组态软件.docx

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组态软件

组态软件，又称组态监控软件系统软件。

译自英文SCADA,即SupervisoryControlandDataAcquisition（数据采集与监视控制）。

它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。

它们处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。

组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统（RTUSystem,RemoteTerminalUnit）。

目录

特点

国外进口品牌组态软件

国内品牌组态软件

组态软件特点

组态软件的功能

监控组态软件2008年最新发展及趋势

1.一、背景

2.二、监控组态软件的最新发展情况

3.三、与组态软件密切相关情况

特点

国外进口品牌组态软件

国内品牌组态软件

组态软件特点

组态软件的功能

监控组态软件2008年最新发展及趋势

1.一、背景

2.二、监控组态软件的最新发展情况

3.三、与组态软件密切相关情况

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特点

　　组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。

“组态（Configure）”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。

它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。

“监控（SupervisoryControl）”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理　

　　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。

在其他行业也有组态的概念，如AutoCAD，PhotoShop等。

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。

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。

工控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，有的支持VB，现在有的组态软件甚至支持C#高级语言。

　　组态软件大都支持各种主流工控设备和标准通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。

对应于原有的HMI（人机接口软件，HumanMachineInterface）的概念，组态软件还是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或开发环境。

在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。

组态软件的出现使用户可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。

随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容监控组态软件将会不断被赋予新的内容。

国外进口品牌组态软件

　　国外组态软件：

　　1、InTouch：

Wonderware（万维公司）是Invensysplc“生产管理”部的一个运营单位，是全球工业自动化软件的领先供应商。

　　Wonderware的InTouch软件是最早进入我国的组态软件。

在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新，并且InTouch提供了丰富的图库。

但是，早期的InTouch软件采用DDE方式与驱动程序通信，性能较差，最新的InTouch7.0版已经完全基于32位的Windows平台，并且提供了OPC支持。

　　2、IFix：

GEFanuc智能设备公司由美国通用电气公司（GE）和日本Fanuc公司合资组建，提供自动化硬件和软件解决方案，帮助用户降低成本，提高效率并增强其盈利能力。

　　Intellution公司以Fix组态软件起家，1995年被爱默生收购，现在是爱默生集团的全资子公司，Fix6.x软件提供工控人员熟悉的概念和操作界面，并提供完备的驱动程序（需单独购买）。

上世纪90年代末，Intellution公司重新开发内核，并将重新开发新的产品系列命名为iFiX。

在iFiX中，Intellution提供了强大的组态功能，将FIX原有的Script语言改为VBA（VisualBasicForApplication），并且在内部集成了微软的VBA开发环境。

为了解决兼容问题，iFIX里面提供了程序叫FIXDesktop，可以直接在FIXDesktop中运行FIX程序。

Intellution的产品与Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。

Intellution也是OPC（OLEforProcessControl）组织的发起成员之一。

iFiX的OPC组件和驱动程序同样需要单独购买。

　　2002年，GEFanuc公司又从爱默生集团手中，将intellution公司收购。

　　2009年12月11日，通用电气公司（纽约证券交易所：

GE）和FANUC公司宣布，两家公司完成了GEFanuc自动化公司合资公司的解散协议。

根据该协议，合资公司业务将按照其起初来源和比例各自归还给其母公司，该协议并使股东双方得以将重点放在其各自现有业务，谋求在其各自专长的核心业内的发展。

目前，iFIX等原intellution公司产品均归GE智能平台（GE-IP）.

　　3、Citech：

悉雅特集团（Citect）是世界领先的提供工业自动化系统、设施自动化系统、实时智能信息和新一代MES的独立供应商。

　　CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。

Citech具有简洁的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序员，而不是工控用户。

Citech提供了类似C语言的脚本语言进行二次开发，但与iFix不同的是，Citech的脚本语言并非是面向对象的，而是类似于C语言，这无疑为用户进行二次开发增加了难度。

　　4、WinCC：

西门子自动化与驱动集团（A&D）是西门子股份公司中最大的集团之一，是西门子工业领域的重要组成部分。

　　Siemens的WinCC也是一套完备的组态开发环境，Simens提供类C语言的脚本，包括一个调试环境。

WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。

但WinCC的结构较复杂，用户最好经过Siemens的培训以掌握WinCC的应用。

　　5、ASPEN-tech（艾斯苯公司）

　　InfoPlus.21

　　艾斯苯公司（AspenTechnology,Inc.）是一个为过程工业（包括化工、石化、炼油、造纸、电力、制药、半导体、日用化工、食品饮料等工业）提供企业优化软件及服务的领先供应商.

