1、引言
隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、信息技術(shù)與制造業(yè)工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展和企業(yè)信息化進(jìn)程的推進(jìn)，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。在大型復(fù)雜系統(tǒng)中，如大型工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、工業(yè)流程對(duì)象控制系統(tǒng)等，具有多種形式的復(fù)雜性，在整體結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為非線性、不確定性、無(wú)窮維、分布式及多層次等；在被處理信息上，表現(xiàn)為信號(hào)的不確定性、隨機(jī)性和不完全性、圖象及符號(hào)信息的混合等；在計(jì)算機(jī)上，表現(xiàn)為數(shù)量運(yùn)算與邏輯運(yùn)算的混合；隨著管理的深化和細(xì)化，表現(xiàn)為管理方式的日漸扁平化等等，可見(jiàn)對(duì)復(fù)雜大系統(tǒng)不但在系統(tǒng)辨識(shí)、分析、設(shè)計(jì)等方面與常規(guī)不同，更重要的是在系統(tǒng)建模、控制策略方面也有不同。設(shè)計(jì)系統(tǒng)著重點(diǎn)在于以全軟件方式實(shí)現(xiàn)管理與控制的一體化 。由于復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、變量眾多、信息交錯(cuò)，按什么原則將大系統(tǒng)科學(xué)合理地分解為相對(duì)小的子系統(tǒng)，而子系統(tǒng)之間又如何協(xié)調(diào)，才能保證系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行和控制，這些都是急待解決的熱點(diǎn)問(wèn)題，也是控制工程界熱切關(guān)注的焦點(diǎn)，許多問(wèn)題至今尚無(wú)定論。復(fù)雜大系統(tǒng)控制對(duì)工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求，因此如何提供更加有效的先進(jìn)軟件系統(tǒng)受到廣泛的關(guān)注。隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化軟件技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向飛速發(fā)展，復(fù)雜大系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行、在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制與管理已經(jīng)不是遙遙無(wú)期，而是指日可待。本文從軟件系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展角度對(duì)此作某些探討。
2、監(jiān)控組態(tài)軟件系統(tǒng)
2.1 組態(tài)軟件的主要功能
“監(jiān)控”是對(duì)被控過(guò)程的監(jiān)視與控制，從工業(yè)自動(dòng)化控制角度一般將監(jiān)控軟件稱為工業(yè)組態(tài)軟件或組態(tài)控制軟件。自20世紀(jì)80年代初期誕生至今，組態(tài)軟件已有20年的發(fā)展歷史。應(yīng)該說(shuō)組態(tài)軟件作為一種應(yīng)用軟件，是隨著PC機(jī)的興起而不斷發(fā)展的。80年代的組態(tài)軟件，像Onspec、Paragon 500、早期的FIX等都運(yùn)行在DOS環(huán)境下，圖形界面的功能不是很強(qiáng)。自1987年Wonderware公司開(kāi)發(fā)出第一套基于微軟的Windows下的工業(yè)及過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的人機(jī)視窗界面組態(tài)軟件InTouch以來(lái)，以Intouch為代表的人機(jī)界面軟件開(kāi)創(chuàng)了Windows下運(yùn)行工控軟件的先河，并隨作計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)的高速發(fā)展，使基于PC及其兼容機(jī)的組態(tài)軟件的不管是功能和還是其性能都有了質(zhì)的飛躍和提高。目前的InTouch作為一種典型的工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件，具有良好的實(shí)時(shí)性，更具有高性能的圖形界面功能，因而Wonderware公司也因此稱InTouch為過(guò)程可視化軟件，這樣命名也似乎更為確切。監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)的軟件平臺(tái)工具，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，使用方式靈活，功能強(qiáng)大。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時(shí)，HMI(Human Machine Interface)或MMI(Man Machine Interface)是其主要內(nèi)涵，即主要解決人機(jī)交互圖形界面問(wèn)題。組態(tài)軟件系統(tǒng)包含有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的驅(qū)動(dòng)等內(nèi)容。隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件不斷地被賦予新的內(nèi)容，在社會(huì)信息化進(jìn)程中將扮演越來(lái)越重要的角色，未來(lái)的發(fā)展前景十分看好。組態(tài)軟件有以下主要功能。
(1) 采用圖形化編輯設(shè)計(jì)技巧
編程人員可采用拼圖、搭積木和簡(jiǎn)單連線的方式構(gòu)建人機(jī)交互界面。組態(tài)軟件包含有設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)圖庫(kù)，如各種模擬儀表、電動(dòng)機(jī)、控制按鈕等。編程人員也可以利用基本繪圖工具自行設(shè)計(jì)圖庫(kù)和對(duì)象圖元。在操作和監(jiān)控的人機(jī)界面上，用相應(yīng)于這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、檢測(cè)裝置和控制器的圖元，代表和指示真實(shí)對(duì)象，就得到了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的模擬圖面。從而，通過(guò)對(duì)模擬現(xiàn)場(chǎng)圖面上相應(yīng)于對(duì)象的圖元進(jìn)行操作，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制器等的操作和管理。這是組態(tài)軟件的最大優(yōu)點(diǎn)之一，它使編程和操作非常直觀，易于讓具有不同知識(shí)背景和水平的人員都能接受。由上述分析可以看出，評(píng)價(jià)一種組態(tài)軟件優(yōu)劣水平的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是：該種軟件的設(shè)計(jì)圖庫(kù)的大小和豐富性以及圖庫(kù)中圖元的直觀代表性。
(2) 對(duì)實(shí)際監(jiān)控對(duì)象實(shí)現(xiàn)狀態(tài)遷移管理
