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什么是组态？简单来说就是利用行业化的应用软件（监控组态和控制组态），对工程需求，进行软件和硬件方面的配置，使其符合用户的需求。 在使用工控软件中，我们经常提到组态一词，组态英文是“Configuration”,其意义究竟是什么呢？简单的讲，组态就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。 与硬件生产相对照，组态与组装类似。如要组装一台电脑，事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、CPU、显示器、硬盘、光驱等，我们的工作就是用这些部件拼凑成自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每个 “部件” 都很灵活，因为软部件都有内部属性，通过改变属性可以改变其规格（如大小、性状、颜色等）。 在组态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序（如使用BASIC,C,FORTRAN等）来实现的。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。对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成。 组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如dcs(集散控制系统)组态，plc（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。其实在其他行业也有组态的概念，人们只是不这么叫而已。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。组态形成的数据可视化只有其制造工具或其他专用工具才能识别。但是不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。组态工具的解释引擎，要根据这些组态结果实时运行。从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。 虽然说组态就是不需要编写程序就能完成特定的应用。但是为了提供一些灵活性，组态软件也提供了编程手段，一般都是内置编译系统，提供类BASIC语言，有的甚至支持VB。 组态软件的功能，现在的状况及将来的发展趋势。 1. 总的发展趋势 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。归根结底，应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。 未来的传感器、数据采集装置、控制器的智能化程度越来越高，实时数据浏览和管理的需求日益高涨，有的买主甚至要求在自己的办公室里监督定货的制造过程。有的装置直接内嵌“Web Server”，通过以太网就可以直接访问过程实时数据。即使这样，也不能认为不再需要组态软件了。 用户要求的多样化，决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户的所有要求，直接用户对监控系统人机界面的需求不可能固定为单一的模式，因此直接用户的监控系统是始终需要“组态”和“定制”的。这就导致组态软件不可能退出市场，因为需求是存在的。 类似opc这样的组织的出现，以及现场总线、尤其是工业以太网的快速发展，大大简化了异种设备间互连、开发I/O设备驱动软件的工作量。I/O驱动软件也逐渐会朝标准化的方向发展。 2. 组态软件功能的变迁 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。最早的组态软件用来支撑自动化系统的硬件。那时侯，硬件系统如果没有组态软件的支撑就很难发挥作用，甚至不能正常工作。现在的情况有了很大改观。一方面软件部分地与硬件发生分离，大部分自动化系统的硬件和软件现在不是由同一个厂商提供，这样就为自动化软件的发展提供了可以充分发挥作用的舞台。 实时数据库的作用将进一步加强。实时数据库存储和检索的是连续变化的过程数据，它的发展离不开高性能计算机和大容量硬盘，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。 在最终用户的眼里，组态软件在一个自动化系统中发挥的作用逐渐增大，甚至有的系统就根本不能缺少组态软件。这其中的主要原因是软件的功能强大，用户也存在普遍的需求，广大用户在厂家强大的宣传攻势面前逐渐认清了软件的价值所在。 3. 推动组态软件发展的动力 需求是推动其发展的第一动力，市场会逐步扩大。组态软件市场的崛起一方面为最终用户节省了系统投资，另外也为用户解决了实际问题。现在用户购买组态软件虽然也需要一定的投资，但是和以前相比，投资额得到了大大降低。使用组态软件，用户可以做到“花了少量的钱，办成了大事情”。 中国的现代化建设正处于上升期，新项目的上马、基础设施的改造大量需要组态软件，另一方面，传统产业的改造、原有系统的升级和扩容也需要组态软件的支撑。 社会信息化的加速是组态软件市场增长的强大推动力。随着经济发展水平的提升，信息化社会将为组态软件带来更多的市场机会。 4. 用户对组态软件的需求变化 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。这也是现在仍然有很多用户还在自己用VB编写自动化监控系统的主要原因。在有些应用领域，自动监控的目标及其特性比较单一（或可枚举，或可通过某种模板自主定义、添加、删除、编辑）且数量较多，用户希望自动生成大部分自动监控系统，例如在电梯自动监控、动力设备监控、铁路信号监控等应用系统。这种应用系统具有一些“傻瓜”型软件的特征，用户只需用组态软件做一些系统硬件及其参数的配置，就可以自动生成某种特定模式的自动监控系统，如果用户对自动生成的监控系统的图形界面不满意，还可以进行任意修改和编辑，这样既满足了用户对简便性的要求，又同时配备比较完善的编辑工具。 组态软件应该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（色谱仪、红外仪等，包括在线分析）、虚拟仪器（例如LabView的口号是The Software is the Instrument）、测试（如测井、机械性能试验、碰撞试验等的数据记录与回放等）、信号处理（如记录和显示轮船的航行数据：雷达信号、gps数据、舵角、风速等）。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。随着计算机技术的飞速发展，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。 