【正文】 Instruments 美國 紫金橋 Real 紫金橋軟件 中國 組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢在組態(tài)軟件賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面的，也有商業(yè)層面的，但工業(yè)方面的需求是決定性的。工業(yè)的不斷發(fā)展，帶來了對組態(tài)軟件需求的提升；也決定了組態(tài)軟件將由過去單純的組態(tài)監(jiān)控功能，向著更高和更廣的層面發(fā)展。未來，組態(tài)軟件的發(fā)展將主要表現(xiàn)為如下一些特征：（1）軟件的開放性技術(shù)組態(tài)軟件正逐漸成為協(xié)作生產(chǎn)制造過程中不同階段的核心系統(tǒng)，組態(tài)軟件作為全廠范圍內(nèi)信息收集和集成的工具，這就要求組態(tài)軟件大量采用“標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)” 。組態(tài)軟件逐漸演變?yōu)檐浖脚_，在軟件功能不能滿足用戶特殊需要時，用戶可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行二次開發(fā)。組態(tài)軟件采用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)還便于將局部的功能進(jìn)行互連，甚至不同組態(tài)軟件間也能相互復(fù)用。（2）構(gòu)造全廠信息平臺如何使實(shí)時歷史數(shù)據(jù)能夠進(jìn)入企業(yè)信息管理系統(tǒng)，是現(xiàn)代信息工廠迫在眉睫的需求。隨著大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)的日益成熟，全球主要的自動化廠商已經(jīng)開發(fā)了相關(guān)平臺，使組態(tài)軟件向著生產(chǎn)制造和管理信息系統(tǒng)的方向發(fā)展。組態(tài)軟件已經(jīng)成為構(gòu)造全廠信息平臺的承上啟下的重要組成部分。在未來企業(yè)的信化進(jìn)程中，組態(tài)軟件將成為中間件。（3）瘦客戶技術(shù)組態(tài)軟件正在從單機(jī)向客戶服務(wù)器方向發(fā)展，使得通過 Inter 觀察和控制生產(chǎn)過程的需求成為可能并且急劇增長。瘦客戶技術(shù)使得用戶可以在企業(yè)的任何地方都可以方便的獲取信息。而且，在企業(yè)人才和資源比較缺乏的情況下，使用瘦客戶技術(shù)只需要對服務(wù)器端進(jìn)行維護(hù)升級，可以使系統(tǒng)安裝和維護(hù)費(fèi)用大幅度降低。（4）兼容多種操作平臺預(yù)裝了 WinCE 的平板電腦在價格上、功能上、可靠性上都要比傳統(tǒng)的工控機(jī)現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，尤其在一些控制要求相對簡單且需要人機(jī)界面的場合，平板電腦大有取代工控機(jī)的趨勢。目前的嵌入式開發(fā)主要是基于 DOS 和各種實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)，大多應(yīng)用在一些場合特殊的設(shè)備上，隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，對這些特殊設(shè)備的控制也提出了更多的要求。因此，為嵌入式系統(tǒng)量身定制微型化的人機(jī)界面軟件時組態(tài)軟件新的發(fā)展方向。（5）軟硬件整體解決方案“一站式購買”是現(xiàn)在一種比較成功的商業(yè)模式。在工控行業(yè)就是軟硬件整體解決方案。西門子、GE、Rockwell 是傳統(tǒng)的 PLC 提供商，但短短幾年時間，他們都在 HMI 市場獲得巨大成功，像西門子的 WinCC 更是超越眾多老牌的產(chǎn)品成為世界第二。Wonderware 在被英國 Invensys 并購，Intellution 在被愛默生電氣并購，這都是軟硬件整體解決方案的最好例證。因此，組態(tài)軟件廠商與硬件廠商合作，為用戶提供軟硬件整體解決方案將是未來組態(tài)軟件發(fā)展的趨勢之一。（6）大規(guī)模定制全球組態(tài)軟件廠商大多基于微軟的 Windows 平臺形成巨大的差距，不可能產(chǎn)生壟斷性的核心技術(shù)，技術(shù)也類似，產(chǎn)品功能上難以即決定性的技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)難以建立。