　　6、Movicon：

是意大利自动化软件供应商PROGEA公司开发。

该公司自1990年开始开发基于Windows平台的自动化监控软件，可在同一开发平台完成不同运行环境的需要。

特色之处在于完全基于XML，又集成了VBA兼容的脚本语言及类似STEP-7指令表的软逻辑功能。

国内品牌组态软件

　　1.世纪星：

由北京世纪长秋科技有限公司开发。

产品自1999年开始销售。

　　2.三维力控：

由北京三维力控科技有限公司开发，核心软件产品初创于1992年。

　　3.组态王KingView：

由北京亚控科技发展有限公司开发，该公司成立于1997年，目前在国产软件市场中占据着一定地位。

　　4.紫金桥Realinfo：

由紫金桥软件技术有限公司开发，该公司是由中石油大庆石化总厂出资成立。

　　5.MCGS：

由北京昆仑通态自动化软件科技有限公司开发，市场上主要是搭配硬件销售。

　　6.态神：

态神是由南京新迪生软件技术有限公司开发，核心软件产品初创于2005，是首款3d组态软件

　　软件重要特点

　　A）3D：

系统除了具有传统的二维平面组态、监控功能，还具有真实三维立体组态、监控功能，画面逼真。

该功能利用DirectX/OpenGL开发，在国内应该是首创，国际上也极其少见。

　　B）跨平台：

跨PC、嵌入式、平板电脑、智能移动等平台，该特点组态领域全球首创。

　　1）系统的图形/控件、驱动/模块支持源代码级跨平台，即所有平台的图形、驱动代码一致，经过不同平台编译器编译链接后，即可在该平台上运行。

　　2）所有平台的所有文件格式都一致，因此工程无需修改就可以在不同平台间移植、运行，而且不同平台开发环境（目前只有Windows开发环境）可以开发其它平台的工程。

　　3）所有平台间的网络通讯协议一致，平台之间可以相互访问。

参见“网络分布式”特点说明。

　　C）网络分布式

　　1）所有平台（包括嵌入式、平板电脑、智能移动等平台）的网络版本都内置微小、高效的网络/WEB模块，因此天生具备网络/WEB服务功能，组态文件无须发布，通过WEB浏览器或者组态浏览器即可远程监控该设备工程。

　　2）由于所有平台间的网络通讯协议一致，所以利用网络共享模块，不同工程、不同平台间的变量、资源都可以通过网络互相访问，实现真正意义上的跨平台网络分布式系统。

　　3）利用“内核访问开发包”（参见“强大开放性”），也可以与其它系统、其它平台组成网络分布式系统。

　　4）系统对网络协议和通讯采用了大量的优化技术，通讯实时性高，响应迅速，网络往返包少，大大提高了网络性能。

　　D）强大开放性：

系统提供了如下的开发包，随开发包发布的还有很多例子源码，而且系统封装了大量的基类和宏，因此开发扩展极其容易：

　　1）IO驱动开发包：

一般组态软件都提供（原先我以为他们提供，不过后来我跟一些网友了解到他们不一定提供），所以本系统也提供。

　　2）图形开发包：

一般组态软件都不提供，但本系统也提供。

用户通过该开发包可以根据项目情况灵活增加特殊图形。

　　3）系统模块：

用户可以根据实际需求增加系统模块对变量、事务、算法等的处理，大大扩展了系统的应用领域。

　　4）内核访问开发包：

外部程序和系统、无论是远程或者本地、任何平台，都可以通过该开发包访问、管理、读写任何平台的态神组态数据库内核。

例如：

利用该开发包的WINCE版本开发成的一个WINCE系统可以访问一个Windows平台态神系统，利用该开发包的Windows版本开发成的一个Windows系统也可以访问一个Linux平台态神系统。

　　其它特点

　　A）界面美观、易用：

开发环境具有最新的Office2003、VisualStudio2005、Office2007等界面风格和标准使用方式。

　　B）javascript脚本：

考虑系统要支持跨平台，所以采用国际通用的标准脚本语言javascript，javascript也是Web浏览器上最流行的脚本语言。

另外脚本还支持中文对象、方法、属性、事件等。

　　C）值变通知机制：

为了提高系统性能，系统采用变量值改变通知监控端的机制，而不是监控端定时刷新的机制。

　　D）高级界面：

包括透明、过渡、旋转/倾斜、反锯齿等高级界面技术，这些技术在Windows上利用GDI+实现并不困难，然而在Wince、嵌入式Linux上实现则较为困难。

本系统在Wince、嵌入式Linux实现了这些功能，在当今嵌入式组态领域比较少见（尤其是Wince，嵌入式Linux可以用Qt/miniGUI等实现。

当然Wince也可以用Qt开发，但是麻烦，较少使用）。

而且经测试，本系统所采用图形技术的效率要高于GDI+的效率。

　　E）其它：

多语言、XML支持、画面缩放、定制图形、变量替换、OPC支持等

　　7.还有Controx（开物）,易控等

组态软件特点

　　随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。

在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。

通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。

　　组态（Configuration）为模块化任意组合。

通用组态软件主要特点：

（1）延续性和可扩充性。

用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；

（2）封装性（易学易用），通用组态软件所能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，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；

