组态软件对比分析

ComparativeAnalysis对比分析2007.04工控通讯近年来我国工业自动化、信息化的水平有了很大提高，大型企业基本都具有厂级计算机网络、信息管理系统、生产监控系统，企业生产自动化水平、信息管理水平进步很快，但要做到全厂级自动化监控和信息完整、一致、共享，尚需继续努力。“信息化带动工业化，工业化促进信息化”说明了采用先进自动化和信息技术的重要性，信息化的发展应与自动化的实现紧密结合，要充分利用各种自动化和信息技术来实现企业生产自动化控制、生产和设备管理、操作计划与调度等功能，增强企业的市场竞争能力，在国际竞争中占有立足之地。作为系统灵魂的自动化软件已经发展为一个完整的应用链条，覆盖了工厂自动化和信息化的三层架构，在我国工业企业自动化、信息化进程中，发挥着越来越重要的作用。从功能上，我们可以把自动化软件分为HMI/SCADA、SoftPLC、批量管理、实时历史数据库、MES、趋势、分析和报表、IEC61131标准编程软件、测量测试软件、OPCserver、其它等。主要包括：●人机界面软件（HMI/SCADA），提供HMI/SCADA软件的厂商有Wonderware、GEFanuc、Siemens、Citect、Rockwell、亚控、三维科技、昆仑通态、杰控，产品有Intouch、iFix、Citect、WinCC、RSView、KingView、pLerine、MCGS、FameView等；●基于PC的控制软件，统称SoftPLC或软逻辑，提供软PLC的厂商有3S、AdAstrA、CJInternational、KWSoftware、Phoenixcontact、Siemens、Wonderware、亚控、三维力控等，如Siemens的WinAC、亚控的KingAct等；●生产执行管理软件，即MES（ManufacturingExecutionSystem），目前提供通用型MES软件的厂商有Citect、GEFanuc、Siemens、Wonderware等，如GEFanu公司的iBatch、Wonderware公司的InTrack、Siemens公司的SIMATICIT，Rockwell公司的RSBizWare等；●工业数据库产品主要是大型实时数据库软件，目前提供实时数据库的厂商有AspenTech、Honeywell、OSIsoft、Wonderware、三维力控、紫金桥、亚控等。限于篇幅，在本文中将重点以HMI/SCADA组态软件为主进行探讨。组态软件发展史对于计算机应用系统而言，硬件是其躯体，软件是其灵魂。这就是说，应用软件系统在计算机应用的各个领域起着举足轻重的作用。应用软件系统，特别是大规模应用软件系统的开发是一项综合性、智能型的系统工程。它不仅要求开发人员具有扎实的计算机方面基础知识、基本技能与方法，而且要求开发人员具有相关应用领域的专业知识和一定的组织管理能力。我们同时也看到，由于软件系统开发手段的限制，有时会影响产品的推广和使用。如何简捷、方便、快速、有效地实现个性化的应用软件系统是当前软件开发的一个热点。组态软件是伴随着计算机软硬件技术在控制领域的广泛应用而发展起来的。为了使用户在不需要编写代码程序的情况下，可以生成适合自己需求的应用系统，就需要专门的编程开发人员创建良好的开发环境，把软件模块化、对象化，便于工程人员调用，从而获得目标工程项目的监控系统，这种软件系统就是组态软件。它集成了图形技术、人机界面技术、数据库技术、控制技术、网络与通信技术，使控制系统开发人员不必依靠某种具体的计算机语言，只需通过可视化的组态方式，就可完成监控程序设计，降低了监控程序开发的难度。组态软件均具有良好的扩展性、兼容组态软件对比分析中国工控网（）对比分析ComparativeAnalysis  工控通讯性，软件结构开放，可接受各种形式的数据格式，支持的硬件类型也十分广泛。工控组态软件的组态功能包括数据库组态、历史库组态、图形组态、报表组态、报警组态、逻辑控制组态等功能，工控组态软件的出现，使得大型工业控制系统的组态编程变得十分得简单、容易，工程设计人员不用开发复杂的应用程序（如实时数据库、历史数据库、I/O设备驱动程序等）。1.传统软件设计方法应用软件系统开发是一个复杂的系统工程。传统的开发手段都存在一定的不足，一个突出的问题就是这些开发手段主要适合软件专业人员使用，至少需要软件专业人员的参与。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。从而使开发出来的成型产品不一定能真正完全地反映用户需求。针对不同的生产工艺过程需要编制不同的控制软件，工控软件开发周期长、困难大；工业被控对象稍有变动就必须修改源程序，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。若购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小或不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到限制。讨论应用软件系统的开发问题的最终目标是以最短的时间、最低的成本、最高的质量开发出满足用户需求的应用系统。一般而言，一个系统需从两方面来衡量：从系统外部来看，对系统的所有用户而言，应该能够快速地给出用户所期望的正确结果，而且是可靠的并易于用户有效地掌握和使用；从系统的内部来看，对系统的所有开发者都应易于理解、修改、测试，具有一定程度的可重用部件，易于适应变化的需求，同时与其他系统具有很好的兼容性，易于移植。开发高质量的应用软件系统可以采用多种方法，不同的方法具有不同的特点，目前，用于系统开发的方法可以分为经典的生命周期模式和原型模式两大类。如何通过建立及使用好的工程原则来获得经济可靠的软件工具，努力摆脱开发人员的手工劳动，使软件系统开发直接面向用户需求定制实现，使软件开发向自动化方向发展，是组态概念得以发展的推动力。