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工業自動化軟件系統技術及其發展
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    2.2 監控組態軟件的作用
   
    組態軟件是工業自動化軟件系統的基石,是實現控制網絡與信息網絡集成的關鍵之一,通過組態軟件開放的接口技術,將實時數據庫與現場設備數據互聯,從而為系統提供綜合全面的信息和數據。
   
    監控組態軟件是一種控制系統開發工具,用戶可根據應用對象及控制任務的要求,通過簡單形象的組態,利用組態軟件提供的工具,以“搭積木”的方式靈活配置、組合各功能模塊,構成用戶應用軟件。“組態”的概念是伴隨著集散控制系統(Distributed Control System,DCS)的出現才開始被廣大的生產過程自動化技術人員所熟悉的,F在的組態軟件實際上就是早期每個DCS廠商在DCS中預裝的應用軟件,但一直沒有人給出明確的定義,只是將使用這種應用軟件設計生成目標應用系統的過程稱為“組態(Config)”或“做組態”。組態的概念最早來自英文Configuration,含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置,達到讓計算機或軟件按照預先配置(Configuration)自動執行任務的目的,以滿足使用者的要求。
   
    工業企業是一個復雜的大系統,按照發展新型工業和企業信息化的要求,自動化應該是集管理和控制于一體的,它包含低層的控制與高層次的管理的自動化。人們常常把高層次的控制稱為管理,而把低層次的管理稱為控制。對低層的控制而言,其控制任務主要由物理系統設備完成。企業信息化對系統的自動化程度提出了更高的要求,它包含了企業資源計劃系統ERP從Internet網上接受訂貨,由企業(工廠)生產執行系統(MES)完成產品生產直至合格產品出廠將產品送到用戶的全過程,涵蓋了從傳感器開始到整個系統優化運行的全部低層控制及高層管理。企業物料流、信息流、資金流、人才流等的流向和流量隨企業的功能、規模、產品特性等的不同,其復雜程度差異很大,如何使這類復雜大系統優化運行,以獲取最佳的社會經濟效益是人們期望的目標。為保證整個控制過程(或系統)中的所有有用的實時狀態信息不沉淀、流失,便于實現實時協調,加強對上層決策的輔助支持,各工作站均應該用統一人機圖形用戶界面,統一信息平臺,克服“自動化孤島”、“信息孤島”現象,實現管控一體化的無縫集成,其中起關鍵作用的就是監控組態軟件。要充分發揮信息在低層控制和高層管理決策中的主導作用,對監控軟件系統的選擇必須給于足夠的重視,否則企業信息化的目標是難以實現的。
   
    2.3 一般監控組態軟件的局限性
   
    從20世紀80年代后國內新建和改建與技術改造項目中的自動化系統基本上都是采用國外進口的組態級工控軟件,如典型的有美國Wonderware公司InTouch,美國Intellution軟件公司開發的Fix和iFix,德國西門子公司的WinCC,俄羅斯Adastra科技公司的—Trace mode組態軟件等,直至20世紀90年代中期,國內一些軟件公司在消化吸收國外組態軟件基礎上也開發了一些工控組態軟件產品,典型的如北京亞控軟件公司的組態王“Kings View”,北京昆侖通態自動化公司的MCSG等等,這些軟件投放市場對我國實現企業基礎自動化作出過重要貢獻,其共同優點是:采用圖形化編程設計技巧、對實際監控對象實現狀態轉移管理、使監控和管理對象更加形象化和深刻化、系統實時開放性和互連操作性較好,應用操作平臺開發周期短等,僅從監控層面考慮問題,在圖形及組態方案、數據點管理、網絡功能、通信功能、加鎖設計等方面盡管各有側重點,但基本上都能滿足用戶的要求。值得注意的是,如果從更高管理層次考慮問題,要實現工業自動化系統的管控一體化、企業信息化卻面臨嚴峻問題,面對的很可能是一個又一個的“信息孤島”、“自動化孤島”,很難將“孤島”的信息資源加以整合集成,缺乏統一的控制、數據、信息平臺支持,這正是目前工業企業復雜大系統基礎自動化和企業信息化面臨的主要問題。如何在保護現有投運系統資源的前提下,適當增加軟件系統支持以提升和改造原系統,使企業實現信息化,以適應改造和提升傳統產業和企業產品結構調整的需要,是控制工程界普遍關注的問題。在探索信息資源充分利用方案和途徑時,由于受到系統所選擇組態軟件功能的限制,實施起來都因“通信協議”“軟接口”等瓶頸問題而止步,這在眾多企業中是屢見不鮮的,這給系統集成帶來不少困難,對此一般監控組態軟件廠商似乎對“通信軟接口”瓶頸問題重視程度還有所不夠。

