組態軟件：一般英文簡稱有三種分別為HMI/MMI/SCADA,對應全稱為Human and Machine Interface/Man and Machine Interface /Supervisory Control and Data Acquisition
，中文翻譯為：人機界麵/監視控製和數據采集 軟ruan件jian。目mu前qian組zu態tai軟ruan件jian的de發fa展zhan迅xun猛meng
，已yi經jing擴kuo展zhan到dao企qi業ye信xin息xi管guan理li係xi統tong

，管guan理li和he控kong製zhi一yi體ti化hua，遠yuan程cheng診zhen斷duan和he維wei護hu以yi及ji在zai互hu聯lian網wang上shang的de一yi係xi列lie的de數shu據ju整zheng合he。

　　1. 組態軟件產生的背景

　　“組態”的概念是伴隨著集散型控製係統（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。在工業控製技術的不斷發展和應用過程中，PC（包括工控機）相比以前的專用係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，各種相關技術已臻成熟；由PC構建的工業控製係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的控製係統易於學習和使用，可以容易地得到技術方麵的支持。在PC技術向工業控製領域的滲透中
，組態軟件占據著非常特殊而且重要的地位。

　　zutairuanjianshizhiyixieshujucaijiyuguochengkongzhidezhuanyongruanjian

，tamenshizaizidongkongzhixitongjiankongcengyijideruanjianpingtaihekaifahuanjing，shiyonglinghuodezutaifangshi，weiyonghutigongkuaisugoujiangongyezidongkongzhixitongjiankonggongnengde
、通(tong)用(yong)層(ceng)次(ci)的(de)軟(ruan)件(jian)工(gong)具(ju)。組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)應(ying)該(gai)能(neng)支(zhi)持(chi)各(ge)種(zhong)工(gong)控(kong)設(she)備(bei)和(he)常(chang)見(jian)的(de)通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)，並(bing)且(qie)通(tong)常(chang)應(ying)提(ti)供(gong)分(fen)布(bu)式(shi)數(shu)據(ju)管(guan)理(li)和(he)網(wang)絡(luo)功(gong)能(neng)。對(dui)應(ying)於(yu)原(yuan)有(you)的(de)HMI（人機接口軟件，Human Machine Interface）的概念
，組態軟件應該是一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huo者zhe購gou買mai專zhuan用yong的de工gong控kong係xi統tong
，通tong常chang是shi封feng閉bi的de係xi統tong
，選xuan擇ze餘yu地di小xiao，往wang往wang不bu能neng滿man足zu需xu求qiu

，很hen難nan與yu外wai界jie進jin行xing數shu據ju交jiao互hu，升sheng級ji和he增zeng加jia功gong能neng都dou受shou到dao嚴yan重zhong的de限xian製zhi。組zu態tai軟ruan件jian的de出chu現xian，把ba用yong戶hu從cong這zhe些xie困kun境jing中zhong解jie脫tuo出chu來lai
，可ke以yi利li用yong組zu態tai軟ruan件jian的de功gong能neng，構gou建jian一yi套tao最zui適shi合he自zi己ji的de應ying用yong係xi統tong。隨sui著zhe它ta的de快kuai速su發fa展zhan
，實shi時shi數shu據ju庫ku、實時控製

、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。

　　2. 組態軟件在我國的發展及國內外主要產品介紹

　　組態軟件產品於80年代初出現，並在80年代末期進入我國。但在90年代中期之前
，組態軟件在我國的應用並不普及。究其原因，大致有以下幾點：

　　①國guo內nei用yong戶hu還hai缺que乏fa對dui組zu態tai軟ruan件jian的de認ren識shi，項xiang目mu中zhong沒mei有you組zu態tai軟ruan件jian的de預yu算suan
，或huo寧ning願yuan投tou入ru人ren力li物wu力li針zhen對dui具ju體ti項xiang目mu做zuo長chang周zhou期qi的de繁fan冗rong的de上shang位wei機ji的de編bian程cheng開kai發fa，而er不bu采cai用yong組zu態tai軟ruan件jian
；