因此，個性化方案和服務(wù)在競爭中日益重要。隨著現(xiàn)代工業(yè)“小批量、多品種”特征的形成，今后的組態(tài)軟件將朝著針對特殊行業(yè)和生產(chǎn)過程的大規(guī)模定制方向發(fā)展。即用特殊定制的產(chǎn)品來代替標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品。（7）以客戶為導(dǎo)向的軟件設(shè)計如何站在客戶的角度來設(shè)計軟件是所有組態(tài)軟件廠商都應(yīng)面對的挑戰(zhàn)，組態(tài)軟件涉及從控制、人機(jī)界面到生產(chǎn)管理的多個層次，相應(yīng)存在著多個模塊，既能保證不同模塊的一致性，又能有效的減少用戶學(xué)習(xí)的時間。相同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)便于更好的集成，具有更好的兼容性。（8）成為全球供應(yīng)商WTO 將給國內(nèi)的自動化廠商帶來深刻的影響，一方面國門對外打開，另一方面，國外的市場對國內(nèi)的自動化廠商也已打開。因?yàn)槟壳爸袊氖袌龇蓊~只占全球的3%，所以成為全球組態(tài)軟件供應(yīng)商對于國內(nèi)組態(tài)軟件公司的發(fā)展至關(guān)重要。另外，國內(nèi)越來越多的系統(tǒng)集成商和設(shè)備制造商在未來可能成為世界級的公司，他們的產(chǎn)品向全球銷售時，他們更需要世界級的軟件廠商向他們提供產(chǎn)品和服務(wù)，這對國內(nèi)的組態(tài)軟件生產(chǎn)商是一個很好的發(fā)展機(jī)遇。 組態(tài)王的特點(diǎn)組態(tài)王軟件是在流行的 PC 機(jī)上建立工業(yè)控制對象人機(jī)接口的一種智能軟件包，它以 WINDOWS 中文操作系統(tǒng)作為其操作平臺，充分利用了 WINDOWS 圖形功能完備，界面一致性好，易學(xué)易用的特點(diǎn)。它使采用 PC 機(jī)開發(fā)的系統(tǒng)工程比以往專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，大大減少了工控軟件開發(fā)者的重復(fù)性工作，并可運(yùn)用 PC 機(jī)豐富的軟件資源進(jìn)行二次開發(fā)。組態(tài)王完全基于網(wǎng)絡(luò)的概念，支持真正客戶——服務(wù)器模式和 Inter/Intra瀏覽技術(shù)，并且是一種可伸縮的柔性結(jié)構(gòu)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小，可以將不同站點(diǎn)設(shè)計成 I/O 服務(wù)器、報警服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、登錄服務(wù)器、校時服務(wù)器、客戶機(jī)等，在系統(tǒng)擴(kuò)展和變化時，有著極大的靈活性。組態(tài)王設(shè)計成冗余結(jié)構(gòu)，在五個層面上提供了冗余：I/O 通道冗余、雙設(shè)備冗余、雙網(wǎng)冗余、雙機(jī)冗余、雙系統(tǒng)冗余。組態(tài)王設(shè)計成一個完全意義上的軟件平臺，允許用戶進(jìn)行功能擴(kuò)展和發(fā)揮，它是一個 ActiveX 容器，無須編程即可將第三方控件直接連入組態(tài)王中；組態(tài)王不僅是 OPC 客戶，還是 OPC 服務(wù)器，可向任意支持 OPC 客戶的軟件提供數(shù)據(jù)；組態(tài)王中的報警信息可直接輸出到帶 ODBC 接口的數(shù)據(jù)庫中，像 Access，SQLServer 等；并且還提供了一套動態(tài)連接庫，允許用戶用 VB， VC 直接訪問組態(tài)王的數(shù)據(jù)庫，構(gòu)筑功能更加強(qiáng)大的工控系統(tǒng)。組態(tài)王設(shè)計了報表系統(tǒng)和圖庫系統(tǒng)?？膳c Excel 相媲美的內(nèi)嵌式報表，功能強(qiáng)大，使用方便；所有圖庫全部更新，具有動態(tài)改變圖形外觀的動畫精靈；圖形系統(tǒng)增加了無限色和過過渡色；通訊系統(tǒng)中增加在線連接、故障診斷、遠(yuǎn)程撥號以及許多實(shí)用的輔助工具。組態(tài)王已達(dá)到或超過國外高檔進(jìn)口軟件幾乎所有的功能，而且在許多方面更加適合中國用戶的特點(diǎn)和需求。如累計算法、多段線性化、內(nèi)嵌式報表、遠(yuǎn)程撥號、動畫連接向?qū)?