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可以有效地解决工业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。 5. 影响组态软件发展的因素 软件质量是影响产品发展的主要因素。在竞争不断加剧的今天，企业规模、科研开发的投入量、质量体系建设情况等对组态软件的质量影响甚大。 6. 未来技术走势 很多新的技术将不断地被应用到组态软件当中，组态软件装机总量的提高会促进在某些专业领域专用版软件的诞生，市场被自动地细分了。为此，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。 7. 国际化及入世的影响 长期以来，中国的组态软件市场都是由国外的产品占主角，中国本土的组态软件进入国际市场还有很长的路要走，需要具有综合优势。中国的工程公司、自动化设备生产商在国际市场取得优势对组态软件进入国际市场也具有一定的推动作用。相信民族组态软件的崛起是迟早的事情。 与其他软件产品相比，云组态软件和IT类软件不同，有自己的特殊性，具有系统的概念，使用范围也不是很广，面临的国际竞争没有其他类似办公软件或操作系统那样激烈，因此中国的本土软件很容易崛起。但是毕竟我们是跟在国外产品的后面发展起来的，要想全面超过国外的竞争对手，就必须坚持走好自己的道路，尽量减少效仿，突出特色，以客户需求为中心，积极创新。只有这样，本土的软件才能够具有稳固的根基。 组态软件就是一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的通用层次的软件工具。 组态软件应该能支持各种工控设备和常用的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。 组态软件是一个用户能够快速建立自己的hmi的软件工具或开发环境。 工控软件系统主要特性？ 工业控制软件系统主要包括 系统软件、工控应用软件、应用软件开发环境三大部分。 工控软件系统应具有六大主要特性： （1）开放性 （2）实时性 （3）网络化集成化 （4）智能化 （5）人机界面更加友好化 （6）多任务性和多编程性 （现代控制和管理软件所面临的工业应用对象不再是单一任务或者线程，而是较为复杂的多任务系统，因此，如何有效地控制和管理这样的系统仍是当前工控软件主要研究对象。 为了适应这种要求，特别是底层的工控系统软件必须具有此特性，如多任务实时操作系统的研究和应用等） 组态软件的功能和特点？ 通用组态软件特点 （1）延续性扩展性（用户需求发生改变时，不需要作很多修改的就能方便地完成软件的更新和升级） （2） 封装性（易学易用） 通用组态软件作完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需要掌握太多的编程语言技术，就能完成一个复杂工程所要求的 所有功能。 （3） 通用性 每一个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备的I/O驱动程序、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。 （4）实时多任务 。（数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显示及人机对话、实时数据的存储、检索管理、实时通信等多个任务要在同一台计算机上同时运行） 组态软件的功能分析 （1）强大的画面显示组态功能 （2）良好的开放性 开放性是指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备，向上能与管理层通信，实现上位机和下位机的双向通信。 （3）丰富的功能模块 提供丰富的控制功能库，满足用户的测控要求和现场要求。利用各种功能模块，完成实时监控、产生功能报表、显示历史数据曲线、实时曲线、提供报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作。 系统即可适用于单机集中式控制，分布式控制，可以带远程通信能力的远程测控系统。 （4）强大的数据库 配有实时数据库 可存储各种数据 如模拟量、离散量、字符型，实现与外部设备的数据交换。 （5）可编程的命令语言 使用户可根据自己的需要编写程序，增强图形界面 （6）系统安全防范 对不同操作者，赋予不同的操作权限，保证整个系统安全可靠运行 （7）仿真功能 提供强大的仿真功能是系统并行设计，从而缩短开发周期 （8）组态软件的控制功能 组态软件的系统构成 1.组态软件的结构划分： （1）系统开发环境 自动化工程师为了实施项目指定的方案，通过一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统供系统运行环境时使用。 系统开发环境由若干个组态程序组成例如图形界面程序 实时数据库程序 设备通信程序 历史数据库程序 脚本程序等等。 制定方案—绘制运行时环境-与设备连接通信-测试-部署 （2）系统运行环境 在系统运行环境下，目标应用程序被装入计算机内存并投入实时运行，实时采集数据并且显示在系统中。 组态软件支持在线技术，即在不退出系统运行环境的情况下可以直接进入组态开发环境并修改组态，使修改后的组态直接生效。 2. 组态软件的成员构成： （1）应用程序管理器 应用程序管理器是提供应用程序的搜索、备份、解压缩、建立新应用等功能的专用管理工具 （2）图形界面开发程序 在图形编辑工具的支持下进行图形系统生成工作所依赖的开发环境 ，开发运行时环境的界面 数据的显示 等功能 。生成最终图形目标应用系统供图形运行环境运行时使用 （3）图形界面运行程序 在系统运行环境下 图形目标应用系统被图形界面运行程序装入计算机内存并投入实时运行。 （4）实时数据库系统组态程序 目前国内组态软件（亚控 、力控、紫金桥、易控）都有自己的独立的实时数据库组件，有些公司是先从实时数据库起家的，说明它在组态软件上的重要性。 （5）实时数据库系统运行程序 在系统运行环境下，目标实时数据库及其应用系统被实时数据库系统运行程序装入计算机内存并执行预定的各种数据计算、数据处理任务。历史数据的查询、检索、 报警的管理都是在实时数据库系统运行程序中完成的。 （6）I/O驱动程序 这个在组态软件中必不可少的的组成部分，用于和I/O设备通信，互相交换数据，DDE和OPC Client是两个通用的标准I/O驱动程序，用来和支持DDE标准和OPC标准的 I/O 设备通信。 （7）扩转可选组件： 1.通用数据库接口（ODBC）组态程序 2.通用数据库接口（ODBC）运行程序 3.策略（控制方案）编辑组态程序 4.策略运行程序 5.实用通信程序组件 |
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GMT+8, 2021-12-6 20:47
