關(guān)鍵詞：監(jiān)控組態(tài)軟件 力控 DCS操作站 OPC 集成化 網(wǎng)關(guān) 分布式 ForceControl 一、背景 自2000年以來，國內(nèi)監(jiān)控組態(tài)軟件產(chǎn)品、技術(shù)、市場都取得了飛快的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域日益拓展，用戶和應(yīng)用工程師數(shù)量不斷增多。充分體現(xiàn)了“工業(yè)技術(shù)民用化”的發(fā)展趨勢。 監(jiān)控組態(tài)軟件是工業(yè)應(yīng)用軟件的重要組成部分，其發(fā)展受到很多因素的制約，歸根結(jié)底，是應(yīng)用的帶動對其發(fā)展起著最為關(guān)鍵的推動作用。 關(guān)于新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和快速發(fā)展對監(jiān)控組態(tài)軟件會產(chǎn)生何種影響，有人認(rèn)為隨著技術(shù)的發(fā)展，通用組態(tài)軟件會退出市場，例如有的自動化裝置直接內(nèi)嵌“Web Server”實時畫面供中控室操作人員訪問。 作者并不這樣認(rèn)為。用戶要求的多樣化，決定了不可能有哪一種產(chǎn)品囊括全部用戶的所有的畫面要求，最終用戶對監(jiān)控系統(tǒng)人機界面的需求不可能固定為單一的模式，因此最終用戶的監(jiān)控系統(tǒng)是始終需要“組態(tài)”和“定制”的。這就是監(jiān)控組態(tài)軟件不可能退出市場的主要原因，因為需求是存在且不斷增長的。 監(jiān)控組態(tài)軟件是在信息化社會的大背景下，隨著工業(yè)IT技術(shù)的不斷發(fā)展而誕生、發(fā)展起來的。在整個工業(yè)自動化軟件大家庭中，監(jiān)控組態(tài)軟件屬于基礎(chǔ)型工具平臺。監(jiān)控組態(tài)軟件給工業(yè)自動化、信息化、及社會信息化帶來的影響是深遠(yuǎn)的，它帶動著整個社會生產(chǎn)、生活方式的變化，這種變化仍在繼續(xù)發(fā)展。因此組態(tài)軟件作為新生事物尚處于高速發(fā)展時期，目前還沒有專門的研究機構(gòu)就它的理論與實踐進(jìn)行研究、總結(jié)和探討，更沒有形成獨立、專門的理論研究機構(gòu)。 近5年來，一些與監(jiān)控組態(tài)軟件密切相關(guān)的技術(shù)如OPC、OPC-XML、現(xiàn)場總線等技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展，是監(jiān)控組態(tài)軟件發(fā)展的有力支撐。 二、 監(jiān)控組態(tài)軟件的最新發(fā)展情況 2．1 監(jiān)控組態(tài)軟件日益成為自動化硬件廠商爭奪的重點 整個自動化系統(tǒng)中，軟件所占比重逐漸提高，雖然組態(tài)軟件只是其中一部分，但因其滲透能力強、擴展性強，近年來蠶食了很多專用軟件的市場。因此，監(jiān)控組態(tài)軟件具有很高的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度，是自動化系統(tǒng)進(jìn)入高端應(yīng)用、擴大市場占有率的重要橋梁。在這種思路的驅(qū)使下，西門子的WinCC在市場上取得巨大成功。目前，國際知名的工業(yè)自動化廠商如Rockwell、GE Fanuc、Honeywell、西門子、ABB、施耐德、英維思等均開發(fā)了自己的組態(tài)軟件。 監(jiān)控組態(tài)軟件在DCS操作站軟件中所占比重日益提高 繼FOXBORO之后，Euro therm（歐陸）、Delta V、PCS7等DCS系統(tǒng)紛紛使用通用監(jiān)控組態(tài)軟件作為操作站。同時，國內(nèi)的DCS廠家也開始嘗試使用監(jiān)控組態(tài)軟件作為操作站。以力控科技為代表的ForceControl國產(chǎn)組態(tài)軟件在這方面也取得了良好的業(yè)績。 