    2.4 過程可視化軟件的特點
   
    隨著軟件技術的發展,監控組態軟件不斷地被賦予新的內容,在社會信息化進程中將扮演越來越重要的角色,實時多任務是組態軟件最突出的特點。例如,數據采集與輸出、數據處理與算法實現、圖形顯示及人機對話、實時數據的存儲、檢索管理、實時通訊等。組態軟件主要解決的問題是:

    (1) 如何在數據采集與控制設備間進行數據交換;
    (2) 使來自設備的數據與計算機圖形畫面上的各元素關聯起來;
    (3) 處理數據報警及系統報警;
    (4) 存儲歷史數據并支持歷史數據的查詢;
    (5) 各類報表的生成和打印輸出;
    (6) 提供靈活、多變的組態方式,以適應不同領域的需求;
    (7) 與第三方軟件程序的接口,以實現數據共享。

    組態軟件可利用圖形功能把被控對象形象地畫出來,再通過內部數據鏈接把被控對象的屬性與I/O設備的實時數據進行邏輯連接。當由組態軟件生成的應用系統投入運行后,I/O設備數據發生變化將會直接帶動被控對象屬性的變化。組態軟件的實時數據庫是一個開放式的數據平臺,可以使管理者得到現場設備運行的所有實時數據,并實行統一管理。此外,組態軟件還能根據歷史趨勢分析,進行優化控制和調度決策。
   
    2.5 過程可視化軟件的最新發展
   
    為了將討論的問題具體化,現以最具有代表意義的過程可視化軟件為了例,如InTouch9.5 HMI提供顯著的增強,從而帶來運行和工程生產率兩方面的明顯提升。這樣一來,使用InTouch9.5軟件的工廠人員將會從可以讓他們的工作更快捷、更簡單的新功能中獲益。此外,提高的軟件開發功能可以大幅度降低用在創建、更改和部署應用程序上的時間和精力。
   
    在運行生產率方面的功能增強包括:提示條;鼠標控制;先進的報警分析;運行期間的語言切換。提示條, 9.5版本為操作員提供指導從而幫助工廠人員更快速地理解他們正在查看的應用程序的信息。鼠標控制,這些新的控制為那些使用鼠標訪問他們的應用程序的人員提供額外的功能。先進的報警分析工具,內建在InTouch軟件中,這些功能可以使報警信息的分析更加快速和完整。運行期間的語言切換,用戶在運行期間可以動態地切換語言。
   
    工程生產率提高方面的增強包括:在智能符號技術下的新的開發圖形移動及縮放和人工的圖形定位功能;內建的簡單的I/O冗余配置;額外的鍵盤選擇;缺省的字體設置。在智能符號技術下的新開發,這些新的增強可以更快速地創建和額外地定制基于圖形的模板。內建的簡單I/O冗余配置,這個功能允許快速地配置第二個通訊服務器,使I/O無法連接到第一個服務器時能夠自動切換。移動及縮放和人工圖形定位功能,圖形的細節可通過輕松點擊和“橡皮筋”縮放選項、人工圖形定位以及移動功能。額外的鍵盤選項,9.5版本包括一個新的“區域”鍵盤,可以使用戶用當地的語言的相關字符查看他們的鍵盤,同時有一個新的選項允許調整屏幕上的鍵盤尺寸。缺省的字體設置,用戶可以即時改變缺省字體,然后在整個應用程序應用這種新的和True Type字體。
   