組態(tài)軟件應(yīng)用動(dòng)畫連接技術(shù)，將描述現(xiàn)場(chǎng)對(duì)象的圖元與一定的參數(shù)或函數(shù)聯(lián)系起來(lái)，形成映射關(guān)系。編程或操作人員通過(guò)對(duì)這些參數(shù)或函數(shù)的編程和處理，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，參數(shù)的傳遞是通過(guò)組態(tài)計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的輸入和輸出通道完成的，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，即狀態(tài)管理。狀態(tài)遷移的內(nèi)容包括對(duì)象運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障報(bào)警顯示等。從應(yīng)用角度看，對(duì)象參數(shù)的編輯和處理是被屏蔽的，用戶對(duì)監(jiān)控界面上的圖元進(jìn)行激勵(lì)(如通過(guò)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖元)，也就是對(duì)該圖元所對(duì)應(yīng)的對(duì)象參數(shù)進(jìn)行激勵(lì)和設(shè)定，該對(duì)象參數(shù)依照編程預(yù)定的運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行改變或重定，并影響其它圖元的對(duì)象參數(shù)同步改變，其結(jié)果是變化了的那些差數(shù)引起對(duì)應(yīng)的圖元發(fā)生變化或激發(fā)其它一些圖象信息到人機(jī)界面上，使用戶知道操作結(jié)果，從而確定下一步的操作，這樣就完成了人機(jī)交互。從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)角度看，對(duì)象參數(shù)的編輯和處理是透明的，隨時(shí)可以根據(jù)控制要求更改參數(shù)和運(yùn)算規(guī)律，而且這種更改可以在人機(jī)監(jiān)控界面上進(jìn)行，如將人機(jī)監(jiān)控界面設(shè)置為開(kāi)發(fā)環(huán)境，通過(guò)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)雙擊圖元，就可以進(jìn)入對(duì)象參數(shù)對(duì)話框進(jìn)行編輯和修改。由此可以看出，組態(tài)軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控和管理不僅繼承了傳統(tǒng)的匯編或高級(jí)語(yǔ)言控制結(jié)構(gòu)，而且極大地?cái)U(kuò)展了編程直觀性，這是用戶和編程人員都非常樂(lè)于接受的。
(3) 監(jiān)控和管理對(duì)象更加形象化和深刻化
組態(tài)軟件不僅能與其它常用編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具一樣，可以對(duì)對(duì)象參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，編程參數(shù)算法，打印控制規(guī)律和結(jié)果，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)記錄等，而且能很容易地將上述功能和步驟形象化的表示出來(lái)，并且可以反映到人機(jī)界面上供編程或操作人員直觀分析和修改。如組態(tài)軟件可以將實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)以實(shí)時(shí)曲線的形式直觀反映在監(jiān)控界面上，對(duì)于歷史和現(xiàn)時(shí)控制信息及結(jié)果同樣可以以實(shí)時(shí)曲線圖的形式直觀反映在監(jiān)控界面上。這樣，人們可以采用高級(jí)知識(shí)庫(kù)、智能控制和預(yù)測(cè)的方法，如圖表法、二次曲線擬合法和回歸預(yù)測(cè)法等來(lái)分析和處理輸入輸出參數(shù)及數(shù)據(jù)，從而達(dá)到對(duì)監(jiān)控對(duì)象的更深刻認(rèn)識(shí)和把握狀態(tài)、報(bào)警顯示等。(4) 實(shí)時(shí)開(kāi)放性和互連操作性好自動(dòng)化軟件大量采用標(biāo)準(zhǔn)化的互連技術(shù)，如OPC、DDE、ActiveX控件、COM/DCOM、ODBC、OLE-DB等，這樣使其成為一自動(dòng)化軟件平臺(tái)，具有良好的實(shí)時(shí)開(kāi)放性和互連操作性 。組態(tài)軟件采用ODBC(開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)互連)技術(shù)使對(duì)象參數(shù)能夠共享或?yàn)槠渌浖绦蜃x?。粦?yīng)用DDE(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)技術(shù)實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞，如將過(guò)程對(duì)象參數(shù)鏈接到MICRO EXCEL表格文件中，將對(duì)象參數(shù)變化實(shí)時(shí)反映到該表格文件中，同時(shí)對(duì)表格文件中相應(yīng)數(shù)據(jù)處理后，結(jié)果返傳給對(duì)應(yīng)參數(shù)。這樣就實(shí)現(xiàn)了組態(tài)軟件和MICRO EXCEL表格數(shù)據(jù)文件的互連操作，從而發(fā)揮各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)以達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的更好控制和管理；應(yīng)用OLE(對(duì)象鏈接與嵌入)技術(shù)包容和擴(kuò)展其它功能，如將MICRO OFFICE辦公軟件嵌入組態(tài)軟件操作平臺(tái)，便于操作人員處理文本工作報(bào)告和報(bào)表，應(yīng)用ActiveX技術(shù)將媒體播放軟件嵌入組態(tài)軟件操作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控界面上看到閉路監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)圖象等；應(yīng)用TCP/IP協(xié)議將組態(tài)監(jiān)控信息發(fā)布到Internet網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理和監(jiān)控。
(5) 應(yīng)用操作平臺(tái)開(kāi)發(fā)周期短
用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)制作監(jiān)控操作平臺(tái)，避免了大量的源程序語(yǔ)言匯編及其調(diào)試工作。其圖形化的直觀性編程風(fēng)格，大大縮短了編程開(kāi)發(fā)周期，容易滿足實(shí)際工程建設(shè)的時(shí)間要求，而且在應(yīng)用中(在線)修改和更新操作平臺(tái)也較容易和快捷。
然而，組態(tài)軟件作為一種新興的面向?qū)ο蟮墓I(yè)自動(dòng)化監(jiān)控開(kāi)發(fā)編程工具也在與時(shí)俱進(jìn)，正在進(jìn)一步研究改進(jìn)提高，如對(duì)于不同的監(jiān)控對(duì)象及環(huán)境，如何平衡調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)共享度和實(shí)時(shí)性要求；對(duì)于多線程并舉的應(yīng)用環(huán)境和對(duì)象，如何滿足各線程不同的實(shí)時(shí)性要求以及避免數(shù)據(jù)沖突和阻塞；如何解決網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制的實(shí)時(shí)性和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的實(shí)時(shí)性之間的匹配問(wèn)題等。