在大學(xué)和科研機構(gòu)，越來越多的人開始從事監(jiān)控組態(tài)軟件的相關(guān)技術(shù)研究 從國內(nèi)自動化行業(yè)學(xué)術(shù)期刊來看，以組態(tài)軟件及與其密切相關(guān)的新技術(shù)為核心的研究課題呈上升趨勢，眾多研究人員的存在，是組態(tài)軟件技術(shù)發(fā)展及創(chuàng)新的重要活躍因素，也一定能夠積累很多技術(shù)成果。無論是技術(shù)成果還是研究人員，都會遵循金字塔的規(guī)律，由基礎(chǔ)向高端形成過渡。這些研究人員和他們的研究成果為監(jiān)控組態(tài)軟件廠商開發(fā)新產(chǎn)品提供了有益的經(jīng)驗借鑒，并開拓他們的思路。 基于Linux 的監(jiān)控組態(tài)軟件及相關(guān)技術(shù)正在迅速發(fā)展之中，以力控科技為代表的廠商相繼推出成熟的商品，對組態(tài)軟件業(yè)的格局將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 2．2 集成化、定制化 從軟件規(guī)模上看，大多數(shù)監(jiān)控組態(tài)軟件的代碼規(guī)模超過100萬行，已經(jīng)不屬于小型軟件的范疇了。從其功能來看，數(shù)據(jù)的加工與處理、數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計分析等功能越來越強。 監(jiān)控組態(tài)軟件作為通用軟件平臺，具有很大的使用靈活性。但實際上很多用戶需要“傻瓜”式的應(yīng)用軟件，即需要很少的定制工作量即可完成工程應(yīng)用。為了既照顧“通用”又兼顧“專用”，監(jiān)控組態(tài)軟件拓展了大量的組件，用于完成特定的功能，如批次管理、事故追憶、溫控曲線、油井示功圖組件、協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)組件、ODBCRouter、ADO曲線、專家報表、萬能報表組件、事件管理、GPRS透明傳輸組件等。 2．3 縱向：功能向上、向下延伸 組態(tài)軟件處于監(jiān)控系統(tǒng)的中間位置，向上、向下均具有比較完整的接口，因此對上、下應(yīng)用系統(tǒng)的滲透能力也是組態(tài)軟件的一種本能，具體表現(xiàn)為： 向上 其管理功能日漸強大，在實時數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)的配合下，具有部分MIS、MES或調(diào)度功能。尤以報警管理與檢索、歷史數(shù)據(jù)檢索、操作日志管理、復(fù)雜報表等功能較為常見。 向下 日益具備網(wǎng)絡(luò)管理（或節(jié)點管理）功能：在安裝有同一種組態(tài)軟件的不同節(jié)點上，在設(shè)定完地址或計算機名稱后，互相間能夠自動訪問對方的數(shù)據(jù)庫。組態(tài)軟件的這一功能，與OPC規(guī)范以及IEC61850規(guī)約、BACNet等現(xiàn)場總線的功能類似，反映出其網(wǎng)絡(luò)管理能力日趨完善的發(fā)展趨勢。 軟PLC、嵌入式控制等功能：除組態(tài)軟件直接配備軟PLC組件外，軟PLC組件還作為單獨產(chǎn)品與硬件一起配套銷售，構(gòu)成PAC控制器。這類軟PLC組件一般都可運行于嵌入式Linux操作系統(tǒng)。 OPC服務(wù)軟件：OPC標(biāo)準(zhǔn)簡化了不同工業(yè)自動化設(shè)備之間的互聯(lián)通訊，無論在國際上還是國外，都已成為廣泛認(rèn)可的互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。