　　（3）通用性，每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（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/ODriver、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、实时数据处理、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。

组态软件的功能

　　组态软件指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，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。

其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。

组态软件通常有以下几方面的功能：

（1）强大的界面显示组态功能。

目前，工控组态软件大都运行于Windows环境下，充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点，可视化的m风格界面、丰富的工具栏，操作人员可以直接进人开发状态，节省时间。

丰富的图形控仵和工况图库，既提供所需的组件，又是界面制作向导。

提供给用户丰富的作图工具，可随心所欲地绘制出各种工业界面，并可任意编辑，从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来，丰富的动画连接方式，如隐含、闪烁、移动等等，使界面生动、直观。

（2）良好的开放性。

社会化的大生产，使得系统构成的全部软硬仵不可能出自一家公司的产品，“异构”是当今控制系统的主要特点之一。

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。

开放性是衡量一个组态软件好坏的重要指标。

组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。

（3）丰富的功能模块。

提供丰富的控潲功能库，满足用户的测控要求和现场荽求。

利用各种功能模块，完成实时监控产生功能报表业示历史曲线、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，系统既叫适用于单机集中式控制、DCS分布式控制，也可以是带远程遇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、字符型等，实现与外部设备的数据交换。

（5）可编程的命令语言。

有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需要编撰程序，增强图形界面（6）周密的系统安全防范，对不同的操作者，赋予不同的操作权限，保证整个系统的安全可靠运行。

（7）仿真功能．提供强大的仿真功能使系统并行设计，从而缩短开发周期。

监控组态软件2008年最新发展及趋势

一、背景

　　自2000年以来，国内监控组态软件产品、技术、市场都取得了飞快的发展，应用领域日益拓展，用户和应用工程师数量不断增多。

充分体现了“工业技术民用化”的发展趋势。

　　监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分，其发展受到很多因素的制约，归根结底，是应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。

　　关于新技术的不断涌现和快速发展对监控组态软件会产生何种影响，有人认为随着技术的发展，通用组态软件会退出市场，例如有的自动化装置直接内嵌“WebServer”实时画面供中控室操作人员访问。

　　作者并不这样认为。

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的画面要求，最终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，因此最终用户的监控系统是始终需要“组态”和“定制”的。

这就是监控组态软件不可能退出市场的主要原因，因为需求是存在且不断增长的。

　　监控组态软件是在信息化社会的大背景下，随着工业IT技术的不断发展而诞生、发展起来的。

在整个工业自动化软件大家庭中，监控组态软件属于基础型工具平台。

监控组态软件给工业自动化、信息化、及社会信息化带来的影响是深远的，它带动着整个社会生产、生活方式的变化，这种变化仍在继续发展。

因此组态软件作为新生事物尚处于高速发展时期，目前还没有专门的研究机构就它的理论与实践进行研究、总结和探讨，更没有形成独立、专门的理论研究机构。

　　近5年来，一些与监控组态软件密切相关的技术如OPC、OPC-XML、现场总线等技术也取得了飞速的发展，是监控组态软件发展的有力支撑。

二、监控组态软件的最新发展情况

　　2．1监控组态软件日益成为自动化硬件厂商争夺的重点

　　　整个自动化系统中，软件所占比重逐渐提高，虽然组态软件只是其中一部分，但因其渗透能力强、扩展性强，近年来蚕食了很多专用软件的市场。

因此，监控组态软件具有很高的产业关联度，是自动化系统进入高端应用、扩大市场占有率的重要桥梁。

在这种思路的驱使下，西门子的WinCC在市场上取得巨大成功。

目前，国际知名的工业自动化厂商如Rockwell、GEFanuc、Honeywell、西门子、ABB、施耐德、英维思等均开发了自己的组态软件。

　　监控组态软件在DCS操作站软件中所占比重日益提高

　　继FOXBORO之后，Eurotherm（欧陆）、DeltaV、PCS7等DCS系统纷纷使用通用监控组态软件作为操作站。

同时，国内的DCS厂家也开始尝试使用监控组态软件作为操作站。

　　在大学和科研机构，越来越多的人开始从事监控组态软件的相关技术研究

　　从国内自动化行业学术期刊来看，以组态软件及与其密切相关的新技术为核心的研究课题呈上升趋势，众多研究人员的存在，是组态软件技术发展及创新的重要活跃因素，也一定能够积累很多技术成果。