2.2 監(jiān)控組態(tài)軟件的作用
組態(tài)軟件是工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的基石，是實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)集成的關(guān)鍵之一，通過(guò)組態(tài)軟件開(kāi)放的接口技術(shù)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)互聯(lián)，從而為系統(tǒng)提供綜合全面的信息和數(shù)據(jù)。
監(jiān)控組態(tài)軟件是一種控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具，用戶可根據(jù)應(yīng)用對(duì)象及控制任務(wù)的要求，通過(guò)簡(jiǎn)單形象的組態(tài)，利用組態(tài)軟件提供的工具，以“搭積木”的方式靈活配置、組合各功能模塊，構(gòu)成用戶應(yīng)用軟件。“組態(tài)”的概念是伴隨著集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System，DCS)的出現(xiàn)才開(kāi)始被廣大的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟悉的?，F(xiàn)在的組態(tài)軟件實(shí)際上就是早期每個(gè)DCS廠商在DCS中預(yù)裝的應(yīng)用軟件，但一直沒(méi)有人給出明確的定義，只是將使用這種應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)生成目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)的過(guò)程稱為“組態(tài)(Config)”或“做組態(tài)”。組態(tài)的概念最早來(lái)自英文Configuration，含義是使用軟件工具對(duì)計(jì)算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到讓計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先配置(Configuration)自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)的目的，以滿足使用者的要求。
工業(yè)企業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，按照發(fā)展新型工業(yè)和企業(yè)信息化的要求，自動(dòng)化應(yīng)該是集管理和控制于一體的，它包含低層的控制與高層次的管理的自動(dòng)化。人們常常把高層次的控制稱為管理，而把低層次的管理稱為控制。對(duì)低層的控制而言，其控制任務(wù)主要由物理系統(tǒng)設(shè)備完成。企業(yè)信息化對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度提出了更高的要求，它包含了企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)ERP從Internet網(wǎng)上接受訂貨，由企業(yè)(工廠)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)完成產(chǎn)品生產(chǎn)直至合格產(chǎn)品出廠將產(chǎn)品送到用戶的全過(guò)程，涵蓋了從傳感器開(kāi)始到整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的全部低層控制及高層管理。企業(yè)物料流、信息流、資金流、人才流等的流向和流量隨企業(yè)的功能、規(guī)模、產(chǎn)品特性等的不同，其復(fù)雜程度差異很大，如何使這類復(fù)雜大系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，以獲取最佳的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益是人們期望的目標(biāo)。為保證整個(gè)控制過(guò)程(或系統(tǒng))中的所有有用的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息不沉淀、流失，便于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)，加強(qiáng)對(duì)上層決策的輔助支持，各工作站均應(yīng)該用統(tǒng)一人機(jī)圖形用戶界面，統(tǒng)一信息平臺(tái)，克服“自動(dòng)化孤島”、“信息孤島”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)管控一體化的無(wú)縫集成，其中起關(guān)鍵作用的就是監(jiān)控組態(tài)軟件。要充分發(fā)揮信息在低層控制和高層管理決策中的主導(dǎo)作用，對(duì)監(jiān)控軟件系統(tǒng)的選擇必須給于足夠的重視，否則企業(yè)信息化的目標(biāo)是難以實(shí)現(xiàn)的。
2.3 一般監(jiān)控組態(tài)軟件的局限性
從20世紀(jì)80年代后國(guó)內(nèi)新建和改建與技術(shù)改造項(xiàng)目中的自動(dòng)化系統(tǒng)基本上都是采用國(guó)外進(jìn)口的組態(tài)級(jí)工控軟件，如典型的有美國(guó)Wonderware公司InTouch，美國(guó)Intellution軟件公司開(kāi)發(fā)的Fix和iFix，德國(guó)西門子公司的WinCC，俄羅斯Adastra科技公司的—Trace mode組態(tài)軟件等，直至20世紀(jì)90年代中期，國(guó)內(nèi)一些軟件公司在消化吸收國(guó)外組態(tài)軟件基礎(chǔ)上也開(kāi)發(fā)了一些工控組態(tài)軟件產(chǎn)品，典型的如北京亞控軟件公司的組態(tài)王“Kings View”，北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化公司的MCSG等等，這些軟件投放市場(chǎng)對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)企業(yè)基礎(chǔ)自動(dòng)化作出過(guò)重要貢獻(xiàn)，其共同優(yōu)點(diǎn)是：采用圖形化編程設(shè)計(jì)技巧、對(duì)實(shí)際監(jiān)控對(duì)象實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移管理、使監(jiān)控和管理對(duì)象更加形象化和深刻化、系統(tǒng)實(shí)時(shí)開(kāi)放性和互連操作性較好，應(yīng)用操作平臺(tái)開(kāi)發(fā)周期短等，僅從監(jiān)控層面考慮問(wèn)題，在圖形及組態(tài)方案、數(shù)據(jù)點(diǎn)管理、網(wǎng)絡(luò)功能、通信功能、加鎖設(shè)計(jì)等方面盡管各有側(cè)重點(diǎn)，但基本上都能滿足用戶的要求。值得注意的是，如果從更高管理層次考慮問(wèn)題，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的管控一體化、企業(yè)信息化卻面臨嚴(yán)峻問(wèn)題，面對(duì)的很可能是一個(gè)又一個(gè)的“信息孤島”、“自動(dòng)化孤島”，很難將“孤島”的信息資源加以整合集成，缺乏統(tǒng)一的控制、數(shù)據(jù)、信息平臺(tái)支持，這正是目前工業(yè)企業(yè)復(fù)雜大系統(tǒng)基礎(chǔ)自動(dòng)化和企業(yè)信息化面臨的主要問(wèn)題。如何在保護(hù)現(xiàn)有投運(yùn)系統(tǒng)資源的前提下，適當(dāng)增加軟件系統(tǒng)支持以提升和改造原系統(tǒng)，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化，以適應(yīng)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要，是控制工程界普遍關(guān)注的問(wèn)題 。在探索信息資源充分利用方案和途徑時(shí)，由于受到系統(tǒng)所選擇組態(tài)軟件功能的限制，實(shí)施起來(lái)都因“通信協(xié)議”“軟接口”等瓶頸問(wèn)題而止步，這在眾多企業(yè)中是屢見(jiàn)不鮮的，這給系統(tǒng)集成帶來(lái)不少困難，對(duì)此一般監(jiān)控組態(tài)軟件廠商似乎對(duì)“通信軟接口”瓶頸問(wèn)題重視程度還有所不夠。
