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簡述組態軟件開發的步驟有哪些

什麽是組態?

在使用工控軟件中,我們經常提到組態壹詞,組態英文是“Configuration”,其意義究竟是什麽呢?簡單的講,組態就是用應用軟件中提供的工具、方法、完成工程中某壹具體任務的過程。

在組態概念出現之前,要實現某壹任務,都是通過編寫程序(如使用BASIC,C,FORTRAN等)來實現的。編寫程序不但工作量大、周期長,而且容易犯錯誤,不能保證工期。組態軟件的出現,解決了這個問題。對於過去需要幾個月的工作,通過組態幾天就可以完成。

組態軟件產生的背景

“組態”的概念是伴隨著集散型控制系統(Distributed Control System簡稱DCS)的出現才開始被廣大的生產過程自動化技術人員所熟知的。在工業控制技術的不斷發展和應用過程中,PC(包括工控機)相比以前的專用系統具有的優勢日趨明顯。這些優勢主要體現在:PC技術保持了較快的發展速度,各種相關技術已經成熟;由PC構建的工業控制系統具有相對較低的擁有成本;PC的軟件資源和硬件資豐富,軟件之間的互操作性強;基於PC的控制系統易於學習和使用,可以容易地得到技術方面的支持。在PC技術向工業控制領域的滲透中,組態軟件占據著非常特殊而且重要的地位。

自動化軟件

首先,自動化軟件主要包括人機界面軟件(HMI),像Intouch、iFix、組態王等;基於PC的控制軟件,統稱軟PLC或軟邏輯,像亞控的KingAct以及即將推出的組態王嵌入版、西門子的WinAC等;還包括生產執行管理軟件,許多專家也將這壹類軟件歸為MES(Manufacturing Execution System),像Intellution公司的iBatch、Wonderware公司的InTrack等,另外,與通用辦公自動化軟件相比,自動化軟件還應包括相應的服務。

其次,自動化軟件主要具備如下功能及特征:工業過程動態可視化;數據采集和管理;過程監控報警;報表功能;為其他企業級程序提供數據;簡單的回路調節;批次處理;SPC過程質量控制;符合IEC1131-3標準。

什麽是組態軟件?

組態軟件是指壹些數據采集與過程控制的專用軟件,它們是在自動控制系統監控層壹級的軟件平臺和開發環境,使用靈活的組態方式,為用戶提供快速構建工業自動控制系統監控功能的、通用層次的軟件工具。組態軟件應該能支持各種工控設備和常見的通信協議,並且通常應提供分布式數據管理和網絡功能。

組態軟件指壹些數據采集與過程控制的專用軟件,它們是在自動控制系統監控層壹級的軟件平臺和開發環境,能以靈活多樣的組態方式(而不是編程方式)提供良好的用戶開發界面和簡捷的使用方法,其預設置的各種軟件模塊可以非常容易地實現和完成監控層的各項功能,並能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O產品,與高可靠的工控計算機和網絡系統結合,可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口,進行系統集成。

隨著它的快速發展,實時數據庫、實時控制、SCADA、通訊及聯網、開放數據接口、對I/O設備的廣泛支持已經成為它的主要內容,隨著技術的發展,監控組態軟件將會不斷被賦予新的內容。

對應於原有的HMI(人機接口軟件,Human Machine Interface)的概念,組態軟件應該是壹個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具,或開發環境。在組態軟件出現之前,工控領域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應用,開發時間長,效率低,可靠性差;或者購買專用的工控系統,通常是封閉的系統,選擇余地小,往往不能滿足需求,很難與外界進行數據交互,升級和增加功能都受到嚴重的限制。組態軟件的出現,把用戶從這些困境中解脫出來,可以利用組態軟件的功能,構建壹套最適合自己的應用系統。