而組態(tài)軟件同時具備OPC Server和OPC Client功能，如果將組態(tài)軟件豐富的設(shè)備驅(qū)動程序根據(jù)用戶需要打包為OPCServe單獨銷售，則既豐富了軟件產(chǎn)品種類又滿足了用戶的這方面需求，加拿大的Matrikon公司即以開發(fā)、銷售各種OPCServer軟件為主要業(yè)務(wù)，已經(jīng)成為該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。監(jiān)控組態(tài)軟件廠商擁有大量的設(shè)備驅(qū)動程序，因此開展OPCSever軟件的定制開發(fā)具有得天獨厚的優(yōu)勢，三維力控的Multi-OPCServer 產(chǎn)品即屬此類。 工業(yè)通信協(xié)議網(wǎng)關(guān)：它是一種特殊的Gateway，屬工業(yè)自動化領(lǐng)域的數(shù)據(jù)鏈產(chǎn)品。OPC標(biāo)準(zhǔn)適合計算機與工業(yè)I/O設(shè)備或桌面軟件之間的數(shù)據(jù)通訊，而工業(yè)通信協(xié)議網(wǎng)關(guān)適合在不同的工業(yè)I/O設(shè)備之間、計算機與I/O設(shè)備之間需要進(jìn)行網(wǎng)段隔離、無人值守、數(shù)據(jù)保密性強等應(yīng)用場合的協(xié)議轉(zhuǎn)換。市場上有專門從事工業(yè)通訊協(xié)議網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品開發(fā)、銷售的廠商，如Woodhead、prolinx等，但是組態(tài)軟件廠商將其豐富的I/O驅(qū)動程序擴展一個協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)模塊就變成了通訊網(wǎng)關(guān)，開發(fā)工作的風(fēng)險和成本極小。Multi_OPCServer和通訊網(wǎng)關(guān)pFieldComm都是力控ForceControl組態(tài)軟件的衍生產(chǎn)品。 2．4 橫向：監(jiān)控、管理范圍及應(yīng)用領(lǐng)域擴大 只要同時涉及實時數(shù)據(jù)通訊（無論是雙向還是單向）、實時動態(tài)圖形界面顯示、必要的數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲及顯示，就存在對組態(tài)軟件的潛在需求。 除了大家熟知的工業(yè)自動化領(lǐng)域，近幾年以下領(lǐng)域已經(jīng)成為監(jiān)控組態(tài)軟件的新增長點： 設(shè)備管理或資產(chǎn)管理（PAM，Plant Asset Management）。此類軟件的代表是艾默生公司的設(shè)備管理軟件AMS。據(jù)ARC機構(gòu)預(yù)測，到2009年全球PAM的業(yè)務(wù)量將達(dá)到19億美元。PAM所包含的范圍很廣，其共同點是實時采集設(shè)備的運行狀態(tài)，累積設(shè)備的各種參數(shù)（如運行時間、檢修次數(shù)、負(fù)荷曲線等），及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患、預(yù)測設(shè)備壽命，提供設(shè)備檢修建議，對設(shè)備進(jìn)行實時綜合診斷。 先進(jìn)控制或優(yōu)化控制系統(tǒng)。在工業(yè)自動化系統(tǒng)獲得普及以后，為提高控制質(zhì)量和控制精度，很多用戶開始引進(jìn)先進(jìn)控制或優(yōu)化控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括自適應(yīng)控制、（多變量）預(yù)估控制、無模型控制器、魯棒控制、智能控制（專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）、其他依據(jù)新控制理論而編寫的控制軟件等。這些控制軟件的常項是控制算法，使用監(jiān)控組態(tài)軟件主要解決控制軟件的人機界面、與控制設(shè)備的實時數(shù)據(jù)通訊等問題。 工業(yè)仿真系統(tǒng)。