2.4 過(guò)程可視化軟件的特點(diǎn)
隨著軟件技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件不斷地被賦予新的內(nèi)容，在社會(huì)信息化進(jìn)程中將扮演越來(lái)越重要的角色，實(shí)時(shí)多任務(wù)是組態(tài)軟件最突出的特點(diǎn)。例如，數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)、圖形顯示及人機(jī)對(duì)話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索管理、實(shí)時(shí)通訊等。組態(tài)軟件主要解決的問(wèn)題是：
(1) 如何在數(shù)據(jù)采集與控制設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；
(2) 使來(lái)自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)圖形畫面上的各元素關(guān)聯(lián)起來(lái)；
(3) 處理數(shù)據(jù)報(bào)警及系統(tǒng)報(bào)警；
(4) 存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢；
(5) 各類報(bào)表的生成和打印輸出；
(6) 提供靈活、多變的組態(tài)方式，以適應(yīng)不同領(lǐng)域的需求；
(7) 與第三方軟件程序的接口，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
組態(tài)軟件可利用圖形功能把被控對(duì)象形象地畫出來(lái)，再通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)鏈接把被控對(duì)象的屬性與I/O設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯連接。當(dāng)由組態(tài)軟件生成的應(yīng)用系統(tǒng)投入運(yùn)行后，I/O設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)生變化將會(huì)直接帶動(dòng)被控對(duì)象屬性的變化。組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)開(kāi)放式的數(shù)據(jù)平臺(tái)，可以使管理者得到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并實(shí)行統(tǒng)一管理。此外，組態(tài)軟件還能根據(jù)歷史趨勢(shì)分析，進(jìn)行優(yōu)化控制和調(diào)度決策。
2.5 過(guò)程可視化軟件的最新發(fā)展
為了將討論的問(wèn)題具體化，現(xiàn)以最具有代表意義的過(guò)程可視化軟件為了例，如InTouch9.5 HMI提供顯著的增強(qiáng)，從而帶來(lái)運(yùn)行和工程生產(chǎn)率兩方面的明顯提升。這樣一來(lái)，使用InTouch9.5軟件的工廠人員將會(huì)從可以讓他們的工作更快捷、更簡(jiǎn)單的新功能中獲益。此外，提高的軟件開(kāi)發(fā)功能可以大幅度降低用在創(chuàng)建、更改和部署應(yīng)用程序上的時(shí)間和精力。
在運(yùn)行生產(chǎn)率方面的功能增強(qiáng)包括：提示條；鼠標(biāo)控制；先進(jìn)的報(bào)警分析；運(yùn)行期間的語(yǔ)言切換。提示條， 9.5版本為操作員提供指導(dǎo)從而幫助工廠人員更快速地理解他們正在查看的應(yīng)用程序的信息。鼠標(biāo)控制，這些新的控制為那些使用鼠標(biāo)訪問(wèn)他們的應(yīng)用程序的人員提供額外的功能。先進(jìn)的報(bào)警分析工具，內(nèi)建在InTouch軟件中，這些功能可以使報(bào)警信息的分析更加快速和完整。運(yùn)行期間的語(yǔ)言切換，用戶在運(yùn)行期間可以動(dòng)態(tài)地切換語(yǔ)言。
工程生產(chǎn)率提高方面的增強(qiáng)包括：在智能符號(hào)技術(shù)下的新的開(kāi)發(fā)圖形移動(dòng)及縮放和人工的圖形定位功能；內(nèi)建的簡(jiǎn)單的I/O冗余配置；額外的鍵盤選擇；缺省的字體設(shè)置。在智能符號(hào)技術(shù)下的新開(kāi)發(fā)，這些新的增強(qiáng)可以更快速地創(chuàng)建和額外地定制基于圖形的模板。內(nèi)建的簡(jiǎn)單I/O冗余配置，這個(gè)功能允許快速地配置第二個(gè)通訊服務(wù)器，使I/O無(wú)法連接到第一個(gè)服務(wù)器時(shí)能夠自動(dòng)切換。移動(dòng)及縮放和人工圖形定位功能，圖形的細(xì)節(jié)可通過(guò)輕松點(diǎn)擊和“橡皮筋”縮放選項(xiàng)、人工圖形定位以及移動(dòng)功能。額外的鍵盤選項(xiàng)，9.5版本包括一個(gè)新的“區(qū)域”鍵盤，可以使用戶用當(dāng)?shù)氐恼Z(yǔ)言的相關(guān)字符查看他們的鍵盤，同時(shí)有一個(gè)新的選項(xiàng)允許調(diào)整屏幕上的鍵盤尺寸。缺省的字體設(shè)置，用戶可以即時(shí)改變?nèi)笔∽煮w，然后在整個(gè)應(yīng)用程序應(yīng)用這種新的和True Type字體。
InTouch9.5軟件為應(yīng)用程序的用戶和開(kāi)發(fā)人員提供大量新的功能，同時(shí)可以得到開(kāi)發(fā)生產(chǎn)率和性能方面的顯著提高。提示條，當(dāng)一個(gè)用戶鼠標(biāo)滑過(guò)一個(gè)應(yīng)用中包含有提示條的對(duì)象時(shí)、圍繞該對(duì)象形成一個(gè)光環(huán)，讓用戶知道他們可以訪問(wèn)有關(guān)這個(gè)對(duì)象的更多的信息。提示條可以提供靜態(tài)的信息，例如該按鈕控制什么、或者一個(gè)動(dòng)態(tài)的快照信息，例如槽罐液位。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的提示條對(duì)于在一個(gè)窗口中流暢地顯示大量的圖形都是非常有用的，同時(shí)非常方便地讓操作員了解到屏幕上有關(guān)對(duì)象的額外信息。鼠標(biāo)控制，新的先進(jìn)的鼠標(biāo)控制可以使用戶針對(duì)不同的鼠標(biāo)點(diǎn)擊選項(xiàng)添加功能。這大大擴(kuò)展了用戶可以獲得的有關(guān)一個(gè)對(duì)象的信息量，同時(shí)無(wú)需占用有價(jià)值的屏幕空間。先進(jìn)的報(bào)警分析工具，InTouch9.5 HMI新的先進(jìn)的報(bào)警分析工具可以使用戶：方便地在帕累托圖中分析報(bào)警；在導(dǎo)航樹(shù)中查看有組織的報(bào)警；更快地查詢報(bào)警；配置兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的報(bào)警熱備份；可以按照標(biāo)記進(jìn)行排序配置“無(wú)數(shù)據(jù)”信息；命名數(shù)據(jù)庫(kù)。這些先進(jìn)的報(bào)警功能可以大大幫助和顯著提高運(yùn)行的生產(chǎn)率。
