組態軟件簡介
隨著工業自動化水平的迅速提高，計算機在工業領域的廣泛應用，人們對工業自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設備和過程監控裝置在工業領域的應用，使得傳統的工業控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發傳統的工業控制軟件時，當工業被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統的源程序，導致其開發周期長；已開發成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復使用率很低，導致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須同其他人員或新手進行源程序的修改，因而更是相當困難。通用工業自動化組態軟件的出現為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統工業控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據自己的控制對象和控制目的的任意組態，完成最終的自動化控制工程。
組態（Configuration）為模塊化任意組合。通用組態軟件主要特點有（1）延續性和可擴充性。用通用組態軟件開發的應用程序，當現場（包括硬件設備或系統結構）或用戶需求發生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級；（2）封裝性（易學易用），通用組態軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術（甚至不需要編程技術），就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能；（3）通用性，每個用戶根據工程實際情況，利用通用組態軟件提供的底層設備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數據庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數據處理、歷史數據和曲線并存、具有多媒體功能和網絡功能的工程，不受行業限制。
最早開發的通用組態軟件是DOS環境下的組態軟件，其特點是具有簡單的人機界面（MMI）、圖庫、繪圖工具箱等基本功能。隨著Windows的廣泛應用，Windows環境下的組態軟件成為主流。與DOS環境下的組態軟件成為主流。與DOS環境下的組態軟件相比，其最突出的特點是圖形功能有了很大的增強。國外許多優秀通用組態軟件是在英文狀態下開發的，它具有應用時間長、用戶界面不理想、不支持或不免費支持國內普遍使用的硬件設備、組態軟件本身費用和組態軟件培訓費用高昂等因素，這些也正是國內通用組態軟件在國內不能廣泛應用的原因。隨著國內計算機水平和工業自動化程度的不斷提高，通用組態軟件的市場需求日益增大。近年來，一些技術力量雄厚的高科技公司相繼開發出了適合國內使用的通用組態軟件。
組態軟件的系統構成及其簡介
----北京三維力控科技有限公司
在組態軟件中，通過組態生成的一個目標應用項目在計算機硬盤中占據唯一的物理空間（邏輯空間），可以用唯一的一個名稱來標識，就被稱為一個應用程序。在同一計算機中可以存儲多個應用程序，組態軟件通過應用程序的名稱來訪問其組態內容，打開其組態內容進行修改或將其應用程序裝入計算機內存投入實時運行。
組態軟件的結構劃分有多種標準，這里以使用軟件的工作階段和軟件體系的成員構成兩種標準討論其體系結構。
一、組態軟件的結構劃分
1.以使用軟件的工作階段劃分
也可以說是按照系統環境劃分，從總體上講，組態軟件是由兩大部分構成的：
系統開發環境：是自動化工程設計工程師為實施其控制方案，在組態軟件的支持下進行應用程序的系統生成工作所必須依賴的工作環境。通過建立一系列用戶數據文件，生成最終的圖形目標應用系統,供系統運行環境運行時使用。
系統開發環境由若干個組態程序組成，如圖形界面組態程序、實時數據庫組態程序等。
系統運行環境：在系統運行環境下，目標應用程序被裝入計算機內存并投入實時運行。系統運行環境由若干個運行程序組成，如圖形界面運行程序、實時數據庫運行程序等。
組態軟件支持在線組態技術，即在不退出系統運行環境的情況下可以直接進入組態環境并修改組態，使修改后的組態直接生效。