、特殊動畫效果等?組態(tài)王的主要功能基本的人機(jī)界面功能組態(tài)王作為一種應(yīng)用軟件，有很好的人機(jī)界面，為用戶提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計的工具，便利的集成開發(fā)環(huán)境。強(qiáng)大的通訊功能組態(tài)王把每一臺與之通訊的設(shè)備看作是外部設(shè)備，目前能連接 PLC,智能儀表、板卡、模塊、變頻器等幾百種外部設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的通訊，組態(tài)王內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動作為組態(tài)王與外部設(shè)備的通訊接口。如圖 31 所示，在運(yùn)行期間，組態(tài)王就可以通過驅(qū)動接口和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)指令。動畫顯示線程數(shù)據(jù)采集線程歷史記錄線程其他線程設(shè)備驅(qū)動 甲設(shè)備驅(qū)動 乙設(shè)備驅(qū)動 丙設(shè)備驅(qū)動 丁組態(tài)王 COM 組件計算機(jī)模塊PLC 智能儀表其他設(shè)備外部設(shè)備 圖 31 通信結(jié)構(gòu)圖組態(tài)王的大部分驅(qū)動程序采用組件（COM）技術(shù)，這種方式使驅(qū)動和組態(tài)王構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)，既保證了運(yùn)行系統(tǒng)的高效率，也使系統(tǒng)有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。組態(tài)王與 I/O 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換采用以下五種方式：串行通訊方式、DDE 方式、板卡方式、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式、人機(jī)接口卡方式。1）串行通訊方式這是組態(tài)王與 I/O 設(shè)備之間最常用的一種數(shù)據(jù)交換方式。串行通訊方式使用“組態(tài)王計算機(jī)”的串口，I/O 設(shè)備通過 RS232 串行通訊電纜連接到 “組態(tài)王計算機(jī)”的串口?？赡芡瑫r與多個 I/O 設(shè)備通訊。組態(tài)王最多可與 32 個串口設(shè)備相連。2）DDE 方式DDE(動態(tài)數(shù)據(jù)交換 )是 Windows 的一個標(biāo)準(zhǔn)的傳輸協(xié)議。通過 DDE 方式任何I/O 設(shè)備都可以與“組態(tài)王計算機(jī)”進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在此方式下，DDE 服務(wù)程序可以采用自己方式與 I/O 設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，DDE 服務(wù)程序與 “組態(tài)王”采用標(biāo)準(zhǔn)DDE 協(xié)議進(jìn)行通訊。3）板卡方式板卡類設(shè)備直接插在“組態(tài)王計算機(jī)”的擴(kuò)展槽內(nèi)， “組態(tài)王計算機(jī)”通過訪問板卡的 I/O 地址直接與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)方式I/O 設(shè)備作為一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與“組態(tài)王計算機(jī)”進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。I/O 設(shè)備與“組態(tài)王計算機(jī)”之間通過 TCP/IP 的網(wǎng)絡(luò)連接。采用此方式的 I/O 設(shè)備多數(shù)為其它計算機(jī)。5）人機(jī)接口卡方式一些廠家的可編程控制器（PLC）在與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時，要求在計算機(jī)中安裝一個特殊的人機(jī)接口的板卡，板卡與可編程控制器（PLC）之間采用專門的通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。 “組態(tài)王計算機(jī)”通過人機(jī)接口卡實(shí)現(xiàn)與 I/O 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。人機(jī)接口卡和連接電纜由 PLC 生產(chǎn)廠家提供。使用人機(jī)接口卡可以與一個 PLC連接，也可以與一個 PLC 的網(wǎng)絡(luò)連接。此外，組態(tài)王還提供驅(qū)動程序開發(fā)軟件包，用戶可使用此軟件包編制自己系統(tǒng)所需的驅(qū)動程序。高效的數(shù)據(jù)采集組態(tài)王對通訊程序做了多種優(yōu)化處理，盡量使通訊瓶頸對系統(tǒng)的影響最小，同時保證數(shù)據(jù)傳遞的及時和準(zhǔn)確。其優(yōu)化措施包括：1）需求驅(qū)動的通訊方式組態(tài)王對全部通訊過程采取動態(tài)管理的方法，只有在數(shù)據(jù)被上位機(jī)需要時進(jìn)行采集。對于那些不需要更新的數(shù)據(jù)則盡可能減少通訊，大大緩解速率慢的矛盾。2）需求合并組態(tài)王把對一個設(shè)備的多種請求(動畫顯示、歷史數(shù)據(jù)記錄、報表生成等)盡可能的合并，一次采集將滿足多個功能模塊的需求。3）打包處理大多數(shù)的下位機(jī)都支持多個數(shù)據(jù)一次采集完成組態(tài)王充分利用了這個特性，對于提供這種通訊功能的下位機(jī)，組態(tài)王將盡可能地把需要采集的變量進(jìn)行優(yōu)化組合，在一次采集過程中得到大量有效數(shù)據(jù)，有效減少了通訊的次數(shù)。故障診斷與恢復(fù)在工業(yè)現(xiàn)場中，由于通訊故障而引起的損失可能是非常巨大的，為了將這種損失降為最小，組態(tài)王精心優(yōu)化了通訊故障的診斷機(jī)制，可以在極短的時間（12 個采樣周期）內(nèi)報告故障的發(fā)生，并診斷出出現(xiàn)故障的下位機(jī)，非常有助于現(xiàn)場工程師及時排除險情。組態(tài)王的自動恢復(fù)功能是指：當(dāng)下位機(jī)被更換或恢復(fù)運(yùn)行后，不需要現(xiàn)場工程師對軟件系統(tǒng)作任何干預(yù)，組態(tài)王通過短時間的嘗試后，可以自動恢復(fù)與下位機(jī)的通訊。自動恢復(fù)功能對于保障系統(tǒng)可靠運(yùn)行是非常必要的。當(dāng)一臺下位機(jī)發(fā)生故障時，組態(tài)王會自動優(yōu)化通訊鏈，使與其下位機(jī)之間的通訊不受影響，保證了通訊的高效率。先進(jìn)的報警和事件管理完善的“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”應(yīng)當(dāng)能檢測到非正常狀態(tài)的發(fā)生，并將報警信息按照正確的順序登錄到數(shù)據(jù)庫，并且不能丟失任何數(shù)據(jù)，以便事后對它進(jìn)行分析。組態(tài)王是通過報警和事件這兩種情形通知操作人員過程的活動情況。組態(tài)王的事件驅(qū)動的報警方式和緊湊高效的結(jié)構(gòu)使得報警信息可以被完整地記錄，即使突然發(fā)生大量的報警也不會遺漏。報警是過程狀態(tài)出現(xiàn)問題時發(fā)生的警告，同時要求操作人員做出響應(yīng)。組態(tài)王報警系統(tǒng)具有方便、靈活、可靠、易于擴(kuò)展的特點(diǎn)，提供多種報警管理功能，包括:基于事件的報警、報警分組管理、報警優(yōu)先級、報警過濾、新增死區(qū)和延時概念等功能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的過程報警管理。廣泛的數(shù)據(jù)獲取處處理一般地，工業(yè)現(xiàn)場的設(shè)備構(gòu)成的控制網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)完成自動控制的功能，保證工廠的運(yùn)行，但它難于讓工廠操作和管理人員看到生產(chǎn)過程的實(shí)際運(yùn)行狀況。組態(tài)王能夠?qū)?shù)據(jù)從不同的數(shù)據(jù)源取過來，并直觀、形象地顯示出來，供操作和管理人員操作和分析。在組態(tài)王的開放結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)可以與廣泛的數(shù)據(jù)源交換數(shù)據(jù)，如 I/O 驅(qū)動程序、ODBC 數(shù)據(jù)庫、OPC 服務(wù)器、動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE ） ，ActiveX 控件等，同時可以將數(shù)據(jù)以趨勢、報表等形式顯示出來。