2.2 監(jiān)控組態(tài)軟件的作用 組態(tài)軟件是工業(yè)自動化軟件系統(tǒng)的基石,是實現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)集成的關(guān)鍵之一,通過組態(tài)軟件開放的接口技術(shù),將實時數(shù)據(jù)庫與現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)互聯(lián),從而為系統(tǒng)提供綜合全面的信息和數(shù)據(jù)。 監(jiān)控組態(tài)軟件是一種控制系統(tǒng)開發(fā)工具,用戶可根據(jù)應(yīng)用對象及控制任務(wù)的要求,通過簡單形象的組態(tài),利用組態(tài)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(gòu)成用戶應(yīng)用軟件。“組態(tài)”的概念是伴隨著集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System,DCS)的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟悉的,F(xiàn)在的組態(tài)軟件實際上就是早期每個DCS廠商在DCS中預裝的應(yīng)用軟件,但一直沒有人給出明確的定義,只是將使用這種應(yīng)用軟件設(shè)計生成目標應(yīng)用系統(tǒng)的過程稱為“組態(tài)(Config)”或“做組態(tài)”。組態(tài)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(zhí)行任務(wù)的目的,以滿足使用者的要求。 工業(yè)企業(yè)是一個復雜的大系統(tǒng),按照發(fā)展新型工業(yè)和企業(yè)信息化的要求,自動化應(yīng)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(wù)主要由物理系統(tǒng)設(shè)備完成。企業(yè)信息化對系統(tǒng)的自動化程度提出了更高的要求,它包含了企業(yè)資源計劃系統(tǒng)ERP從Internet網(wǎng)上接受訂貨,由企業(yè)(工廠)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)完成產(chǎn)品生產(chǎn)直至合格產(chǎn)品出廠將產(chǎn)品送到用戶的全過程,涵蓋了從傳感器開始到整個系統(tǒng)優(yōu)化運行的全部低層控制及高層管理。企業(yè)物料流、信息流、資金流、人才流等的流向和流量隨企業(yè)的功能、規(guī)模、產(chǎn)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(tǒng)優(yōu)化運行,以獲取最佳的社會經(jīng)濟效益是人們期望的目標。為保證整個控制過程(或系統(tǒng))中的所有有用的實時狀態(tài)信息不沉淀、流失,便于實現(xiàn)實時協(xié)調(diào),加強對上層決策的輔助支持,各工作站均應(yīng)該用統(tǒng)一人機圖形用戶界面,統(tǒng)一信息平臺,克服“自動化孤島”、“信息孤島”現(xiàn)象,實現(xiàn)管控一體化的無縫集成,其中起關(guān)鍵作用的就是監(jiān)控組態(tài)軟件。要充分發(fā)揮信息在低層控制和高層管理決策中的主導作用,對監(jiān)控軟件系統(tǒng)的選擇必須給于足夠的重視,否則企業(yè)信息化的目標是難以實現(xiàn)的。 2.3 一般監(jiān)控組態(tài)軟件的局限性 從20世紀80年代后國內(nèi)新建和改建與技術(shù)改造項目中的自動化系統(tǒng)基本上都是采用國外進口的組態(tài)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(fā)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(tài)軟件等,直至20世紀90年代中期,國內(nèi)一些軟件公司在消化吸收國外組態(tài)軟件基礎(chǔ)上也開發(fā)了一些工控組態(tài)軟件產(chǎn)品,典型的如北京亞控軟件公司的組態(tài)王“Kings View”,北京昆侖通態(tài)自動化公司的MCSG等等,這些軟件投放市場對我國實現(xiàn)企業(yè)基礎(chǔ)自動化作出過重要貢獻,其共同優(yōu)點是:采用圖形化編程設(shè)計技巧、對實際監(jiān)控對象實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移管理、使監(jiān)控和管理對象更加形象化和深刻化、系統(tǒng)實時開放性和互連操作性較好,應(yīng)用操作平臺開發(fā)周期短等,僅從監(jiān)控層面考慮問題,在圖形及組態(tài)方案、數(shù)據(jù)點管理、網(wǎng)絡(luò)功能、通信功能、加鎖設(shè)計等方面盡管各有側(cè)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(xiàn)工業(yè)自動化系統(tǒng)的管控一體化、企業(yè)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(tǒng)一的控制、數(shù)據(jù)、信息平臺支持,這正是目前工業(yè)企業(yè)復雜大系統(tǒng)基礎(chǔ)自動化和企業(yè)信息化面臨的主要問題。如何在保護現(xiàn)有投運系統(tǒng)資源的前提下,適當增加軟件系統(tǒng)支持以提升和改造原系統(tǒng),使企業(yè)實現(xiàn)信息化,以適應(yīng)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要,是控制工程界普遍關(guān)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(tǒng)所選擇組態(tài)軟件功能的限制,實施起來都因“通信協(xié)議”“軟接口”等瓶頸問題而止步,這在眾多企業(yè)中是屢見不鮮的,這給系統(tǒng)集成帶來不少困難,對此一般監(jiān)控組態(tài)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(shù)的發(fā)展,監(jiān)控組態(tài)軟件不斷地被賦予新的內(nèi)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(wù)是組態(tài)軟件最突出的特點。例如,數(shù)據(jù)采集與輸出、數(shù)據(jù)處理與算法實現(xiàn)、圖形顯示及人機對話、實時數(shù)據(jù)的存儲、檢索管理、實時通訊等。組態(tài)軟件主要解決的問題是:
(1) 如何在數(shù)據(jù)采集與控制設(shè)備間進行數(shù)據(jù)交換; (2) 使來自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計算機圖形畫面上的各元素關(guān)聯(lián)起來; (3) 處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警; (4) 存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)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(tài)方式,以適應(yīng)不同領(lǐng)域的需求; (7) 與第三方軟件程序的接口,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
