xiàn)之前，這種方式開發(fā)時間長，效率低，可靠性也差，組態(tài)出現(xiàn)后，用戶可以利用組態(tài)軟件的功能構建一套適合自己的應用系統(tǒng)。隨著科技的進步，組態(tài)也快速發(fā)展著，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、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)，支持多種硬件設備，組態(tài)的開放性是衡量其的重要指標。具備強大的數(shù)據(jù)庫，真正實現(xiàn)與外部設備的數(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，利用對應的版塊功能，完成實時監(jiān)控能功能，使系統(tǒng)具有良好的人機界面且易于操作。

　　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。在有些應用領域，自動監(jiān)控的目標及其特性比較單一（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、動力設備監(jiān)控、鐵路信號監(jiān)控等應用系統(tǒng)。這種應用系統(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，又同時配備比較完善的編輯工具。

　　組態(tài)軟件應該向更多的應用領域拓展和滲透。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用領域的需求。例如：化驗分析（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、機械性能試驗、碰撞試驗等的數(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)：雷達信號、gps數(shù)據(jù)、舵角、風速等）。這些領域大量地使用實時數(shù)據(jù)處理軟件，而且需要人機界面，但是由于現(xiàn)有組態(tài)軟件為這些應用領域考慮得太少，不能充分滿足系統(tǒng)的要求，因而目前這些領域仍然是專用軟件占統(tǒng)治地位。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，組態(tài)軟件應該更多地總結這些領域的需求，設計出符合應用要求的開發(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。

　　嵌入式應用進一步發(fā)展，在過去的十年間，工業(yè)PC及其相關的數(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的成長是因為軟件開發(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)的維護和升級費用明顯高昂，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、維護和升級等問題，徹底擺脫個人行為的束縛，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)量體系建設情況等對組態(tài)軟件的質(zhì)量影響甚大。

　　八、未來技術走勢

　　很多新的技術將不斷地被應用到組態(tài)軟件當中，組態(tài)軟件裝機總量的提高會促進在某些專業(yè)領域?qū)Ｓ冒孳浖恼Q生，市場被自動地細分了。為此，一種稱為“軟總線”的技術將被廣泛采用。在這種體系結構下，應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)點是：所有插件遵從統(tǒng)一標準，插件的專用性強，每個插件開發(fā)人員之間不需要協(xié)調(diào)，一個插件出現(xiàn)故障不會影響其他插件的運行。XML技術將被組態(tài)軟件廠商善加利用，來改變現(xiàn)有的體系結構，它的推廣也將改變現(xiàn)有組態(tài)軟件的某些使用模式，滿足更為靈活的應用需求。