組態(tài)軟件技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

寧毅　陳顯軍　陳金龍

摘要：該文首先介紹了組態(tài)軟件的發(fā)展背景、歷史以及國(guó)內(nèi)外組態(tài)軟件目前的市場(chǎng)情況，提出了國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件提高技術(shù)的迫切性。其次是描述了目前組態(tài)軟件技術(shù)的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展情況。最后結(jié)論在此強(qiáng)調(diào)了國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件生產(chǎn)商需要努力提高新技術(shù)。該文為國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件的發(fā)展指明了方向。

關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）08-0208-02

1概述

組態(tài)軟件是指客戶(hù)通過(guò)使用人機(jī)開(kāi)發(fā)界面軟件，用以太網(wǎng)、串口、或?qū)ｉT(mén)通信進(jìn)行對(duì)儀器、儀表等設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及監(jiān)控的軟件。組態(tài)（ConfIgure）是“設(shè)置”、“配置”等意思，用戶(hù)通過(guò)采取與“搭積木”的相似方式，根據(jù)自身需求進(jìn)行裝配所需軟件的特定功能、而不用采取編寫(xiě)軟件程序。

當(dāng)今世界人口的基數(shù)較大，消耗能源較多，不可再生能源的減少，在全球氣候日益變暖的趨勢(shì)下，節(jié)能是人類(lèi)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。建立起有效的節(jié)能組態(tài)軟件，能對(duì)石油、天然氣、水電等能源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、能效公示、能效預(yù)警等；能對(duì)政府部門(mén)的節(jié)能減排目標(biāo)指標(biāo)制定和編制相應(yīng)的節(jié)能工作計(jì)劃、對(duì)企業(yè)能耗的有效監(jiān)控及分析等提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。

組態(tài)軟件起源于集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System簡(jiǎn)稱(chēng)DCS），DCS從早期氣動(dòng)PID調(diào)節(jié)器，后發(fā)展成氣動(dòng)單元組合儀表及后來(lái)的電動(dòng)單元組合儀表，到70年代隨著微處理的出現(xiàn)，產(chǎn)生了第一代DSC。

組態(tài)軟件發(fā)展壯大于可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller簡(jiǎn)稱(chēng)PLC）。20世紀(jì)60年代，美國(guó)通用汽車(chē)公司為了解決汽車(chē)流水線上繼電器的可靠性差、維修工期改造工期長(zhǎng)、不靈活等缺點(diǎn)，提出“通用十條”目地為了取代繼電器。1969年P(guān)LC之父Dick Modey制成了數(shù)字式控制器，開(kāi)啟了PLC的新紀(jì)元，解決了通用公司的問(wèn)題。

目前國(guó)外的組態(tài)軟件有將近一百多種，在國(guó)際上比較有名的組態(tài)軟件有Wonderware公司的Intouch、美國(guó)通用汽車(chē)公司的implicity、德國(guó)西門(mén)子公司的Wincc和以色列的WizCo等，國(guó)外的組態(tài)軟件長(zhǎng)期占領(lǐng)市場(chǎng)的大部分份額。但國(guó)外組態(tài)軟件也有一定的缺點(diǎn)例如購(gòu)買(mǎi)費(fèi)用較大、非漢語(yǔ)界面、售后服務(wù)困難等，因此也給國(guó)內(nèi)軟件一定的發(fā)揮空間。

在20世紀(jì)80年代末，國(guó)外的一些組態(tài)軟件開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。進(jìn)入之初，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)沒(méi)有很好的理解組態(tài)軟件的重要作用。到20世紀(jì)90年代的時(shí)候，國(guó)人越來(lái)越意識(shí)到組態(tài)軟件的作用，慢慢改變了對(duì)組態(tài)軟件的觀念。目前我國(guó)的組態(tài)軟件主要以中低端市場(chǎng)為主，隨著國(guó)內(nèi)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)組態(tài)軟件在一定程度上占領(lǐng)了一定的高端市場(chǎng)，但是由于國(guó)內(nèi)軟件的不穩(wěn)定性和產(chǎn)品的發(fā)展、通用性等原因，很多客戶(hù)往往會(huì)選擇國(guó)外的高端產(chǎn)品。因此這就迫切需要國(guó)內(nèi)研究開(kāi)發(fā)人員提高軟件產(chǎn)品技術(shù)以及質(zhì)量，滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。