　　②在很長時間裏，國內用戶的軟件意識還不強
，麵對價格不菲的進口軟件（早期的組態軟件多為國外廠家開發），很少有用戶願意去購買正版。

　　③當時國內的工業自動化和信息技術應用的水平還不高，組態軟件提供了對大規模應用、大量數據進行采集、監控、處理並可以將處理的結果生成管理所需的數據，這些需求並未完全形成。

　　隨著工業控製係統應用的深入，在麵臨規模更大、控製更複雜的控製係統時，人們逐漸意識到原有的上位機編程的開發方式。對項目來說是費時費力、得不償失的，同時

，MIS（管理信息係統，Management Information System）和CIMS（計算機集成製造係統

，Computer Integrated Manufacturing System）的大量應用，要求工業現場為企業的生產、經營、決策提供更詳細和深入的數據，以便優化企業生產經營中的各個環節。因此

，在1995年以後
，組態軟件在國內的應用逐漸得到了普及。下麵就對幾種組態軟件分別進行介紹。

　　①InTouch：Wonderware的InTouch軟件是最早進入我國的組態軟件。在80年代末、90年代初，基於Windows3.1的InTouch軟件曾讓我們耳目一新，並且InTouch提供了豐富的圖庫。但是，早期的InTouch軟件采用ＤＤＥ方式與驅動程序通信，性能較差
，最新的InTouch7.0版已經完全基於32位的Windows平台，並且提供了OPC支持。

　　②Fix：Intellution公司以Fix組態軟件起家，1995年被愛默生收購，現在是愛默生集團的全資子公司，Fix6.ｘ軟件提供工控人員熟悉的概念和操作界麵，並提供完備的驅動程序（需單獨購買）。Intellution將自己最新的產品係列命名為iFiX
，在iFiX中，Intellution提供了強大的組態功能
，但新版本與以往的6.ｘ版本並不完全兼容。原有的Script語言改為VBA（Visual Basic For Application），並且在內部集成了微軟的VBA開發環境。遺憾的是，Intellution並沒有提供6.1版腳本語言到VBA的轉換工具。在iFiX中，Intellution的產品與Microsoft的操作係統、網絡進行了緊密的集成。Intellution也是OPC（OLE for Process Control）組織的發起成員之一。iFiX的OPC組件和驅動程序同樣需要單獨購買。

　　③Citech：CiT公司的Citech也是較早進入中國市場的產品。Citech具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是麵向程序員
，而不是工控用戶。Citech提供了類似Ｃ語言的腳本語言進行二次開發

，但與iFix不同的是
，Citech的腳本語言並非是麵向對象的

，而是類似於Ｃ語言，這無疑為用戶進行二次開發增加了難度。

　　④WinCC：Simens的WinCC也是一套完備的組態開發環境
，Simens提供類Ｃ語言的腳本，包括一個調試環境。WinCC內嵌OPC支持，並可對分布式係統進行組態。但WinCC的結構較複雜，用戶最好經過Simens的培訓以掌握WinCC的應用。

　　⑤組態王：組態王是國內第一家較有影響的組態軟件開發公司（更早的品牌多數已經湮滅）。組態王提供了資源管理器式的操作主界麵，並且提供了以漢字作為關鍵字的腳本語言支持。組態王也提供多種硬件驅動程序。

　　⑥Controx（開物）：華富計算機公司的Controx2000是全32位的組態開發平台，為工控用戶提供了強大的實時曲線、曆史曲線、報警、數據報表及報告功能。作為國內最早加入OPC組織的軟件開發商

，Controx內建OPC支持
，並提供數十種高性能驅動程序。提供麵向對象的腳本語言編譯器，支持ActiveX組件和插件的即插即用
，並支持通過ODBC連接外部數據庫。Controx同時提供網絡支持和WevServer功能。