自動化工程設計工程師最先接觸的一定是系統開發環境，通過一定工作量的系統組態和調試，最終將目標應用程序在系統運行環境投入實時運行，完成一個工程項目。
2. 按照成員構成劃分
組態軟件因為其功能強大，而每個功能相對來說又具有一定的獨立性，因此其組成形式是一個集成軟件平臺，由若干程序組件構成。
其中必備的典型組件包括：
應用程序管理器
應用程序管理器是提供應用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應用等功能的專用管理工具。在自動化工程設計工程師應用組態軟件進行工程設計時，經常會遇到下面一些煩惱：經常要進行組態數據的備份；經常需要引用以往成功應用項目中的部分組態成果（如畫面）；經常需要迅速了解計算機中保存了哪些應用項目。雖然這些要求可以用手工方式實現，但效率低下，極易出錯。有了應用程序管理器的支持，這些操作將變得非常簡單。
圖形界面開發程序
是自動化工程設計工程師為實施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進行圖形系統生成工作所依賴的開發環境。通過建立一系列用戶數據文件，生成最終的圖形目標應用系統,供圖形運行環境運行時使用。
圖形界面運行程序
在系統運行環境下，圖形目標應用系統被圖形界面運行程序裝入計算機內存并投入實時運行。
實時數據庫系統組態程序
有的組態軟件只在圖形開發環境中增加了簡單的數據管理功能，因而不具備完整的實時數據庫系統。目前比較先進的組態軟件（如力控等）都有獨立的實時數據庫組件，以提高系統的實時性，增強處理能力。實時數據庫系統組態程序是建立實時數據庫的組態工具，可以定義實時數據庫的結構、數據來源、數據連接、數據類型及相關的各種參數。
實時數據庫系統運行程序
在系統運行環境下，目標實時數據庫及其應用系統被實時數據庫系統運行程序裝入計算機內存并執行預定的各種數據計算、數據處理任務。歷史數據的查詢、檢索、報警的管理都是在實時數據庫系統運行程序中完成的。
I/O驅動程序
是組態軟件中必不可少的組成部分，用于和I/O設備通訊，互相交換數據，DDE和OPC Client是兩個通用的標準I/O驅動程序，用來和支持DDE標準和OPC標準的I/O設備通訊。多數組態軟件的DDE驅動程序被整合在實時數據庫系統或圖形系統中，而OPC Client則多數單獨存在。
擴展可選組件包括：
通用數據庫接口（ODBC接口）組態程序
通用數據庫接口組件用來完成組態軟件的實時數據庫與通用數據庫（如Oracle、Sybase、Foxpro、DB2、Infomix、SQL Server等）的互聯，實現雙向數據交換，通用數據庫既可以讀取實時數據，也可以讀取歷史數據；實時數據庫也可以從通用數據庫實時地讀入數據。通用數據庫接口（ODBC接口）組態環境用于指定要交換的通用數據庫的數據庫結構、字段名稱及屬性、時間區段、采樣周期、字段與實時數據庫數據的對應關系等。
通用數據庫接口（ODBC接口）運行程序
已組態的通用數據庫連接被裝入計算機內存，按照預先指定的采樣周期，對規定時間區段按照組態的數據庫結構建立起通用數據庫和實時數據庫間的數據連接。
策略（控制方案）編輯組態程序
策略編輯/生成組件
是以PC為中心實現低成本監控的核心軟件，具有很強的邏輯、算術運算能力和豐富的控制算法。策略編輯/生成組件以IEC-1131-3標準為使用者提供標準的編程環境，共有4種編程方式：梯形圖、結構化編程語言、指令助記符、模塊化功能塊。使用者一般都習慣于使用模塊化功能塊，根據控制方案進行組態，結束后系統將保存組態內容并對組態內容進行語法檢查、編譯。
編譯生成的目標策略代碼即可以與圖形界面同在一臺計算機上運行，也可以下裝（Download）到目標設備（如PC/104、Windows CE系統等PC-Based設備）上運行。
策略運行程序
組態的策略目標系統被裝入計算機內存并執行預定的各種數據計算、數據處理任務，同時完成與實時數據庫的數據交換。
實用通訊程序組件
實用通訊程序極大地增強了組態軟件的功能，可以實現與第三方程序的數據交換，是組態軟件價值的主要表現之一。通訊實用程序具有以下功能：
1.可以實現操作站的雙機冗余熱備用；
2.實現數據的遠程訪問和傳送；
3.通訊實用程序可以使用以太網、RS485、RS232、PSTN等多種通訊介質或網絡實現其功能。實用通訊程序組件可以劃分為Server和Client兩種類型，Server是數據提供方，Client是數據訪問方，一但Server和Client建立起了連接，二者間就可以實現數據的雙向傳送。