運(yùn)行期間的語(yǔ)言切換，語(yǔ)言障礙可以使工廠人員完全地理解應(yīng)用信息變得困難。然而，InTouch9.5 HMI的新的運(yùn)行期間語(yǔ)言切換功能可以使用戶在運(yùn)行的時(shí)候切換語(yǔ)言顯示。例如，如果顯示的主要文本是美國(guó)英語(yǔ)，在運(yùn)行的時(shí)候操作員可以點(diǎn)擊按鈕看到另外一種語(yǔ)言的信息，比如日語(yǔ)、西班牙語(yǔ)或者英式英語(yǔ)。這樣一來(lái)，標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用可以由以下的人員進(jìn)行訪問(wèn)： 掌握不同語(yǔ)言的多個(gè)操作員，多國(guó)家的多工廠的人員同時(shí)進(jìn)行訪問(wèn)；全球的開(kāi)發(fā)人員現(xiàn)在都可以用他們的母語(yǔ)來(lái)進(jìn)行故障排查。內(nèi)建的簡(jiǎn)單I/O冗余切換簡(jiǎn)單配置的 I/O冗余切換功能可以在第一個(gè)服務(wù)器需要維護(hù)或者無(wú)法使用時(shí)，非常方便地配置一個(gè)備份的通訊服務(wù)器。這樣，工廠人員可以：消除與通訊服務(wù)器有關(guān)的單點(diǎn)故障；對(duì)第一個(gè)服務(wù)器實(shí)施常規(guī)的維護(hù)。此外，簡(jiǎn)單配置的I/O冗余切換功能提高了實(shí)時(shí)信息的可靠性和依賴性。智能符號(hào)增強(qiáng)，InTouch9.5軟件中智能符號(hào)的新的增強(qiáng)可以使用戶：調(diào)整模板大小并在整個(gè)應(yīng)用中自動(dòng)應(yīng)用這些變更；在窗口內(nèi)將顯示的圖形直接地創(chuàng)建成智能符號(hào)；區(qū)分智能符號(hào)和常規(guī)的圖形，更新的智能符號(hào)功能可以大大地降低應(yīng)用創(chuàng)建、更改和部署的時(shí)間和精力。移動(dòng)縮放/人工的圖形定位，應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)人員可以憑借InTouch軟件的WindowMakerTM圖形編輯程序中這個(gè)新的輕松點(diǎn)擊的移動(dòng)/縮放功能來(lái)突出需要精確細(xì)節(jié)的區(qū)域，并同時(shí)查看整個(gè)圖形窗口。他們?cè)谄聊簧现谱鲌D形時(shí)還可以使用窗口坐標(biāo)，這可以在精力大大降低的同時(shí)實(shí)現(xiàn)精確圖形的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。額外的鍵盤選項(xiàng)，除了標(biāo)準(zhǔn)的InTouch鍵盤以外，InTouch9.5軟件還包括兩個(gè)新的屏幕鍵盤。開(kāi)發(fā)人員可以使用新的Microsoft Windows鍵盤，它可以是"區(qū)域"鍵盤因而可以使國(guó)際用戶用他們的母語(yǔ)查看含有所有文字和字符的屏幕鍵盤。開(kāi)發(fā)人員還可以使用新的InTouch鍵盤來(lái)調(diào)整屏幕上鍵盤大小。這兩個(gè)新的鍵盤以最適合用戶環(huán)境的方式在應(yīng)用中交互實(shí)施。缺省字體設(shè)置，開(kāi)發(fā)人員可以即時(shí)地改變?nèi)笔〉淖煮w從而在整個(gè)應(yīng)用中的按鈕和文本中應(yīng)用新的和True Type類型的字體。額外的功能，密碼域的支持，安全已被更新和增強(qiáng)，從而開(kāi)發(fā)人員可以限制不希望的信息訪問(wèn)。密碼可以被加密，從而可以降低在客戶端和服務(wù)器計(jì)算機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)攔截的機(jī)會(huì)。這個(gè)功能使用戶獲得未授權(quán)的訪問(wèn)的可能性降到最小。密碼的字符還可以被回顯以便可以確認(rèn)字符輸入。Hotlink增強(qiáng)，具有動(dòng)畫功能的圖形和ActiveX控件可以顯示一個(gè)圍繞對(duì)象的“暈輪”，它可以按照對(duì)象的形狀進(jìn)行顯示。通過(guò)這個(gè)暈輪和按照對(duì)象的形狀顯示功能可以使開(kāi)發(fā)人員將動(dòng)畫添加到復(fù)雜對(duì)象的不同的部分。用戶只需用鼠標(biāo)滑過(guò)對(duì)象直到選擇他們需要的部分，然后點(diǎn)開(kāi)它展開(kāi)更多的信息。更新的Windows XP外觀，按鈕、復(fù)選框、單選框和欄標(biāo)題等已經(jīng)更新到新的用戶友好的Windows XP外觀。InTouch9.5軟件可顯著提高運(yùn)行效率和明顯地提高工程生產(chǎn)率。
3、工業(yè)自動(dòng)化軟件技術(shù)的發(fā)展
目前在國(guó)外，很多發(fā)達(dá)國(guó)家及有些發(fā)展中國(guó)家普遍采用美國(guó)Wonderware工業(yè)自動(dòng)化軟件套件技術(shù)，根據(jù)用戶需求構(gòu)建系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工業(yè)大系統(tǒng)的控制與管理。例如，在20世紀(jì)90年代印度最大的TISCO鋼鐵公司采用美國(guó)Wonderware工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)套件技術(shù)實(shí)現(xiàn)了直接與ERP通信，從Internet上直接接受用戶訂單后，通過(guò)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)把總公司和職能部門、分廠、車間直至各條生產(chǎn)線都采用統(tǒng)一的控制、數(shù)據(jù)和信息平臺(tái)納入管理，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和運(yùn)行、維護(hù)成本低，由于軟件組件套件技術(shù)可方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)縫集成，可靠性高，實(shí)現(xiàn)了從接受訂單、原材料訂購(gòu)、產(chǎn)品生產(chǎn)、直至把產(chǎn)品運(yùn)送到用戶手中的全公司統(tǒng)一的自動(dòng)化監(jiān)控與信息化管理，效率極高。美國(guó)Wonderware公司的軟件套裝組件系統(tǒng)是工業(yè)界第一個(gè)集成的工業(yè)自動(dòng)化軟件包Factory Suite，它從根本上改變了人們的傳統(tǒng)觀念以及在制造行業(yè)存在了多年的從上到下的信息流模式。除了上述核心組件外，還有Industrial SQL數(shù)據(jù)分析工具，SCADAlarm企業(yè)級(jí)的電話/報(bào)警系統(tǒng)等等?？傊甒onderware的Factory Suite是套裝的軟件組件系統(tǒng)，可以根據(jù)需要選配組件模塊使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，給企業(yè)信息化提供了完整的解決方案。如在鋼鐵行業(yè)中，采用美國(guó)Wonderware的I/O Sever技術(shù)和InSQL Server技術(shù)，建立統(tǒng)一的控制、數(shù)據(jù)、信息平臺(tái)，效果極好，可實(shí)施建立產(chǎn)品流轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從原材料到成品的全線動(dòng)態(tài)跟蹤，建立生產(chǎn)信息動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、庫(kù)房(包括原料、半成品庫(kù)、熱處理、成品庫(kù))管理、生產(chǎn)作業(yè)和過(guò)程管理、合同管理、質(zhì)量管理、工藝規(guī)程在線指導(dǎo)子系統(tǒng)、生產(chǎn)信息動(dòng)態(tài)查詢、統(tǒng)計(jì)、分析管理等，由于管理與控制都是動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)、沒(méi)有最先進(jìn)的軟件技術(shù)支撐和可以無(wú)縫集成的軟件套件組件搭建系統(tǒng)，很難想象研發(fā)工作量有多大，成功率有多高，真正意義上的CIMS系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)。