2組態(tài)軟件的技術(shù)

2.1組態(tài)軟件的功能變遷

功能上的變化：軟件以人機(jī)交互方式進(jìn)行界面顯示，方便用戶(hù)進(jìn)行直觀理解。集成了權(quán)限管理、數(shù)據(jù)采集、權(quán)限管理、能耗報(bào)警、統(tǒng)計(jì)分析等子模塊。

技術(shù)上的變化：隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，使組態(tài)軟件獲取了新的養(yǎng)分，呈現(xiàn)出利用新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的組態(tài)軟件。

效率提高：由于組態(tài)軟件，功能較為復(fù)雜，配置起來(lái)比較麻煩，因此“組態(tài)”工作較為繁瑣，用戶(hù)往往希望通過(guò)模板快速生成自己的軟件，提高工作和生產(chǎn)效率。

軟硬件的結(jié)合：硬件系統(tǒng)離不開(kāi)軟件系統(tǒng)，兩者密不可分，通過(guò)對(duì)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的搭配銷(xiāo)售，有利于軟件生產(chǎn)產(chǎn)生控制價(jià)格，在市場(chǎng)上也是一種新的銷(xiāo)售方式。

2.2跨平臺(tái)操作

在實(shí)際應(yīng)用中，組態(tài)軟件是在各大不同的SCADA體系下運(yùn)用的，為了使軟件能平穩(wěn)、安全有效的運(yùn)行，因此，組態(tài)軟件需要在UNIX、LINUX等操作系統(tǒng)上運(yùn)行。組態(tài)軟件的跨平臺(tái)操作能較好地解決了不同SCADA系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、遠(yuǎn)程和特殊控制要求?？缙脚_(tái)的組態(tài)軟件能使組件，較為順利的接入到LINUX系統(tǒng)里面，使得組態(tài)軟件操作起來(lái)更為簡(jiǎn)單，操縱起來(lái)也非常的人性化。

3組態(tài)軟件的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

組態(tài)軟件經(jīng)過(guò)了多年發(fā)展，已經(jīng)形成了一套相應(yīng)的體系。未來(lái)隨著新設(shè)備、新需求以及面臨的新問(wèn)題的產(chǎn)生。因此軟件的功能要求往往不是唯一的。為了適應(yīng)未來(lái)市場(chǎng)的新需求，組態(tài)軟件生產(chǎn)商需要提前做出判斷，提前研發(fā)出適應(yīng)未來(lái)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品出來(lái)，而不是等未來(lái)市場(chǎng)出現(xiàn)了新的需求之后才能研發(fā)新產(chǎn)品。只有這樣才能占領(lǐng)市場(chǎng)的制高點(diǎn)。這也對(duì)未來(lái)組態(tài)軟件在技術(shù)方面的要求越來(lái)越高。

3.1組態(tài)軟件面臨的問(wèn)題

1）用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的不信任以及現(xiàn)有技術(shù)的不成熟。由于目前市場(chǎng)對(duì)組態(tài)軟件提出了一些新的需求，從而對(duì)技術(shù)提出了一定的挑戰(zhàn)。我國(guó)在技術(shù)上與國(guó)外優(yōu)秀產(chǎn)商產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)存在著一定的差距，一些不良廠生為了利益，以低劣的抄襲國(guó)外產(chǎn)品技術(shù)組成軟件。造成了市場(chǎng)對(duì)國(guó)內(nèi)廠商的產(chǎn)品不信任，和對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)商的不良印象。因此為了形成良好的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)氛圍，相關(guān)部門(mén)應(yīng)制定相關(guān)的扶持政策，規(guī)范市場(chǎng)環(huán)境。

2）組態(tài)軟件的靈活性與操作的高效性產(chǎn)生矛盾。在組態(tài)軟件的研發(fā)時(shí)為了考慮產(chǎn)品的通用性，往往軟件集成了眾多的系統(tǒng)功能。然而實(shí)際使用的時(shí)候往往遇到的問(wèn)題較為單一，因此組態(tài)軟件的很多功能往往是不需要使用的。加上軟件配制、定制的操作過(guò)程往往較為復(fù)雜，因此組態(tài)軟件不能真正有效的發(fā)揮其作用。