二、 力控2.0的體系結構
力控2.0是一個集成式的軟件包,其中所有組件都可以獨立分布式地運行,通過網絡服務程序與其它組件交換數據。力控2.0可以運行于Pentium 133以上的計算機（16M以上內存、1G以上硬盤）系統中。
力控2.0包括以下幾個主要部分：
Draw，功能強大的人機界面組態工具。Draw是集成的開發環境，它使用面向對象的圖形對象創建動畫式顯示窗口。這些窗口的數據、圖形顯示內容可以來自過程I/O或Microsoft Windows第三方應用程序。
View，高可靠、快速的圖形界面運行系統。View用來運行由Draw創建的圖形窗口，支持的畫面數量不受限制，數據刷新速度快于5毫秒。
DB，先進的分布式實時數據庫。DB是整個應用系統的核心，構建分布式應用系統的基礎。它負責整個力控應用系統的實時數據處理、歷史數據存儲、統計數據處理、報警信息處理、數據服務請求處理。完成與過程的雙向數據通訊。DB與Draw構成服務器/客戶計算模式。各個網絡節點上的DB通過網絡服務程序可以構建成復雜的分布式網絡應用系統，單機數據處理能力超過1萬點，歷史數據可以保存10年以上；網絡處理能力可超過10萬點。
NetClient和NetServer，高性能的網絡通信服務程序。NetServer和NetClient內部采用TCP/IP通信協議，它保證用戶可以充分利用Intranet/Internet的網絡資源，保證數據刷新速度快于5毫秒，網絡數據處理能力超過10萬點。
I/O Server，即I/O驅動程序。I/O Server完成與各種檢測、控制設備的通訊，負責從過程I/O設備讀取實時數據，同時將來自圖形界面和實時數據庫的控制命令寫入I/O設備。DB與I/O Server構成服務器/客戶計算模式。I/O Server由很多單體程序構成，每個單體程序能夠完成特定設備的通訊功能，目前力控2.0的I/O Server家族擁有眾多成員，支持大多數主流控制設備生產商提供的硬件。
另外，力控2.0中也包含其它可選程序組件：
策略編輯生成及運行程序StrategyBuilder，新一代基于PC-Based和嵌入式系統的自動化控制軟件，符合IEC1131-3標準，可提供比PLC更為強大、更為靈活的功能。
力控Web Server，運行在Web服務器上的應用軟件。可為世界各地的遠程用戶在臺式機或便攜機上用標準瀏覽器實時監控現場生產過程。
TelClient/TelServer，使用簡便的遠程拔號通信程序。在任何地方，只要能拔打電話，就可以使用本組件實現對遠程現場生產過程的的實時監控，唯一需要的是Modem和電話線。
SCOMClient/SCOMServer，低成本的串行通信程序。兩臺計算機之間，使用RS232C/422/485接口，可實現一對一（1：1方式）的通訊；如果使用RS485總線，還可實現一對多臺計算機（1：N方式）的通訊。
組態（Configuration）為模塊化任意組合。通用組態軟件主要特點有（1）延續性和可擴充性。用通用組態軟件開發的應用程序，當現場（包括硬件設備或系統結構）或用戶需求發生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級；（2）封裝性（易學易用），通用組態軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術（甚至不需要編程技術），就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能；（3）通用性，每個用戶根據工程實際情況，利用通用組態軟件提供的底層設備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數據庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數據處理、歷史數據和曲線并存、具有多媒體功能和網絡功能的工程，不受行業限制。
最早開發的通用組態軟件是DOS環境下的組態軟件，其特點是具有簡單的人機界面（MMI）、圖庫、繪圖工具箱等基本功能。隨著Windows的廣泛應用，Windows環境下的組態軟件成為主流。與DOS環境下的組態軟件成為主流。與DOS環境下的組態軟件相比，其最突出的特點是圖形功能有了很大的增強。國外許多優秀通用組態軟件是在英文狀態下開發的，它具有應用時間長、用戶界面不理想、不支持或不免費支持國內普遍使用的硬件設備、組態軟件本身費用和組態軟件培訓費用高昂等因素，這些也正是國內通用組態軟件在國內不能廣泛應用的原因。隨著國內計算機水平和工業自動化程度的不斷提高，通用組態軟件的市場需求日益增大。近年來，一些技術力量雄厚的高科技公司相繼開發出了適合國內使用的通用組態軟件。