近年來(lái)工業(yè)自動(dòng)化軟件技術(shù)在多個(gè)方面都有了長(zhǎng)足的發(fā)展，其中特別值得關(guān)注的是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)構(gòu)架方面的新進(jìn)展。集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)通過(guò)應(yīng)用組件實(shí)現(xiàn)工程重用，Industrial Application Server的組件對(duì)象體系結(jié)構(gòu)可以顯著地提高生產(chǎn)力。組件對(duì)象模型有利于開(kāi)發(fā)代表工廠設(shè)備的可重用的應(yīng)用對(duì)象。在FactorySuite IDE內(nèi)部建立的應(yīng)用對(duì)象包含與自動(dòng)化設(shè)備有關(guān)的所有必要的元素，例如歷史參數(shù)、標(biāo)記、報(bào)警與事件、文檔、腳本、安全和通信參數(shù)?？梢越?、復(fù)制和部署一個(gè)可重用組件的模板庫(kù)，提高快速應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)能力。每個(gè)組件模板支架變化傳播特性，因此，一個(gè)元素的改變可以自動(dòng)地被傳播到所有受影響的組件或選擇的組件，節(jié)省了寶貴的工程時(shí)間和成本。工廠模型體系結(jié)構(gòu)用戶可以把預(yù)先設(shè)計(jì)的應(yīng)用對(duì)象變成利用最佳慣例和公司的工程標(biāo)準(zhǔn)的模板。獲得靈活的應(yīng)用對(duì)象可以包含代表物理工廠設(shè)備監(jiān)控自動(dòng)化策略或更高級(jí)別的生產(chǎn)策略的知識(shí)和應(yīng)用代碼。模板庫(kù)可以把應(yīng)用工程變成一個(gè)裝配過(guò)程，而不是一種程序編制工作，因而可以顯著提高不同項(xiàng)目的生產(chǎn)率。IDE是一個(gè)多開(kāi)發(fā)者環(huán)境，它支持公司利用他們的工程資源，在一個(gè)項(xiàng)目上分配多名工程師。IDE通過(guò)利用高效率的注冊(cè)/注銷過(guò)程支持多開(kāi)發(fā)人員，它為每個(gè)應(yīng)用程序組件提供了一種歷史記錄審核跟蹤機(jī)制，包括用戶標(biāo)識(shí)符、時(shí)期與時(shí)間戳、以及關(guān)于變化的詳細(xì)的摘要信息。由于應(yīng)用配置信息保存在一個(gè)核心項(xiàng)目庫(kù)(SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù))中，因此可以對(duì)整個(gè)應(yīng)用進(jìn)行版本控制。注冊(cè)/注銷過(guò)程允許工程師在旅行或者離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)隨身攜帶組件，為他們提供了最大的靈活性。
IAS(Industrial Application Server)將工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)力與可伸縮性帶入了一個(gè)新紀(jì)元。它提供了全新的一層實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取、報(bào)警與事件管理、數(shù)據(jù)處理服務(wù)及協(xié)作開(kāi)發(fā)功能，這些功能從最底層開(kāi)始就是針對(duì)用于工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用程序而設(shè)計(jì)的。IAS是簡(jiǎn)化分布式自動(dòng)化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、部署、維護(hù)及管理的一種基礎(chǔ)架構(gòu)，它是建立在Invensys的 ArchestrATM架構(gòu)基礎(chǔ)上的新軟件組件。全面的 ArchestrA工廠自動(dòng)化與信息架構(gòu)從一開(kāi)始就設(shè)計(jì)為利用最新軟件技術(shù)延長(zhǎng)傳統(tǒng)系統(tǒng)的使用壽命。不管自動(dòng)化應(yīng)用程序是用在離散制造業(yè)、生產(chǎn)工廠、遠(yuǎn)程 SCADA操作、公共事業(yè)，還是用在這些運(yùn)營(yíng)類型的任何組合中，ArchestrA架構(gòu)均能將其涵蓋在內(nèi)。IAS建立在ArchestrA架構(gòu)上，明顯的優(yōu)勢(shì)在于：分布式點(diǎn)到點(diǎn)架構(gòu)；一個(gè)全球聯(lián)網(wǎng)的域名空間；集成化歷史、腳本、報(bào)警及安全機(jī)制；直觀的多用戶開(kāi)發(fā)環(huán)境；基于組件的工廠與應(yīng)用模型；符合21 CFR Part 11規(guī)范要求；對(duì)用戶而言可顯著降低工程成本 ；降低擁有成本；響應(yīng)迅速、能適應(yīng)成長(zhǎng)需要；堅(jiān)定不移的開(kāi)放性。它為簡(jiǎn)化分布式自動(dòng)化應(yīng)用的開(kāi)發(fā)、部署、維護(hù)與管理提供了基礎(chǔ)。IAS提供了新一級(jí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取、報(bào)警與事件管理、數(shù)據(jù)操作服務(wù)、以及協(xié)作工程能力，這些能力從一開(kāi)始就是專門為工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用設(shè)計(jì)的，使制造廠家、OEM和系統(tǒng)集成商(SI)能夠顯著降低自動(dòng)化系統(tǒng)的工程、購(gòu)買和維護(hù)費(fèi)用，同時(shí)，用戶可以靈活建造自動(dòng)化系統(tǒng)，增強(qiáng)了對(duì)新的需求的響應(yīng)能力。IAS是建立在Invensys 的ArchestrA 體系結(jié)構(gòu)之上的一個(gè)強(qiáng)大的新應(yīng)用平臺(tái)。綜合性的ArchestrA 工廠自動(dòng)化與信息體系結(jié)構(gòu)從一開(kāi)始就被設(shè)計(jì)為利用最新的軟件技術(shù)延長(zhǎng)傳統(tǒng)系統(tǒng)的壽命。不論是裝配制造廠、制煉廠、遠(yuǎn)程SCADA運(yùn)轉(zhuǎn)、公用事業(yè)或者這些業(yè)務(wù)營(yíng)運(yùn)類型的任何組合中的自動(dòng)化應(yīng)用，以ArchestrA為基礎(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)都能夠勝任。
從系統(tǒng)層次考慮，最近的工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)正利用先進(jìn)的軟件技術(shù)朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化、綜合管理等方向發(fā)展。
(1) 工業(yè)自動(dòng)化軟件的集成化
以前的工業(yè)自動(dòng)化軟件已經(jīng)考慮到對(duì)設(shè)備和多系統(tǒng)的集成觀點(diǎn)，但是集成的范圍往往集中在對(duì)局部系統(tǒng)或分廠系統(tǒng)，而沒(méi)有考慮更大范圍的集成，而新的自動(dòng)化軟件系統(tǒng)已經(jīng)考慮到大范圍、區(qū)域性以及全廠級(jí)的系統(tǒng)集成，提供總體的集成解決方案。