　　⑦ForceControl（力控）：大慶三維公司的ForceControl（力控）從(cong)時(shi)間(jian)概(gai)念(nian)上(shang)來(lai)說(shuo)，力(li)控(kong)也(ye)是(shi)國(guo)內(nei)較(jiao)早(zao)就(jiu)已(yi)經(jing)出(chu)現(xian)的(de)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)之(zhi)一(yi)。隻(zhi)是(shi)因(yin)為(wei)早(zao)期(qi)力(li)控(kong)一(yi)直(zhi)沒(mei)有(you)作(zuo)為(wei)正(zheng)式(shi)商(shang)品(pin)廣(guang)泛(fan)推(tui)廣(guang)
，所(suo)以(yi)並(bing)不(bu)為(wei)大(da)多(duo)數(shu)人(ren)所(suo)知(zhi)。大(da)約(yue)在(zai)93年左右，力控就已形成了第一個版本，隻是那時還是一個基於DOS和VMS的版本。後來隨著Windows3.1的流行，又開發出了16位Windows版的力控。但直至Windows95版本的力控誕生之前，他主要用於公司內部的一些項目。32位下的1.0bandelikong，zaitixijiegoushangjiuyijingjubeilejiaoweimingxiandexianjinxing，qizuidadetezhengzhiyijiushiqijiyuzhenzhengyiyidefenbushishishishujukudesancengjiegou
，erqieqishishishujukujiegoukeweikezutaidehuojiegou。zai1999~2000年期間，力控得到了長足的發展，最新推出的2.0版在功能的豐富特性、易用性、開放性和I/O驅qu動dong數shu量liang，都dou得de到dao了le很hen大da的de提ti高gao。在zai很hen多duo環huan節jie的de設she計ji上shang
，力li控kong都dou能neng從cong國guo內nei用yong戶hu的de角jiao度du出chu發fa
，即ji注zhu重zhong實shi用yong性xing
，又you不bu失shi大da軟ruan件jian的de規gui範fan。另ling外wai
，公gong司si在zai產chan品pin的de培pei訓xun、用戶技術支持等方麵投入了較大人力，相信在較短時間內，力控軟件產品將在工控軟件界形成巨大的衝擊。

　　其他常見的組態軟件還有GE的Cimplicity，Rockwell的RsView，NI的LookOut
，PCSoft的Wizcon以及國內一些組態軟件通態軟件公司的MCGS
，也都各有特色。

　　3. 組態軟件的功能特點發展方向

　　目前看到的所有組態軟件都能完成類似的功能：比如，幾乎所有運行於32位Windows平台的組態軟件都采用類似資源瀏覽器的窗口結構，並且對工業控製係統中的各種資源（設備
、標簽量、畫麵等）進行配置和編輯；都提供多種數據驅動程序；都(dou)使(shi)用(yong)腳(jiao)本(ben)語(yu)言(yan)提(ti)供(gong)二(er)次(ci)開(kai)發(fa)的(de)功(gong)能(neng)，等(deng)等(deng)。但(dan)是(shi)
，從(cong)技(ji)術(shu)上(shang)說(shuo)，各(ge)種(zhong)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)提(ti)供(gong)實(shi)現(xian)這(zhe)些(xie)功(gong)能(neng)的(de)方(fang)法(fa)卻(que)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong)。從(cong)這(zhe)些(xie)不(bu)同(tong)之(zhi)處(chu)，以(yi)及(ji)PC技術發展的趨勢，可以看出組態軟件未來發展的方向。