    InTouch9.5軟件為應用程序的用戶和開發人員提供大量新的功能,同時可以得到開發生產率和性能方面的顯著提高。提示條,當一個用戶鼠標滑過一個應用中包含有提示條的對象時、圍繞該對象形成一個光環,讓用戶知道他們可以訪問有關這個對象的更多的信息。提示條可以提供靜態的信息,例如該按鈕控制什么、或者一個動態的快照信息,例如槽罐液位。靜態和動態的提示條對于在一個窗口中流暢地顯示大量的圖形都是非常有用的,同時非常方便地讓操作員了解到屏幕上有關對象的額外信息。鼠標控制,新的先進的鼠標控制可以使用戶針對不同的鼠標點擊選項添加功能。這大大擴展了用戶可以獲得的有關一個對象的信息量,同時無需占用有價值的屏幕空間。先進的報警分析工具,InTouch9.5 HMI新的先進的報警分析工具可以使用戶:方便地在帕累托圖中分析報警;在導航樹中查看有組織的報警;更快地查詢報警;配置兩個節點的報警熱備份;可以按照標記進行排序配置“無數據”信息;命名數據庫。這些先進的報警功能可以大大幫助和顯著提高運行的生產率。
   
    運行期間的語言切換,語言障礙可以使工廠人員完全地理解應用信息變得困難。然而,InTouch9.5 HMI的新的運行期間語言切換功能可以使用戶在運行的時候切換語言顯示。例如,如果顯示的主要文本是美國英語,在運行的時候操作員可以點擊按鈕看到另外一種語言的信息,比如日語、西班牙語或者英式英語。這樣一來,標準的應用可以由以下的人員進行訪問: 掌握不同語言的多個操作員,多國家的多工廠的人員同時進行訪問;全球的開發人員現在都可以用他們的母語來進行故障排查。內建的簡單I/O冗余切換簡單配置的 I/O冗余切換功能可以在第一個服務器需要維護或者無法使用時,非常方便地配置一個備份的通訊服務器。這樣,工廠人員可以:消除與通訊服務器有關的單點故障;對第一個服務器實施常規的維護。此外,簡單配置的I/O冗余切換功能提高了實時信息的可靠性和依賴性。智能符號增強,InTouch9.5軟件中智能符號的新的增強可以使用戶:調整模板大小并在整個應用中自動應用這些變更;在窗口內將顯示的圖形直接地創建成智能符號;區分智能符號和常規的圖形,更新的智能符號功能可以大大地降低應用創建、更改和部署的時間和精力。移動縮放/人工的圖形定位,應用程序的開發人員可以憑借InTouch軟件的WindowMakerTM圖形編輯程序中這個新的輕松點擊的移動/縮放功能來突出需要精確細節的區域,并同時查看整個圖形窗口。他們在屏幕上制作圖形時還可以使用窗口坐標,這可以在精力大大降低的同時實現精確圖形的應用程序開發。額外的鍵盤選項,除了標準的InTouch鍵盤以外,InTouch9.5軟件還包括兩個新的屏幕鍵盤。開發人員可以使用新的Microsoft Windows鍵盤,它可以是"區域"鍵盤因而可以使國際用戶用他們的母語查看含有所有文字和字符的屏幕鍵盤。開發人員還可以使用新的InTouch鍵盤來調整屏幕上鍵盤大小。這兩個新的鍵盤以最適合用戶環境的方式在應用中交互實施。缺省字體設置,開發人員可以即時地改變缺省的字體從而在整個應用中的按鈕和文本中應用新的和True Type類型的字體。額外的功能,密碼域的支持,安全已被更新和增強,從而開發人員可以限制不希望的信息訪問。密碼可以被加密,從而可以降低在客戶端和服務器計算機之間的網絡攔截的機會。這個功能使用戶獲得未授權的訪問的可能性降到最小。密碼的字符還可以被回顯以便可以確認字符輸入。Hotlink增強,具有動畫功能的圖形和ActiveX控件可以顯示一個圍繞對象的“暈輪”,它可以按照對象的形狀進行顯示。通過這個暈輪和按照對象的形狀顯示功能可以使開發人員將動畫添加到復雜對象的不同的部分。用戶只需用鼠標滑過對象直到選擇他們需要的部分,然后點開它展開更多的信息。更新的Windows XP外觀,按鈕、復選框、單選框和欄標題等已經更新到新的用戶友好的Windows XP外觀。InTouch9.5軟件可顯著提高運行效率和明顯地提高工程生產率。

 

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