強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)和冗余功能組態(tài)王基于網(wǎng)絡(luò)的概念，可運(yùn)行在基于 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機(jī)以及更高層次的廠級連網(wǎng)。另外，隨著網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的無限蔓延，組態(tài)王每一臺數(shù)據(jù)采集站從工業(yè)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)，可以被網(wǎng)絡(luò)上的所有其他站點(diǎn)訪問，使數(shù)據(jù)在任何時間、任何地點(diǎn)暢通無阻。同時支持分布式網(wǎng)絡(luò)報警、分布式歷史數(shù)據(jù)庫等，功能強(qiáng)大，穩(wěn)定可靠。組態(tài)王的網(wǎng)絡(luò)是一種基于分布式處理的柔性結(jié)構(gòu)。在一個分布的系統(tǒng)上，可以將整個應(yīng)用程序分配給多個服務(wù)器，可以提高項(xiàng)目的整體容量并改善系統(tǒng)的性育旨。在單主機(jī)、單網(wǎng)絡(luò)或單設(shè)備系統(tǒng)中，機(jī)器或設(shè)備出現(xiàn)檢修或故障時，整個系統(tǒng)都將停止運(yùn)行，給生產(chǎn)造成損失。組態(tài)王充分考慮到現(xiàn)場的各種需要，提供多重冗余手段，用戶可自由選擇多重冗余方式來構(gòu)造自己的可靠系統(tǒng)。組態(tài)王提供五種冗余方式：I/O 通訊冗余、I/O 設(shè)備冗余、計算機(jī)冗余、系統(tǒng)冗余和網(wǎng)絡(luò)冗余。1）I/O 通訊冗余I/O 通訊冗余是指控制系統(tǒng)中主機(jī)與外部設(shè)備之間建立兩條連接通道。在單通道系統(tǒng)中，外部設(shè)備與主機(jī)之間的通訊線路一旦出現(xiàn)故障，將中斷數(shù)據(jù)采集。采用 I/O通訊冗余后，系統(tǒng)中主機(jī)與外部設(shè)備之間有兩條物理通道，通訊時，若主通道出現(xiàn)故障，從通道將連通，保證了數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和完整性。正常工作時僅使用主通道與外部設(shè)備通訊，這樣可以減少外部設(shè)備的通訊負(fù)擔(dān)。當(dāng)主通道通訊出現(xiàn)為斷時，組態(tài)王會自動切換到從通道工作，當(dāng)主通道恢復(fù)通訊時，組態(tài)王又自動切換到主通道，從通道將自動停止通訊，系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)。2）I/O 設(shè)備冗余I/O 設(shè)備冗余是指控制系統(tǒng)中有兩臺冗余的外部設(shè)備，在單設(shè)備系統(tǒng)中，外部設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，將中斷數(shù)據(jù)采集。采用 I/O 設(shè)備冗余，主機(jī)可以同時對兩臺外部設(shè)備進(jìn)行控制。通訊時，若主設(shè)備出現(xiàn)故障，從設(shè)備將繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性和完整性。正常工作時主設(shè)備采集數(shù)并將數(shù)據(jù)傳給組態(tài)王，進(jìn)行正常通訊。 當(dāng)主設(shè)備廠通訊出現(xiàn)中斷時，作為冗余的從設(shè)備將自動啟運(yùn)，與組態(tài)王進(jìn)行通訊。當(dāng)主設(shè)備恢復(fù)通訊時，從設(shè)備將自動停止通訊，將通訊的主動權(quán)交給主設(shè)備，系統(tǒng)恢復(fù)正常狀態(tài)。3）計算機(jī)冗余計算機(jī)冗余是指控制系統(tǒng)中監(jiān)控主機(jī)的冗余，是為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行而增加的功能。在單一主機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)主機(jī)需要檢修或出現(xiàn)