　　3.1數據采集的方式

　　daduoshuzutairuanjiantigongduozhongshujucaijichengxu，yonghukeyijinxingpeizhi。raner，zaizhezhongqingkuangxia，qudongchengxuzhinengyouzutairuanjiankaifashangtigong，huozheyouyonghuanzhaomouzhongzutairuanjiandejiekouguifanbianxie，zheweiyonghutichuleguogaodeyaoqiu。youOPC基金組織提出的OPC規範基於微軟的OLE/DCOM技術，提供了在分布式係統下，軟件組件交互和共享數據的完整的解決方案。在支持OPC的係統中
，數據的提供者作為服務器（Server），數據請求者作為客戶（Client），服務器和客戶之間通過DCOM接口進行通信
，而無需知道對方內部實現的細節。由於COM技ji術shu是shi在zai二er進jin製zhi代dai碼ma級ji實shi現xian的de，所suo以yi服fu務wu器qi和he客ke戶hu可ke以yi由you不bu同tong的de廠chang商shang提ti供gong。在zai實shi際ji應ying用yong中zhong，作zuo為wei服fu務wu器qi的de數shu據ju采cai集ji程cheng序xu往wang往wang由you硬ying件jian設she備bei製zhi造zao商shang隨sui硬ying件jian提ti供gong

，可ke以yi發fa揮hui硬ying件jian的de全quan部bu效xiao能neng
，而er作zuo為wei客ke戶hu的de組zu態tai軟ruan件jian可ke以yi通tong過guoOPCyugechangjiadequdongchengxuwufenglianjie，guconggenbenshangjiejueleyiqiancaiyongzhuanyonggeshiqudongchengxuzongshizhihouyuyingjiangengxindewenti。tongshi

，zutairuanjiantongyangkeyizuoweifuwuqiweiqitadeyingyongxitong（如MIS等）提供數據。OPC現在已經得到了包括Interllution、Simens
、GE
、ABB等國外知名廠商的支持。隨著支持OPC的組態軟件和硬件設備的普及，使用OPC進行數據采集必將成為組態中更合理的選擇。

　　3.2腳本的功能

　　腳本語言是擴充組態係統功能的重要手段。因此，大多數組態軟件提供了腳本語言的支持。具體的實現方式可分為三種：一是內置的類C/Basic語言；二是采用微軟的VBA的編程語言；三是有少數組態軟件采用麵向對象的腳本語言。類C/Basic語(yu)言(yan)要(yao)求(qiu)用(yong)戶(hu)使(shi)用(yong)類(lei)似(si)高(gao)級(ji)語(yu)言(yan)的(de)語(yu)句(ju)書(shu)寫(xie)腳(jiao)本(ben)，使(shi)用(yong)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)的(de)函(han)數(shu)調(tiao)用(yong)組(zu)合(he)完(wan)成(cheng)各(ge)種(zhong)係(xi)統(tong)功(gong)能(neng)。應(ying)該(gai)指(zhi)明(ming)的(de)是(shi)，多(duo)數(shu)采(cai)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)的(de)國(guo)內(nei)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)，對(dui)腳(jiao)本(ben)的(de)支(zhi)持(chi)並(bing)不(bu)完(wan)善(shan)，許(xu)多(duo)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)隻(zhi)提(ti)供(gong)IF…THEN…ELSE的語句結構，不提供循環控製語句，為書寫腳本程序帶來了一定的困難。微軟的VBA是一種相對完備的開發環境，采用VBA的組態軟件通常使用微軟的VBA環境和組件技術
，把組態係統中的對象以組件方式實現
，使用VBA的程序對這些對象進行訪問。由於VisualBasic是解釋執行的，所以VBAchengxudeyixieyufacuowukenengdaozhixingshicainengfaxian。ermianxiangduixiangdejiaobenyuyantigongleduixiangfangwenjizhi，duixitongzhongdeduixiangkeyitongguoqishuxinghefangfajinxingfangwen，bijiaorongyixuexi

、掌握和擴展
，但實現比較複雜。

　　3.3組態環境的可擴展性

　　可擴展性為用戶提供了在不改變原有係統的情況下，向係統內增加新功能的能力，這種增加的功能可能來自於組態軟件開發商
、第三方軟件提供商或用戶自身。增加功能最常用的手段是ActiveX組件的應用
，目前還隻有少數組態軟件能提供完備的ActiveX組件引入功能及實現引入對象在腳本語言中的訪問。