(2) 工業(yè)自動(dòng)化軟件的網(wǎng)絡(luò)化
隨著數(shù)據(jù)的分散性以及網(wǎng)絡(luò)的多樣性，工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的信息正朝著信息總線的方向發(fā)展，信息總線的方式改變了過(guò)去需要將數(shù)據(jù)集中采集和處理的觀念，相當(dāng)于在數(shù)據(jù)監(jiān)控層鋪設(shè)了一條信息總線，各個(gè)子系統(tǒng)只要掛接在該信息總線上，就可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)間的相互通訊，實(shí)現(xiàn)了全分布的監(jiān)控系統(tǒng)。比如基于Wonderware FactorySuiteA2構(gòu)建的監(jiān)控系統(tǒng)，就是通過(guò)在整個(gè)系統(tǒng)中部署在每臺(tái)電腦中的Platform進(jìn)行信息交互。由于工業(yè)自動(dòng)化軟件間的信息交互越來(lái)越多，需要在單臺(tái)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)機(jī)器上的軟件系統(tǒng)進(jìn)行集中遠(yuǎn)程管理的功能，因此網(wǎng)絡(luò)化的管理也是自動(dòng)化軟件的發(fā)展方向。目前多家國(guó)內(nèi)外的工業(yè)自動(dòng)化軟件企業(yè)就實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)管理，比如Wonderware公司基于微軟管理控制臺(tái)(MMC)技術(shù)的系統(tǒng)管理控制臺(tái)SMC(System Management Console)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集軟件、日志文件、部署的對(duì)象等實(shí)現(xiàn)集中的遠(yuǎn)程管理。
(3) 工業(yè)自動(dòng)化軟件中面向?qū)ο蠹夹g(shù)的應(yīng)用
面向?qū)ο蠓椒òǚ庋b性、繼承性、多態(tài)性等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使面向?qū)ο蠓椒ㄔ谲浖I(lǐng)域得到迅速的發(fā)展，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，很多控制對(duì)象同樣具有面向?qū)ο蠹夹g(shù)中的“對(duì)象”屬性，也引起了人們的注意，控制工程師和控制軟件開(kāi)發(fā)人員也試圖將面向?qū)ο蟮募夹g(shù)應(yīng)用到工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，但目前基本上仍停留在針對(duì)某個(gè)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和控制軟件的軟件設(shè)計(jì)中，這些都說(shuō)明面向?qū)ο蟮募夹g(shù)可以應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，但沒(méi)有真正將面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用到控制系統(tǒng)的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。這就是要將面向?qū)ο蟮募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)引入到整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中，而不是簡(jiǎn)單的停留在某個(gè)具體的軟件設(shè)計(jì)之中的?？傊瑐鹘y(tǒng)的面向功能的設(shè)計(jì)方法集中在控制系統(tǒng)的局部，圍繞某個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)為主線，而在嵌入面向?qū)ο蠹夹g(shù)的自動(dòng)化軟件平臺(tái)Wonderware Industrial Application Server上，采用面向?qū)ο笏枷朐O(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)，要充分發(fā)揮面向?qū)ο蠹夹g(shù)的封裝性、繼承性的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)采用抽象對(duì)象的方法來(lái)看待整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的組成。Wonder- ware公司推出了一款嵌入面向?qū)ο蠹夹g(shù)的新產(chǎn)品—Wonderware Industrial Application Server。該產(chǎn)品充分發(fā)揮了面向?qū)ο蟮募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)，提供了供自動(dòng)化工程師選擇使用的多個(gè)基礎(chǔ)模板，將程序中的面向?qū)ο蠹夹g(shù)屏蔽掉，只需要經(jīng)過(guò)客戶化的配置以及擴(kuò)展即可以滿足工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃工作，從而使工程師從簡(jiǎn)單復(fù)雜耗時(shí)的程序模塊設(shè)計(jì)中解放出來(lái)，將主要的精力集中在系統(tǒng)控制模型以及控制算法上，大大縮短了工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和上線時(shí)間，并提高了系統(tǒng)的重用性。
(4) 工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的平臺(tái)化
在工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，由于涉及到多種功能的實(shí)現(xiàn)，因此在20世紀(jì)80年代末期和20世紀(jì)90年代，根據(jù)模塊功能的區(qū)別，實(shí)現(xiàn)了軟件系統(tǒng)的模塊化。而由于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的范圍及廣度的增加，需要一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能的統(tǒng)一運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外大的工業(yè)自動(dòng)化軟件企業(yè)都將自己的模塊化軟件統(tǒng)一運(yùn)行在自己的平臺(tái)之上，而且該平臺(tái)具有高度的開(kāi)放性和擴(kuò)展性，相關(guān)廠商的產(chǎn)品就可以在該平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
(5) 工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的綜合管理化
目前各個(gè)工業(yè)自動(dòng)化軟件廠商不僅是為企業(yè)提供監(jiān)控功能軟件的廠商，而且能根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求，提供豐富的管理軟件，向著工業(yè)自動(dòng)化解決方案廠商的轉(zhuǎn)變。他們?yōu)槠髽I(yè)提供了資產(chǎn)管理、質(zhì)量、批次管理等豐富的軟件。而且隨著企業(yè)信息化的推進(jìn)，目前都在積極提供為企業(yè)ERP進(jìn)行數(shù)據(jù)支撐的MES解決方案。最明顯的就是不少?gòu)S商推出了基于S95標(biāo)準(zhǔn)的MES解決方案，比如Wonderware公司的生產(chǎn)事件模塊PEM(Production Events Module)就是遵循S95標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)效能跟蹤管理的解決方案。