仿真軟件為用戶操作模擬對象提供了與實物幾乎相同的環(huán)境。仿真軟件不但節(jié)省了巨大的培訓(xùn)成本開銷，還提供了實物系統(tǒng)所不具備的智能特性。仿真系統(tǒng)的開發(fā)商專長于仿真模塊的算法，在實時動態(tài)圖形顯示、實時數(shù)據(jù)通訊方面不一定有優(yōu)勢，力控®監(jiān)控組態(tài)軟件與仿真軟件間通過高速數(shù)據(jù)接口聯(lián)為一體，在教學(xué)、科研仿真應(yīng)用中應(yīng)用越來越廣泛。 電網(wǎng)系統(tǒng)信息化建設(shè)。電力自動化是監(jiān)控組態(tài)軟件的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，電力是國家的基礎(chǔ)行業(yè)，其信息化建設(shè)是多層次的，由此決定了對組態(tài)軟件的多層次需求， 智能建筑：物業(yè)管理的主要需求是能源管理（節(jié)能）和安全管理，這一管理模式要求建筑物智能設(shè)備必須聯(lián)網(wǎng)，首先有效地解決信息孤島問題，減少人力消耗，提高應(yīng)急反應(yīng)速度和設(shè)備預(yù)期壽命，智能建筑行業(yè)在能源計量、變配電、安防&門禁、消防系統(tǒng)系統(tǒng)聯(lián)入IBMS服務(wù)器方面需求旺盛。 公共安全監(jiān)控與管理：公共安全的隱患可造成突發(fā)事件應(yīng)急失當(dāng)，容易造成城市公共設(shè)施癱瘓、人員群死群傷等惡性災(zāi)難。公共安全監(jiān)控包括： 人防（車站、廣場）等市政工程有毒氣體濃度監(jiān)控及火災(zāi)報警。 水文監(jiān)測：包括水位、雨量、閘位、大壩的實時監(jiān)控。 重大建筑物（如橋梁等）健康狀態(tài)監(jiān)控：及時發(fā)現(xiàn)隱患，預(yù)報事故的發(fā)生。 機房動力環(huán)境監(jiān)控：在電信、鐵路、銀行、證券、海關(guān)等行業(yè)以及國家重要的機關(guān)部門，計算機服務(wù)器的正常工作是業(yè)務(wù)和行政正常進(jìn)行的必要條件，因此存放計算機服務(wù)器的機房重地已經(jīng)成為監(jiān)控的重點，監(jiān)控的內(nèi)容包括：UPS工作參數(shù)及狀態(tài)、電池組的工作參數(shù)及狀態(tài)、空調(diào)機組的運行狀態(tài)及參數(shù)、漏水監(jiān)測、發(fā)電機組監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、環(huán)境可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測、門禁系統(tǒng)監(jiān)測等。 城市危險源實時監(jiān)測：對存放危險源的場所、危險源行蹤的監(jiān)測。避免放射性物質(zhì)和劇毒物質(zhì)失控地流通。 國土資源立體污染監(jiān)控：對土壤、大氣中與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的污染物含量進(jìn)行實時監(jiān)測，建立立體式實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。 城市管網(wǎng)系統(tǒng)實時監(jiān)控及調(diào)度：包括供水管網(wǎng)、燃?xì)夤芫W(wǎng)、供熱管網(wǎng)等的監(jiān)控。 三、與組態(tài)軟件密切相關(guān)的應(yīng)用、市場環(huán)境變化情況 組態(tài)軟件已經(jīng)成為工業(yè)自動化系統(tǒng)的必要組成部分，即“基本單元”或“基本元件”，因此吸引了大型自動化公司紛紛投資開發(fā)自有知識產(chǎn)權(quán)的組態(tài)軟件，以期依靠強大的市場產(chǎn)生大批量的銷售，從中獲取利潤。 目前在國內(nèi)外市場占有率較高的監(jiān)控組態(tài)軟件分別是GE Fanuc的iFix、Wonderware的Intouch、西門子WinCC、Citech和LabView等。