組態軟件是有專業性的。壹種組態軟件只能適合某種領域的應用。人機界面生成軟件就叫工控組態軟件。其實在其他行業也有組態的概念,人們只是不這麽叫而已。如AutoCAD,PhotoShop,辦公軟件(PowerPoint)都存在相似的操作,即用軟件提供的工具來形成自己的作品,並以數據文件保存作品,而不是執行程序。組態形成的數據只有其制造工具或其他專用工具才能識別。但是不同之處在於,工業控制中形成的組態結果是用在實時監控的。組態工具的解釋引擎,要根據這些組態結果實時運行。從表面上看,組態工具的運行程序就是執行自己特定的任務。

雖然說組態就是不需要編寫程序就能完成特定的應用。但是為了提供壹些靈活性,組態軟件也提供了編程手段,壹般都是內置編譯系統,提供類BASIC語言,有的甚至支持VB。

組態軟件的組成、功能和特點

組態軟件組要包括人機界面軟件(HMI)、基於PC的控制軟件以及生產執行管理軟件。

組態軟件的功能:(1)工業生產過程的動態可視化控制;(2)生產過程中生產數據的采集和管理;(3)生產過程監控報警;(4)報表功能;(5)基於網絡數據的上傳和相應控制。

組態軟件的特點:(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,不需作很多修改即可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壹種方便用戶使用的方法包裝起來,用戶不需掌握太多的編程語言技術(甚至不需要編程技術),就能很好地完成壹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,就能完成壹個具有動畫效果、實時數據處理、歷史數據和曲線並存、具有多媒體功能和網絡功能的工程,不受行業限制。

自動化軟件(組態軟件)的發展歷史

自20世紀80年代初期誕生至今,自動化軟件(組態軟件)已有20年的發展歷史。應該說組態軟件作為壹種應用軟件,是隨著PC機的興起而不斷發展的。80年代的組態軟件,像Onspec、Paragon 500、早期的FIX等都運行在DOS環境下,圖形界面的功能不是很強,軟件中包含著大量的控制算法,這是因為DOS具有很好的實時性。90年代,隨著微軟的Windows 3.0風靡全球,以Wonderware公司的Intouch為代表的人機界面軟件開創了Windows下運行工控軟件的先河,由於Windows 3.0不具備實時性,所以當時,80年代已成名的自動化軟件公司在對於操作系統的支持上,或按兵不動,或將組態軟件從DOS向OS/2移植,人們這樣做的原因,是大家都認為工控軟件必須具有很強的實時性和控制能力,必須運行在壹個具備實時性的操作系統下,像DOS、OS/2、Win NT(1993年才推出)等。歷史證明,在當時的硬件條件下,上位機做人機界面切中了用戶的需求,Wonderware因而在不長的時間內成為全球最大的獨立自動化軟件廠商,而在80年代靠DOS版組態軟件起家,後來向OS/2移植的公司後來基本上都沒落了。

自動化軟件全球及國內市場發展狀況

在全球範圍內,自動化軟件市場已比較成熟。目前,全球知名的自動化軟件廠商不足20家,但頭6家占據了整個市場75%的份額。

國內市場可細分為高端和中低端。高端市場基本上由國外品牌的軟件占有,像壹些國家級的大項目、大型企業的主生產線控制等,高端市場的特點是裝機量小,但單機銷售額大,目前國外品牌的軟件年裝機量沒有壹家能超過1000套。中低端市場基本由國產軟件占有,亞控的組態王獨占鰲頭,占據了60%以上的份額,年裝機量5000套左右,但單機銷售額只有國外品牌的1/10~1/2。

國內有近10家自動化軟件公司,與國外軟件相比,國內自動化軟件最大的差距並不是在技術和品牌上,而是在企業的經營策略上,比如國內不少自動化軟件廠商不懂差異化經營,主要競爭手段就是低價和免費服務;許多廠商還抱著“只要有市場占有率,利潤自然來”的產品時代的觀念,不惜代價擴大市場占有率,這使得國內雖然廠家眾多,但大多處於虧損或維持狀態,不能健康發展,也不能夠保證給用戶帶來長期的利益。

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