2.组态概念的提出工业自动化对软件系统的需求要求软件系统应具备开放性、动态性和适应性，所开发的系统应具有较高的性能指标、较低的开发成本、较快的开发速度以及适应动态变化的用户原型。那么如何才能完成这样的软件系统开发？遵循什么样的开发模式来保证那些非专业软件开发人员完全按照自己对应用软件的需求和想象来完成应用软件系统的实现？如果让他们去精通VisualBasic、C＋＋则很难达到。因为这些开发工具毕竟还是计算机语言，而这些语言并非为某个专门业务而设计，功能虽强大但掌握有一定难度，高级开发语言要求使用者具有一定的程序开发经验，就目前国内计算机应用的水平来看，能够掌握这样工具的使用者绝大多数还是计算机专业人员。因此，解决问题的办法是为用户提供一种操作简便直观、面向用户和主题业务的应用软件系统实现工具，从而弥补现有软件系统开发手段存在的不足。使不熟悉计算机开发却了解业务需求的管理者和用户也可以直接使用该开发工具进行软件系统的开发实现。这种软件系统开发工具要以组态的方式实现监控系统，故称之为组态平台。组态平台的概念最早来自英文Configration，含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先的设置自动执行特定任务、满足使用者要求的目的。监控组态软件是面向数据采集与监控（SCADA）的软件平台工具，监控组态软件最早出现时，HMI或者MMI是其主要内涵，即主要解决人机图形界面问题。组态一词的意义不同于Programme和Design，组态平台不是软件系统产品，而是作为软件系统的开发工具来使用，类似的产品在我们所见到的软件产品中有很多，如AutoCAD、PhotoShop等。即采用软件提供的工具进行模块化的任意组合，来形成自己的组态作品，用于实时监控。组态形成的数据一般只有其制造工具或专用工具才能识别，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。“组态软件”作为一个专业术语，到目前为止，并没有一个统一的定义。从组态软件的内涵上来看，组态软件是指在软件领域内，操作人员根据应用对象及控制任务的要求，配置(包括对象的定义、制作和编辑，对象状态特征属性参数的设定等)用户应用软件的过程，也就是把组态软件视为“应用程序生成器”；从应用角度讲，组态软件是完成系统硬件与软件沟通、建立现场与监控层沟通的人机界面软件平台。它的应用领域不仅仅局限于工业自动化领域，组态软件正ComparativeAnalysis对比分析2007.04工控通讯在代替各种计算机高级语言的软件开发，对于过去需要几个月的工作，通过组态几天就可以完成，深受工程开发人员的青眯。因此，由计算机专业人员来开发这种可组态的平台产品，对于促进计算机在社会各行各业中的应用具有十分重要的意义。工业自动化软件中，组态的概念是伴随着集散型控制系统的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知。组态软件具有专业性，早期组态软件只能适合某类系统的应用。例如70年代中期出现的DCS（distributedcontrolsystem）是比较通用的控制系统，可以应用到很多领域中。为了使用户在不需要编写代码程序的情况下便可生成适合自己需求的应用系统，每套DCS厂商都提供系统软件和应用软件，使用户不需要编写代码程序，生成所需的应用系统，其中的应用软件实际就是组态软件。一直没有人对此类软件给出明确定义，只是将使用这种应用软件设计生成目标应用系统的过程称为“组态（Configure）”或“做组态”。早期DCS厂家的组态软件是专用的，与其硬件产品密切相关，不同的DCS厂商的组态软件不可相互替代，最早采用通用工控监控软件的DCS系统是MOORE公司的APEC系统，它既可以用INTOUCH也可用FIX。如果我们将用户原始需求假定为用户原型，将用户应用程序系统假定为应用系统，则组态平台的用户原型与应用系统的对应关系不同于传统软件系统开发方法的用户原型与应用系统的对应关系。传统软件系统开发方法的应用系统是经过对原型的一次抽象获得，相对于静态原型实体，传统软件系统开发方法开发出来的应用系统还能较准确地反映原型实体；而用户需求是动态变化的，也就是说原型实体也是动态的，相对于动态的原型实体按照传统软件系统开发方法开发出来的应用系统就不一定反映真实的原型。组态平台开发软件系统则经过对原型的二次抽象，最后通过组态平台还原原型，组态生成用户应用系统。这种还原是经过高层抽象之后的还原，同时还有升华、螺旋上升的过程。即通过用户对组态生成的应用系统的使用、补充和修正原型，从而再反映到应用系统中去，这样形成一个螺旋上升的过程。同时，这一过程是快速有效的，组态开发过程要通过用户实际参与组态，这也是它表面上类似原型法而本质上与其不同的原因。组态平台在实现软件系统过程中与传统开发手段的不同之处在于传统开发方式是面向一个具体的用户，通过对具体用户的需求进行分析、抽象而开发出来的应用系统。组态平台需要用户自己动手定制实现应用系统，这必然要求其操作简便直观、效率高、个性化；用户生成应用系统的过程是一个螺旋上升的过程，要求它能很好地适应动态用户原型，用户应用系统的升级改造方便、快捷。多个不同用户应用系统均可通过组态平台组态实现，这又必然要求组态平台能够适应多平台、适应性好、系统稳定可靠，同时各个用户应用系统又可具有个性化的特色。通用工业自动化组态软件的出现为解决实际工程问题提供了一种崭新的方法，把用户从编程的困境中解脱出来。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任意组态，完成最终的自动化控制工程。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。与硬件生产相对照，组态与组装类似。如要组装一台电脑，事