西门子WinCC组态软件工程应用技术实践指南

在组态软件出现之前，大部分用户是通过第三方软件（如VB、VC、DELPHI、PB或C）编写人机交互界面，这种设计方法存在着开发周期长、工作量大、维护困难以及扩展性差等缺点。为了满足不断升级的用户需求，并进一步将工程设计人员从大量的底层编程工作中解脱出来，组态软件应运而生。

世界上第一款组态软件InTouch在20世纪80年代中期由美国的Wonderware公司开发，随后Onespec、FIX等国外软件如雨后春笋般出现，并于80年代末至90年代初进入我国。然而在90年代中期之前，组态软件在我国国内的应用并不普及，且组态软件的功能相对简单，主要是以单机应用为主，能够满足当时多数监控应用的要求，让自动化业界感受到了计算机技术给自动化控制所带来的深刻影响。

20世纪90年代中后期，国产的组态软件问世了。随着经济的发展和信息化时代的到来，人们对组态软件的重视程度越来越高，组态软件已成为工业过程控制中不可或缺的重要组成部分之一。

进入21世纪以来，随着计算机技术的发展，组态软件从传统工业自动化领域开始走向生活的方方面面，在农业、环保、航空等各行各业都有组态软件的推广应用。另外，互联网技术在工业过程控制领域的应用越来越多，远程管理、维护、监控、诊断等功能需求对组态软件提出了新的要求。

概括起来，组态软件的发展趋势主要包括以下几个方面：

（1）数据通信

通信是控制系统中信息交互的基础，通常厂商开发的组态软件会提供各种通信方式供用户根据自身软、硬件情况进行选择。这种方式使工程人员在设计控制系统的过程中拥有更多选择空间。但是，厂商提供的通信方式必须与硬件相匹配，这导致程序设计人员必须掌握各种硬件及组态方法，甚至自己编写接口驱动程序；每当厂商推出一种新的通信方式，程序设计人员就必须重新进行学习。因此，一种统一的通信方式是大势所趋。

OPC是一个工业标准，由OPC国际基金组织提出，它定义了一个开放接口，在工业客户机和服务器之间进行数据交换。OPC规范基于Microsoft的OLE/（Active X）COM&DCOM技术，提供了在分布式系统下，软件组件交互和共享数据的完整的解决方案。在支持OPC的系统中，数据的提供者作为服务器（Server），数据请求者作为客户（Client），服务器和客户之间通过DCOM接口进行通信，而无需知道对方内部实现的细节。OPC通过开放的标准实现开放连接，大大简化了一种设备间互联、开发I/O设备驱动软件的工作量，为工程设计人员提供了便利。

目前，该技术已被广泛的接受，大多数仪表及控制厂商支持该标准。随着支持OPC的组态软件和硬件设备的普及，以及市场对统一化通信方式的需求的不断提高，OPC将逐渐走入工业自动化的方方面面。

（2）可扩展性(www.xing528.com)

可扩展性能方便地为系统增加新的功能，而不用对原有的系统进行大的修改。这种增加的功能可能来自于组态软件开发商、第三方软件提供商或用户自身。增加功能最常用的手段是ActiveX组件的应用，目前还只有少数组态软件能提供完备的ActiveX组件引入功能及实现引入对象在脚本语言中的访问。

（3）开放性

随着管理信息系统和计算机集成制造系统的普及，生产现场数据的应用已经不仅仅局限于数据采集和监控。在生产制造过程中，需要现场的大量数据进行流程分析和过程控制，以实现对生产流程的调整和优化。而传统组态软件厂商提供的功能有限，无法满足某些用户的特定需求。开放性正是组态软件应对该问题的解决方案，使得组态软件与第三方软件进行集成和协调，显著提高了系统的监控和数据管理能力。

（4）Internet技术深化

Internet技术的发展，推进了互联网时代的到来，网络化已经成为一种势不可挡的潮流冲击着各行各业。目前，组态软件的使用仍极大地受限于局域网之内，远远没能打破地理因素的限制，实现局域网与Internet的自由融合，市面上的组态软件已拥有一定的远程维护和监视功能，但对Internet的利用还十分有限，功能有待完善。组态软件能否从原有的局域网运行方式跨越到支持Internet，是摆在所有组态软件开发商面前的一个重要课题。随着客户需求的不断提高，组态软件正向着实现远程数据监控、管理、组态、诊断、调试及控制等功能的方向发展。

（5）组态软件的控制功能

随着以工业PC为核心的自动控制集成系统技术的日趋完善和工程技术人员使用组态软件水平的不断提高，用户对组态软件的要求已不再侧重于画面，而是要考虑一些实质性的应用功能，如软件PLC、先进过程控制策略等。

随着企业提出的高柔性、高效益的要求，以经典控制理论为基础的控制方案已经不能适应，以多变量预测控制为代表的先进控制策略的提出和成功应用之后，先进过程控制受到了过程工业界的普遍关注。先进过程控制（Advanced Process Control，APC）是指一类在动态环境中，基于模型、充分借助计算机能力，为工厂获得最大利润而实施的运行和控制策略。先进控制策略主要有双重控制及阀位控制、纯滞后补偿控制、解耦控制、自适应控制、差拍控制、状态反馈控制、多变量预测控制、推理控制及软测量技术、智能控制（专家控制、模糊控制和神经网络控制）等，尤其智能控制已成为开发和应用的热点。目前，国内许多大企业纷纷投资，在装置自动化系统中实施先进控制。国外许多控制软件公司和DCS厂商都在竞相开发先进控制和优化控制的工程软件包。可以看出，能嵌入控制和优化控制策略的组态软件必将受到用户的极大欢迎。