組態(tài)軟件—工業(yè)控制中的“操作平臺”

1、組態(tài)軟件工業(yè)控制中的“操作平臺” 工業(yè)自誕生之時(shí)，就離不開對于各種能影響或體現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測和控制。按照工業(yè)生產(chǎn)變量時(shí)間和幅度的連續(xù)性，工業(yè)生產(chǎn)的典型過程可以分為：連續(xù)過程（Continuous Process）、離散過程（Discrete Process）和批量過程（Batch Process）。其中批量過程往往是由離散過程和連續(xù)過程組合而成。 監(jiān)測是控制的先決條件，否則控制無從談起。依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中離散過程和連續(xù)過程的劃分，工業(yè)控制大體沿著一下兩條主線發(fā)展： 第一條主線是對離散控制系統(tǒng)的控制，也可以說是邏輯控制或者程序控制，從早期的機(jī)械電磁原理的繼電器控制，發(fā)展為以電子邏輯電路為主的控制

2、，進(jìn)而產(chǎn)生了以數(shù)字技術(shù)和微處理器為核心的PLC（Programmable Logic Controller），其發(fā)展趨勢可視為更快、更小、更可靠、更靈活、成本更低； 第二條主線是對連續(xù)過程的控制，和離散控制相比，連續(xù)控制所使用的產(chǎn)品種類更多，技術(shù)上也更為復(fù)雜。從初期的機(jī)械控制器到基地式儀表，進(jìn)而發(fā)展為氣動(dòng)或者電動(dòng)單元式組合儀表，一直到分布式控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）的產(chǎn)生。DCS本身也是儀表控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)合體，其發(fā)展趨勢是控制范圍更廣、可靠性更高，精度和實(shí)時(shí)性更高，綜合成本更低。 隨著科技的快速發(fā)展，現(xiàn)今，最新型的PLC也開始融入對模擬

3、量的采集和控制，不局限在單獨(dú)的離散控制之上，而第四代的DCS系統(tǒng)控制范圍也更為廣泛。兩者之間的界限也日漸模糊。大型的PLC結(jié)合上層監(jiān)控軟件某種程度上也可以構(gòu)成DCS，而DCS系統(tǒng)中PLC也得到了廣泛的使用。 無論是PLC控制還是DCS系統(tǒng)，雖然都具有各自的優(yōu)勢，而且得到了廣泛的應(yīng)用，但是也都有著其各自的局限性：PLC控制對于連續(xù)的模擬量而言相對薄弱，而且PLC本身的存儲數(shù)據(jù)能力較低，人機(jī)界面相對不夠直觀；DCS系統(tǒng)成本較高，各個(gè)廠家的DCS系統(tǒng)的開發(fā)性還較低，用戶難以自由選擇軟硬件。 工業(yè)控制，無論是早期的繼電器控制，還是最新的PLC或DCS系統(tǒng)，其本質(zhì)都是獲取現(xiàn)場信息，進(jìn)行信息處理，將處理結(jié)

4、果反饋到現(xiàn)場控制中，如圖1所示： 循環(huán)圖圖1 控制流程 現(xiàn)代工業(yè)工控依然是遵循著采集、處理、控制的模式，其發(fā)展深受計(jì)算機(jī)技術(shù)的影響，從1958年9月，美國投入使用第一臺用于現(xiàn)場監(jiān)控的計(jì)算機(jī)以來，計(jì)算機(jī)已經(jīng)深深的融入到工業(yè)控制領(lǐng)域。 隨著個(gè)人電腦的快速普及和性能的快速提升，基于個(gè)人電腦的監(jiān)控系統(tǒng)（PC Based）的應(yīng)用也日益廣泛，其典型代表是組態(tài)軟件（SCADASupervisory Control And Data Acquisition）的出現(xiàn)。 二十世紀(jì)八十年代，伴隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，出現(xiàn)了最早的組態(tài)軟件，至今已經(jīng)涌現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的組態(tài)軟件產(chǎn)品：iFix，InTouch，Wincc等，國內(nèi)也

5、出現(xiàn)了性價(jià)比很高的軟件：組態(tài)王、紫金橋等。從最初的Dos環(huán)境，到Windows，從簡單的監(jiān)控到各種復(fù)雜的控制，組態(tài)軟件功能日益強(qiáng)大。以筆者熟悉的紫金橋組態(tài)軟件為例（其他組態(tài)軟件可能稍有區(qū)別，具體可參見各軟件的說明），組態(tài)軟件的架構(gòu)如下：圖2 組態(tài)軟件架構(gòu) 現(xiàn)場設(shè)備通過各種IO接口，將數(shù)據(jù)傳送到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫將其處理后通過人機(jī)界面（View）顯示給用戶，用戶也可以將操作命令下置給實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而通過數(shù)據(jù)庫下置到現(xiàn)場設(shè)備中。在這種架構(gòu)中相對于用戶，其不必了解實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是如何和不同的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通訊的，只需通過人機(jī)界面進(jìn)行相關(guān)的設(shè)定就行了，在這里組態(tài)軟件起到了操作平臺的作用，屏蔽了用戶和現(xiàn)場設(shè)備的直接關(guān)聯(lián)，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)中“操作系統(tǒng)”，用戶操作電腦，無需關(guān)心底層顯卡的工作機(jī)制，硬盤的具體讀寫，只需和操作系統(tǒng)進(jìn)行對話即可。 組態(tài)軟件本身也可以依據(jù)用戶的要求通過腳本或者在界面上的一些設(shè)定自動(dòng)的控制現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行。也可以將多套組態(tài)軟件組合成一個(gè)分布式的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，先將現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集到單套組態(tài)軟件中，此時(shí)該組態(tài)軟件一方面