中國大陸廠商以力控、亞控等為主，除此外尚有5-10個廠商從事監(jiān)控組態(tài)軟件業(yè)務(wù)。 在國內(nèi)市場上，高端市場仍被國外產(chǎn)品壟斷。國內(nèi)產(chǎn)品已經(jīng)開始搶占一些高端市場，并且所占比例在逐漸增長。 （1） 組態(tài)軟件產(chǎn)品本身的變化 作為通用型工具軟件，組態(tài)軟件在自動化系統(tǒng)中始終處于“承上啟下”的地位。用戶在涉及工業(yè)信息化的項目中，如果涉及到實時數(shù)據(jù)采集，首先會考慮試用組態(tài)軟件。正因如此，組態(tài)軟件幾乎應(yīng)用于所有的工業(yè)信息化項目當(dāng)中。應(yīng)用的多樣性，給組態(tài)軟件的性能指標(biāo)、使用方式、接口方式都提出了很多新的要求，也存在一些挑戰(zhàn)。這些需求對組態(tài)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來的沖擊是巨大的，對組態(tài)軟件的發(fā)展起到關(guān)鍵的促進(jìn)作用。 功能變遷：仍以人機界面為主，數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)庫、報警管理、操作日志管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)通訊轉(zhuǎn)發(fā)成為其基礎(chǔ)功能；功能組件呈分化、集成化、功能細(xì)分的發(fā)展趨勢，以適應(yīng)不同行業(yè)、不同用戶層次的多方面需求。 新技術(shù)的采用：組態(tài)軟件的IT化趨勢明顯，大量的最新計算技術(shù)、通訊技術(shù)、多媒體技術(shù)被用來提高其性能，擴充其功能。 注重效率：實際上，有的“組態(tài)”工作非常繁瑣，用戶希望通過模板快速生成自己的項目應(yīng)用。圖形模板、數(shù)據(jù)庫模板、設(shè)備模板可以讓用戶以“復(fù)制”方式快速生成目標(biāo)程序。 組態(tài)軟件注重數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)吞吐能力的提高：組態(tài)軟件除了常規(guī)的實時數(shù)據(jù)通訊、人機界面功能外，1萬點以上的實時數(shù)據(jù)歷史存儲與檢索、100個以上C/S或B/S客戶端對歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的并發(fā)訪問，對組態(tài)軟件的性能都是嚴(yán)峻的考驗。隨著應(yīng)用深度的提高，這種要求會變得越來越普遍。 與控制系統(tǒng)硬件捆綁：組態(tài)軟件與自動控制設(shè)備實現(xiàn)無縫集成，為硬件“量身定做”。這表明組態(tài)軟件的滲透能力逐漸加強，自動化系統(tǒng)從來就離不開軟件的支持，而整體解決方案利于硬件產(chǎn)品的銷售，也利于廠商控制銷售價格。 例如力控®的DCS專用版，與國內(nèi)外很多DCS系統(tǒng)實現(xiàn)了捆綁。 （2）組態(tài)軟件其他應(yīng)用環(huán)境的變化 造成組態(tài)軟件需求增長的另外一個原因是，傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、控制器的智能化程度越來越高，實時數(shù)據(jù)瀏覽和管理的需求日益高漲，有的用戶甚至要求在自己的辦公室里監(jiān)督定貨的制造過程。 類似OPC這樣的組織的出現(xiàn)，以及現(xiàn)場總線、尤其是工業(yè)以太網(wǎng)的快速發(fā)展，大大簡化了異種設(shè)備間互連、開發(fā)I/O設(shè)備驅(qū)動軟件的工作量。I/O驅(qū)動軟件也逐漸會朝標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。 