組態軟件的系統構成及其簡介
----北京三維力控科技有限公司
在組態軟件中，通過組態生成的一個目標應用項目在計算機硬盤中占據唯一的物理空間（邏輯空間），可以用唯一的一個名稱來標識，就被稱為一個應用程序。在同一計算機中可以存儲多個應用程序，組態軟件通過應用程序的名稱來訪問其組態內容，打開其組態內容進行修改或將其應用程序裝入計算機內存投入實時運行。
組態軟件的結構劃分有多種標準，這里以使用軟件的工作階段和軟件體系的成員構成兩種標準討論其體系結構。
一、組態軟件的結構劃分
1.以使用軟件的工作階段劃分
也可以說是按照系統環境劃分，從總體上講，組態軟件是由兩大部分構成的：
系統開發環境：是自動化工程設計工程師為實施其控制方案，在組態軟件的支持下進行應用程序的系統生成工作所必須依賴的工作環境。通過建立一系列用戶數據文件，生成最終的圖形目標應用系統,供系統運行環境運行時使用。
系統開發環境由若干個組態程序組成，如圖形界面組態程序、實時數據庫組態程序等。
系統運行環境：在系統運行環境下，目標應用程序被裝入計算機內存并投入實時運行。系統運行環境由若干個運行程序組成，如圖形界面運行程序、實時數據庫運行程序等。
組態軟件支持在線組態技術，即在不退出系統運行環境的情況下可以直接進入組態環境并修改組態，使修改后的組態直接生效。
自動化工程設計工程師最先接觸的一定是系統開發環境，通過一定工作量的系統組態和調試，最終將目標應用程序在系統運行環境投入實時運行，完成一個工程項目。
2. 按照成員構成劃分
組態軟件因為其功能強大，而每個功能相對來說又具有一定的獨立性，因此其組成形式是一個集成軟件平臺，由若干程序組件構成。
其中必備的典型組件包括：
應用程序管理器
應用程序管理器是提供應用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應用等功能的專用管理工具。在自動化工程設計工程師應用組態軟件進行工程設計時，經常會遇到下面一些煩惱：經常要進行組態數據的備份；經常需要引用以往成功應用項目中的部分組態成果（如畫面）；經常需要迅速了解計算機中保存了哪些應用項目。雖然這些要求可以用手工方式實現，但效率低下，極易出錯。有了應用程序管理器的支持，這些操作將變得非常簡單。
圖形界面開發程序
是自動化工程設計工程師為實施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進行圖形系統生成工作所依賴的開發環境。通過建立一系列用戶數據文件，生成最終的圖形目標應用系統,供圖形運行環境運行時使用。
圖形界面運行程序
在系統運行環境下，圖形目標應用系統被圖形界面運行程序裝入計算機內存并投入實時運行。
實時數據庫系統組態程序
有的組態軟件只在圖形開發環境中增加了簡單的數據管理功能，因而不具備完整的實時數據庫系統。目前比較先進的組態軟件（如力控等）都有獨立的實時數據庫組件，以提高系統的實時性，增強處理能力。實時數據庫系統組態程序是建立實時數據庫的組態工具，可以定義實時數據庫的結構、數據來源、數據連接、數據類型及相關的各種參數。
實時數據庫系統運行程序
在系統運行環境下，目標實時數據庫及其應用系統被實時數據庫系統運行程序裝入計算機內存并執行預定的各種數據計算、數據處理任務。歷史數據的查詢、檢索、報警的管理都是在實時數據庫系統運行程序中完成的。
I/O驅動程序
是組態軟件中必不可少的組成部分，用于和I/O設備通訊，互相交換數據，DDE和OPC Client是兩個通用的標準I/O驅動程序，用來和支持DDE標準和OPC標準的I/O設備通訊。多數組態軟件的DDE驅動程序被整合在實時數據庫系統或圖形系統中，而OPC Client則多數單獨存在。
擴展可選組件包括：
通用數據庫接口（ODBC接口）組態程序
通用數據庫接口組件用來完成組態軟件的實時數據庫與通用數據庫（如Oracle、Sybase、Foxpro、DB2、Infomix、SQL Server等）的互聯，實現雙向數據交換，通用數據庫既可以讀取實時數據，也可以讀取歷史數據；實時數據庫也可以從通用數據庫實時地讀入數據。通用數據庫接口（ODBC接口）組態環境用于指定要交換的通用數據庫的數據庫結構、字段名稱及屬性、時間區段、采樣周期、字段與實時數據庫數據的對應關系等。
通用數據庫接口（ODBC接口）運行程序