3）目前很多組態(tài)軟件屬于C/S結(jié)構(gòu)，不能發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)?；ヂ?lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)是人們可以隨時(shí)隨地、方便、快捷的進(jìn)行數(shù)據(jù)跟蹤與監(jiān)控。雖然現(xiàn)在一些組態(tài)軟件能夠通過(guò)瀏覽器進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，但是一些組態(tài)化的圖形界面還需要在C/S客戶(hù)端中實(shí)現(xiàn)，沒(méi)能真正發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。

3.2組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前計(jì)算機(jī)的發(fā)展，32控計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化集成系統(tǒng)新技術(shù)新需求的出現(xiàn)，未來(lái)組態(tài)軟件起到的作用會(huì)越來(lái)越突出。近些年，隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及國(guó)有大中型企業(yè)的改制，未來(lái)新項(xiàng)目的陸續(xù)上馬，這些都會(huì)給組態(tài)軟件提供了新的發(fā)展機(jī)會(huì)。因此為了把握好新的發(fā)展機(jī)遇，應(yīng)準(zhǔn)確把組態(tài)軟件的發(fā)展趨勢(shì)。未來(lái)組態(tài)軟件的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)為：

3.2.1組態(tài)軟件的網(wǎng)絡(luò)化

隨著科技的進(jìn)步，以及目前人工智能的快速發(fā)展，客戶(hù)往往要求軟件能使人們足不出戶(hù)就能監(jiān)控到所有的程序，這就要求設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，數(shù)據(jù)的更新存儲(chǔ)、監(jiān)控分析等功能軟件都能及時(shí)跟蹤監(jiān)控。工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展，采集設(shè)備及監(jiān)控設(shè)備等聯(lián)系越來(lái)越緊密，簡(jiǎn)化了設(shè)備之間的聯(lián)系。

3.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線的成熟技術(shù)促進(jìn)組態(tài)軟件的發(fā)展

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是目前發(fā)展迅速的工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它解決了智能儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通訊問(wèn)題，具有簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。在未來(lái)大量現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備將替代目前現(xiàn)有設(shè)備，給組態(tài)軟件帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。

3.2.3組態(tài)軟件需要兼容多種操作系統(tǒng)

為了適應(yīng)目前操作系統(tǒng)的多樣性，未來(lái)的組態(tài)軟件也需要夸多種操作系統(tǒng)，至少需要兼容Window和Linux操作系統(tǒng)。

3.2.4信息化、智能化社會(huì)的到來(lái)將為組態(tài)軟件拓展更寬的領(lǐng)域

隨著我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、高新技術(shù)的快速發(fā)展，社會(huì)將逐步進(jìn)入信息化和智能化時(shí)代。組態(tài)軟件將應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、實(shí)驗(yàn)室等眾多領(lǐng)域。

3.2.5組態(tài)軟件的開(kāi)放化

未來(lái)軟件的特點(diǎn)是開(kāi)放性，軟件采用“標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)”比如ActiveX、OL技術(shù)（Obiect Linking And Embedding）、VBA、OPC（OLE forProcess Control）等技術(shù)。當(dāng)用戶(hù)在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，軟件的現(xiàn)有功能不能滿(mǎn)足要求的時(shí)候，用戶(hù)可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

4結(jié)束語(yǔ)

組態(tài)軟件扮演著虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行溝通的角色，在未來(lái)市場(chǎng)需求及技術(shù)發(fā)展推動(dòng)下，組態(tài)軟件會(huì)通過(guò)對(duì)自身技術(shù)的改進(jìn)升級(jí)，使得軟件設(shè)計(jì)和使用越來(lái)越人性化，也必將在人類(lèi)節(jié)能減排事業(yè)上提供更好的支持。國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件生產(chǎn)廠商應(yīng)準(zhǔn)確分析市場(chǎng)需求，把握未來(lái)的技術(shù)發(fā)展方向，努力提高自身技術(shù)水平和產(chǎn)品服務(wù)質(zhì)量。