无论是技术成果还是研究人员，都会遵循金字塔的规律，由基础向高端形成过渡。

这些研究人员和他们的研究成果为监控组态软件厂商开发新产品提供了有益的经验借鉴，并开拓他们的思路。

　　基于Linux的监控组态软件及相关技术正在迅速发展之中，很多厂商都相继推出成熟的商品，对组态软件业的格局将产生深远的影响。

　　2．2集成化、定制化

　　　从软件规模上看，大多数监控组态软件的代码规模超过100万行，已经不属于小型软件的范畴了。

从其功能来看，数据的加工与处理、数据管理、统计分析等功能越来越强。

　　监控组态软件作为通用软件平台，具有很大的使用灵活性。

但实际上很多用户需要“傻瓜”式的应用软件，即需要很少的定制工作量即可完成工程应用。

为了既照顾“通用”又兼顾“专用”，监控组态软件拓展了大量的组件，用于完成特定的功能，如批次管理、事故追忆、温控曲线、油井示功图组件、协议转发组件、ODBCRouter、ADO曲线、专家报表、万能报表组件、事件管理、GPRS透明传输组件等。

　　2．3纵向：

功能向上、向下延伸

　　组态软件处于监控系统的中间位置，向上、向下均具有比较完整的接口，因此对上、下应用系统的渗透能力也是组态软件的一种本能，具体表现为：

　　向上

　　其管理功能日渐强大，在实时数据库及其管理系统的配合下，具有部分MIS、MES或调度功能。

尤以报警管理与检索、历史数据检索、操作日志管理、复杂报表等功能较为常见。

　　向下

　　日益具备网络管理（或节点管理）功能：

在安装有同一种组态软件的不同节点上，在设定完地址或计算机名称后，互相间能够自动访问对方的数据库。

组态软件的这一功能，与OPC规范以及IEC61850规约、BACNet等现场总线的功能类似，反映出其网络管理能力日趋完善的发展趋势。

　　软PLC、嵌入式控制等功能：

除组态软件直接配备软PLC组件外，软PLC组件还作为单独产品与硬件一起配套销售，构成PAC控制器。

这类软PLC组件一般都可运行于嵌入式Linux操作系统。

　　OPC服务软件：

OPC标准简化了不同工业自动化设备之间的互联通讯，无论在国际上还是国外，都已成为广泛认可的互联标准。

而组态软件同时具备OPCServer和OPCClient功能，如果将组态软件丰富的设备驱动程序根据用户需要打包为OPCServe单独销售，则既丰富了软件产品种类又满足了用户的这方面需求，加拿大的Matrikon公司即以开发、销售各种OPCServer软件为主要业务，已经成为该领域的领导者。

监控组态软件厂商拥有大量的设备驱动程序，因此开展OPCSever软件的定制开发具有得天独厚的优势。

　　工业通信协议网关：

它是一种特殊的Gateway，属工业自动化领域的数据链产品。

OPC标准适合计算机与工业I/O设备或桌面软件之间的数据通讯，而工业通信协议网关适合在不同的工业I/O设备之间、计算机与I/O设备之间需要进行网段隔离、无人值守、数据保密性强等应用场合的协议转换。

市场上有专门从事工业通讯协议网关产品开发、销售的厂商，如Woodhead、prolinx等，但是组态软件厂商将其丰富的I/O驱动程序扩展一个协议转发模块就变成了通讯网关，开发工作的风险和成本极小。

Multi_OPCServer和通讯网关pFieldComm都是力控ForceControl组态软件的衍生产品。

　　2．4横向：

监控、管理范围及应用领域扩大

　　　只要同时涉及实时数据通讯（无论是双向还是单向）、实时动态图形界面显示、必要的数据处理、历史数据存储及显示，就存在对组态软件的潜在需求。

　　除了大家熟知的工业自动化领域，近几年以下领域已经成为监控组态软件的新增长点：

　　设备管理或资产管理（PAM，PlantAssetManagement）。

此类软件的代表是艾默生公司的设备管理软件AMS。

据ARC机构预测，到2009年全球PAM的业务量将达到19亿美元。

PAM所包含的范围很广，其共同点是实时采集设备的运行状态，累积设备的各种参数（如运行时间、检修次数、负荷曲线等），及时发现设备隐患、预测设备寿命，提供设备检修建议，对设备进行实时综合诊断。

　　先进控制或优化控制系统。

在工业自动化系统获得普及以后，为提高控制质量和控制精度，很多用户开始引进先进控制或优化控制系统。

这些系统包括自适应控制、（多变量）预估控制、无模型控制器、鲁棒控制、智能控制（专家系统、模糊控制、神经网络等）、其他依据新控制理论而编写的控制软件等。

这些控制软件的常项是控制算法，使用监控组态软件主要解决控制软件的人机界面、与控制设备的实时数据通讯等问题。

　　工业仿真系统。

仿真软件为用户操作模拟对象提供了与实物几乎相同的环境。

仿真软件不但节省了巨大的培训成本开销，还提供了实物系统所不具备的智能特性。

仿真系统的开发商专长于仿真模块的算法，在实时动态图形显示、