在工業(yè)自動(dòng)化軟件支持的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)、處理能力以及可伸縮性或擴(kuò)展性等方面，都有明顯的發(fā)展和提高。廠商考慮越來(lái)越多的是系統(tǒng)隨時(shí)間推移而增值和延長(zhǎng)項(xiàng)目的生命周期，從整體上提高系統(tǒng)建設(shè)的投資回報(bào)率。
4、工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例
電廠外圍系統(tǒng)是電廠生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理的重要環(huán)節(jié)，但相對(duì)于機(jī)爐控制而言，其運(yùn)行方式比較簡(jiǎn)單，基本都是就地獨(dú)立控制。
(1) 運(yùn)行人員投入多，成本太高；
(2) 由于位置分散，距離集控室較遠(yuǎn)，給系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)和管理帶來(lái)許多困難。因此，采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)所有外圍系統(tǒng)集中控制，不僅可以在很多方面解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備存在的問(wèn)題，而且將為構(gòu)建統(tǒng)一的企業(yè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)管控一體化創(chuàng)造一個(gè)良好的基礎(chǔ)。下面以筆者在某電廠外圍設(shè)備集中監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)施方案為例，介紹應(yīng)用Wonderware的工業(yè)自動(dòng)化軟件FactorySuite套件實(shí)現(xiàn)的火電廠輔助設(shè)備計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)踐證明該方案從設(shè)計(jì)到實(shí)施都取得了良好的效果。
4.1 計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)所需監(jiān)控的子系統(tǒng)對(duì)象
某實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)由下列子系統(tǒng)對(duì)象構(gòu)成：(1) 化學(xué)補(bǔ)給水控制系統(tǒng)；(2) 凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)；(3) 汽水取樣及加藥系統(tǒng)；(4) 輸煤系統(tǒng)；(5) 凈水站系統(tǒng)；(6) 循環(huán)水泵房系統(tǒng)；(7) 工業(yè)水泵房系統(tǒng)；(8) 燃油泵房系統(tǒng)。
雖然各子系統(tǒng)部署分散，但綜合起來(lái)，其數(shù)據(jù)采集和控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是由三類由多臺(tái)SCHNEIDER MODICON的QUANTUM系列PLC、AB公司的Conlogix系列控制器和一個(gè)基于Modbus的遠(yuǎn)程I/O組構(gòu)成。
4.2 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
鑒于上述電廠各外圍系統(tǒng)子系統(tǒng)的具體情況，根據(jù)各子系統(tǒng)發(fā)布情況和各系統(tǒng)的I/O規(guī)模，設(shè)計(jì)了4個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O Server，與上位機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施集中監(jiān)控。應(yīng)用InSQL建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，應(yīng)用InTouch開(kāi)發(fā)建立分類的圖形畫面監(jiān)控工作站，應(yīng)用ActiveFactory建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析客戶端，應(yīng)用SuiteVoyager軟件建立基于圖形畫面監(jiān)控工作站現(xiàn)場(chǎng)和數(shù)據(jù)分析客戶端的工業(yè)實(shí)時(shí)信息圖形門戶，實(shí)施廠內(nèi)安全級(jí)別內(nèi)的B/S結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程工業(yè)實(shí)時(shí)信息監(jiān)視，方便與電廠企業(yè)ERP系統(tǒng)互連。
4.3 系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)軟件監(jiān)控畫面采用層次型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各子系統(tǒng)之間很容易切換，直觀反映現(xiàn)場(chǎng)工況，且便于操作人員使用，簡(jiǎn)潔、直觀、功能完善是它的最大特點(diǎn)。采用層次型結(jié)構(gòu)便于操作人員完成多個(gè)子系統(tǒng)的準(zhǔn)確切換，避免由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繁瑣造成的誤操作。各子系統(tǒng)也采用相近的功能菜單，切換方便，功能完善，在同一幅主畫面內(nèi)可完成多項(xiàng)操作功能。
監(jiān)控系統(tǒng)包括系統(tǒng)畫面生成、事故追憶系統(tǒng)、各種曲線顯示和打印、各種報(bào)表生成等。監(jiān)控畫面要符合電廠監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)風(fēng)格，按照分級(jí)瀏覽、逐級(jí)細(xì)化的原則設(shè)計(jì)畫面，采用彈出式窗口、下拉式菜單等多種符合Windows標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)畫面的切換和顯示，單個(gè)畫面的工藝流程、信息顯示(包括運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)、故障情況等)和各種曲線要布局合理、生動(dòng)，色調(diào)柔和。事故追憶系統(tǒng)包括所有進(jìn)入控制系統(tǒng)的事件(如參數(shù)、反饋等)以及控制系統(tǒng)本身發(fā)生的事件(如卡件或通訊故障等)，所有I/O點(diǎn)均可以曲線的形式顯示，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行在線分析、診斷提供豐富的數(shù)據(jù)資源。
5、結(jié)束語(yǔ)
盡管工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，但是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)軟件技術(shù)正在快速發(fā)展，越來(lái)越先進(jìn)的新系統(tǒng)技術(shù)給解決復(fù)雜大系統(tǒng)的優(yōu)化控制與實(shí)現(xiàn)管理扁平化提供了強(qiáng)大的技術(shù)后援，鼓舞人們?nèi)ソ鉀Q一個(gè)又一個(gè)的技術(shù)難題。上述討論的問(wèn)題，是作者多年從事工程實(shí)踐的一些認(rèn)識(shí)，不知是否恰當(dāng)。