已組態的通用數據庫連接被裝入計算機內存，按照預先指定的采樣周期，對規定時間區段按照組態的數據庫結構建立起通用數據庫和實時數據庫間的數據連接。
策略（控制方案）編輯組態程序
策略編輯/生成組件
是以PC為中心實現低成本監控的核心軟件，具有很強的邏輯、算術運算能力和豐富的控制算法。策略編輯/生成組件以IEC-1131-3標準為使用者提供標準的編程環境，共有4種編程方式：梯形圖、結構化編程語言、指令助記符、模塊化功能塊。使用者一般都習慣于使用模塊化功能塊，根據控制方案進行組態，結束后系統將保存組態內容并對組態內容進行語法檢查、編譯。
編譯生成的目標策略代碼即可以與圖形界面同在一臺計算機上運行，也可以下裝（Download）到目標設備（如PC/104、Windows CE系統等PC-Based設備）上運行。
策略運行程序
組態的策略目標系統被裝入計算機內存并執行預定的各種數據計算、數據處理任務，同時完成與實時數據庫的數據交換。
實用通訊程序組件
實用通訊程序極大地增強了組態軟件的功能，可以實現與第三方程序的數據交換，是組態軟件價值的主要表現之一。通訊實用程序具有以下功能：
1.可以實現操作站的雙機冗余熱備用；
2.實現數據的遠程訪問和傳送；
3.通訊實用程序可以使用以太網、RS485、RS232、PSTN等多種通訊介質或網絡實現其功能。實用通訊程序組件可以劃分為Server和Client兩種類型，Server是數據提供方，Client是數據訪問方，一但Server和Client建立起了連接，二者間就可以實現數據的雙向傳送。
二、 力控2.0的體系結構
力控2.0是一個集成式的軟件包,其中所有組件都可以獨立分布式地運行,通過網絡服務程序與其它組件交換數據。力控2.0可以運行于Pentium 133以上的計算機（16M以上內存、1G以上硬盤）系統中。
力控2.0包括以下幾個主要部分：
Draw，功能強大的人機界面組態工具。Draw是集成的開發環境，它使用面向對象的圖形對象創建動畫式顯示窗口。這些窗口的數據、圖形顯示內容可以來自過程I/O或Microsoft Windows第三方應用程序。
View，高可靠、快速的圖形界面運行系統。View用來運行由Draw創建的圖形窗口，支持的畫面數量不受限制，數據刷新速度快于5毫秒。
DB，先進的分布式實時數據庫。DB是整個應用系統的核心，構建分布式應用系統的基礎。它負責整個力控應用系統的實時數據處理、歷史數據存儲、統計數據處理、報警信息處理、數據服務請求處理。完成與過程的雙向數據通訊。DB與Draw構成服務器/客戶計算模式。各個網絡節點上的DB通過網絡服務程序可以構建成復雜的分布式網絡應用系統，單機數據處理能力超過1萬點，歷史數據可以保存10年以上；網絡處理能力可超過10萬點。
NetClient和NetServer，高性能的網絡通信服務程序。NetServer和NetClient內部采用TCP/IP通信協議，它保證用戶可以充分利用Intranet/Internet的網絡資源，保證數據刷新速度快于5毫秒，網絡數據處理能力超過10萬點。
I/O Server，即I/O驅動程序。I/O Server完成與各種檢測、控制設備的通訊，負責從過程I/O設備讀取實時數據，同時將來自圖形界面和實時數據庫的控制命令寫入I/O設備。DB與I/O Server構成服務器/客戶計算模式。I/O Server由很多單體程序構成，每個單體程序能夠完成特定設備的通訊功能，目前力控2.0的I/O Server家族擁有眾多成員，支持大多數主流控制設備生產商提供的硬件。
另外，力控2.0中也包含其它可選程序組件：
策略編輯生成及運行程序StrategyBuilder，新一代基于PC-Based和嵌入式系統的自動化控制軟件，符合IEC1131-3標準，可提供比PLC更為強大、更為靈活的功能。
力控Web Server，運行在Web服務器上的應用軟件。可為世界各地的遠程用戶在臺式機或便攜機上用標準瀏覽器實時監控現場生產過程。
TelClient/TelServer，使用簡便的遠程拔號通信程序。在任何地方，只要能拔打電話，就可以使用本組件實現對遠程現場生產過程的的實時監控，唯一需要的是Modem和電話線。
SCOMClient/SCOMServer，低成本的串行通信程序。兩臺計算機之間，使用RS232C/422/485接口，可實現一對一（1：1方式）的通訊；如果使用RS485總線，還可實現一對多臺計算機（1：N方式）的通訊。
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