組態(tài)軟件可利用圖形功能把被控對象形象地畫出來,再通過內(nèi)部數(shù)據(jù)鏈接把被控對象的屬性與I/O設(shè)備的實時數(shù)據(jù)進行邏輯連接。當由組態(tài)軟件生成的應(yīng)用系統(tǒng)投入運行后,I/O設(shè)備數(shù)據(jù)發(fā)生變化將會直接帶動被控對象屬性的變化。組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫是一個開放式的數(shù)據(jù)平臺,可以使管理者得到現(xiàn)場設(shè)備運行的所有實時數(shù)據(jù),并實行統(tǒng)一管理。此外,組態(tài)軟件還能根據(jù)歷史趨勢分析,進行優(yōu)化控制和調(diào)度決策。 2.5 過程可視化軟件的最新發(fā)展 為了將討論的問題具體化,現(xiàn)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(chǎn)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(fā)功能可以大幅度降低用在創(chuàng)建、更改和部署應(yīng)用程序上的時間和精力。 在運行生產(chǎn)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(yīng)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(yīng)用程序的人員提供額外的功能。先進的報警分析工具,內(nèi)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(tài)地切換語言。 工程生產(chǎn)率提高方面的增強包括:在智能符號技術(shù)下的新的開發(fā)圖形移動及縮放和人工的圖形定位功能;內(nèi)建的簡單的I/O冗余配置;額外的鍵盤選擇;缺省的字體設(shè)置。在智能符號技術(shù)下的新開發(fā),這些新的增強可以更快速地創(chuàng)建和額外地定制基于圖形的模板。內(nèi)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(wù)器,使I/O無法連接到第一個服務(wù)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(jié)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(qū)域”鍵盤,可以使用戶用當?shù)氐恼Z言的相關(guān)字符查看他們的鍵盤,同時有一個新的選項允許調(diào)整屏幕上的鍵盤尺寸。缺省的字體設(shè)置,用戶可以即時改變?nèi)笔∽煮w,然后在整個應(yīng)用程序應(yīng)用這種新的和True Type字體。 InTouch9.5軟件為應(yīng)用程序的用戶和開發(fā)人員提供大量新的功能,同時可以得到開發(fā)生產(chǎn)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(yīng)用中包含有提示條的對象時、圍繞該對象形成一個光環(huán),讓用戶知道他們可以訪問有關(guān)這個對象的更多的信息。提示條可以提供靜態(tài)的信息,例如該按鈕控制什么、或者一個動態(tài)的快照信息,例如槽罐液位。靜態(tài)和動態(tài)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(guān)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(guān)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(jié)點的報警熱備份;可以按照標記進行排序配置“無數(shù)據(jù)”信息;命名數(shù)據(jù)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(chǎn)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(yīng)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(yīng)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(fā)人員現(xiàn)在都可以用他們的母語來進行故障排查。內(nèi)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(wù)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(wù)器。這樣,工廠人員可以:消除與通訊服務(wù)器有關(guān)的單點故障;對第一個服務(wù)器實施常規(guī)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(diào)整模板大小并在整個應(yīng)用中自動應(yīng)用這些變更;在窗口內(nèi)將顯示的圖形直接地創(chuàng)建成智能符號;區(qū)分智能符號和常規(guī)的圖形,更新的智能符號功能可以大大地降低應(yīng)用創(chuàng)建、更改和部署的時間和精力。移動縮放/人工的圖形定位,應(yīng)用程序的開發(fā)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(jié)的區(qū)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(xiàn)精確圖形的應(yīng)用程序開發(fā)。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(fā)人員可以使用新的Microsoft Windows鍵盤,它可以是"區(qū)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(fā)人員還可以使用新的InTouch鍵盤來調(diào)整屏幕上鍵盤大小。這兩個新的鍵盤以最適合用戶環(huán)境的方式在應(yīng)用中交互實施。缺省字體設(shè)置,開發(fā)人員可以即時地改變?nèi)笔〉淖煮w從而在整個應(yīng)用中的按鈕和文本中應(yīng)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(fā)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(wù)器計算機之間的網(wǎng)絡(luò)攔截的機會。這個功能使用戶獲得未授權(quán)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(fā)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(jīng)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(chǎn)率。