通過近十年的發(fā)展，以力控科技等為代表的國內(nèi)監(jiān)控組態(tài)軟件，在技術(shù)、市場、服務(wù)方面已趨于成熟，形成了比較雄厚的市場和技術(shù)積累，具備了與國外對手抗衡的本錢。 新技術(shù)的出現(xiàn)，會淘汰一批墨守陳規(guī)、不思進(jìn)取的廠商。那些以用戶需求為為中心、勇于創(chuàng)新，采用新技術(shù)不斷滿足用戶日益增長的潛在需求的廠商會逐漸在市場上取得主動，成為組態(tài)軟件及相關(guān)工業(yè)IT產(chǎn)品市場的主導(dǎo)者。 發(fā)展?jié)摿Γ弘m然組態(tài)軟件的市場潛力巨大，但是要想得到這個市場卻并非容易。一方面，用戶對組態(tài)軟件的要求越來越高，用戶的應(yīng)用水平也在同步提高，相應(yīng)地對軟件的品質(zhì)要求也越來越高；另一方面，組態(tài)軟件廠商應(yīng)該前瞻性地研發(fā)具有潛在需求的新功能、新產(chǎn)品。因此市場巨大并不代表所有從事組態(tài)軟件開發(fā)的廠商都有均等的機會，機會永遠(yuǎn)屬于少數(shù)優(yōu)秀廠商。 1.2 為適應(yīng)新需求未來監(jiān)控組態(tài)軟件的分布式體系結(jié)構(gòu) 前面已經(jīng)介紹，監(jiān)控組態(tài)軟件的規(guī)模都在100萬行以上，這樣龐大的軟件系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計上必須采用分布式結(jié)構(gòu)。分布式系統(tǒng)并不是監(jiān)控組態(tài)軟件的專利，目前很多大型軟件系統(tǒng)都是分布式系統(tǒng)。 在組態(tài)軟件中，重新提起“分布式”這個老話題是必要的，因為規(guī)模大于5000點的應(yīng)用幾乎離不開分布式應(yīng)用的需求。還需要強調(diào)，不是因為組態(tài)軟件缺少分布式結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，而是缺少真正經(jīng)得起分布式應(yīng)用考驗的產(chǎn)品。 1.3 目前國內(nèi)監(jiān)控組態(tài)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的問題 軟件是自動化系統(tǒng)的核心與靈魂，組態(tài)軟件又具有很高的滲透能力和產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度。不管從橫向還是縱向看，一個自動化系統(tǒng)中，組態(tài)軟件日益滲透到每個角落，占據(jù)越來越多的份額。組態(tài)軟件越來越多地體現(xiàn)著自動化系統(tǒng)的價值。 雖然軟件是自動化系統(tǒng)的核心與靈，但是組態(tài)軟件還遠(yuǎn)未承擔(dān)起這一角色。組態(tài)軟件的內(nèi)涵和外延在不斷變化，其在自動化系統(tǒng)中所扮演的角色會逐漸接近這一標(biāo)準(zhǔn)。 下圖是一個典型的自動化系統(tǒng)軟件構(gòu)成示意圖，深色部分是ForceControl6.0所覆蓋到的范圍，可以看出，力控ForceControl軟件正在努力覆蓋自動化軟件更多的范疇。 所以，在自動化系統(tǒng)中國內(nèi)監(jiān)控組態(tài)軟件廠商承載著民族工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)的未來希望與核心競爭力。監(jiān)控組態(tài)軟件廠商要想承擔(dān)起這樣的重任，必須在上圖所示各個層次的軟件上擁有自己的核心競爭能力，確立在市場上的足夠發(fā)言權(quán)和主動地位。中國的華為公司為我們樹立了榜樣，只要在后續(xù)技術(shù)創(chuàng)新、延長軟件產(chǎn)品線上能夠滿足用戶日益增長的各種需求，并保持原創(chuàng)性創(chuàng)新的長盛不衰，中國的工業(yè)自動化軟件產(chǎn)業(yè)也一定會創(chuàng)造出工業(yè)IT界的華為奇跡。