　　3.4組態軟件的開放性

　　suizheguanlixinxixitonghejisuanjijichengzhizaoxitongdepuji，shengchanxianchangshujudeyingyongyijingbujinjinjuxianyushujucaijihejiankong。zaishengchanzhizaoguochengzhong

，xuyaoxianchangdedaliangshujujinxingliuchengfenxiheguochengkongzhi，yishixianduishengchanliuchengdetiaozhengheyouhua。xianyoudezutairuanjianduidabufenzhexiefangmianxuqiuhaizhinengyibaobiaodexingshitigong，huozhetongguoODBC將(jiang)數(shu)據(ju)導(dao)出(chu)到(dao)外(wai)部(bu)數(shu)據(ju)庫(ku)

，以(yi)供(gong)其(qi)他(ta)的(de)業(ye)務(wu)係(xi)統(tong)調(tiao)用(yong)，在(zai)絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)

，仍(reng)然(ran)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)再(zai)開(kai)發(fa)才(cai)能(neng)實(shi)現(xian)。隨(sui)著(zhe)生(sheng)產(chan)決(jue)策(ce)活(huo)動(dong)對(dui)信(xin)息(xi)需(xu)求(qiu)的(de)增(zeng)加(jia)
，可(ke)以(yi)預(yu)見(jian)，組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)與(yu)管(guan)理(li)信(xin)息(xi)係(xi)統(tong)或(huo)領(ling)導(dao)信(xin)息(xi)係(xi)統(tong)的(de)集(ji)成(cheng)必(bi)將(jiang)更(geng)加(jia)緊(jin)密(mi)，並(bing)很(hen)可(ke)能(neng)以(yi)實(shi)現(xian)數(shu)據(ju)分(fen)析(xi)與(yu)決(jue)策(ce)功(gong)能(neng)的(de)模(mo)塊(kuai)形(xing)式(shi)在(zai)組(zu)態(tai)軟(ruan)件(jian)中(zhong)出(chu)現(xian)。

　　3.5對Internet的支持程度

　　現代企業的生產已經趨向國際化
、分布式的生產方式。Internet將是實現分布式生產的基礎。組態軟件能否從原有的局域網運行方式跨越到支持Internet
，shibaizaisuoyouzutairuanjiankaifashangmianqiandeyigezhongyaoketi。xianyuguoneimuqiandewangluojichusheshihegongyekongzhiyingyongdechengdu，bizherenwei，zaijiaochangshijiannei，yiliulanqifangshitongguoInternet對工業現場的監控
，將會在大部分應用中停留於監視階段，而實際控製功能的完成應該通過更穩定的技術，如專用的遠程客戶端、由專業開發商提供的ActiveX控件或Java技術實現。

　　3.6組態軟件的控製功能

　　隨著以工業PCweihexindezidongkongzhijichengxitongjishuderiquwanshanhegongchengjishurenyuandeshiyongzutairuanjianshuipingdebuduantigao
，yonghuduizutairuanjiandeyaoqiuyibuxiangguoqunayangzhuyaocezhongyuhuamian，ershiyaokaolvyixieshizhixingdeyingyonggongneng，ruruanjianPLC，先進過程控製策略等。

　　軟PLC產品是基於PC機開放結構的控製裝置，它具有硬PLC在功能
、可靠性、速度
、故障查找等方麵的特點，利用軟件技術可將標準的工業PC轉換成全功能的PLC過程控製器。軟PLC綜合了計算機和PLC的開關量控製、模擬量控製、數學運算、數值處理、通信網絡等功能，通過一個多任務控製內核，提供了強大的指令集、快速而準確的掃描周期
、可靠的操作和可連接各種Ｉ/Ｏ係統及網絡的開放式結構。所以可以這樣說
，軟PLC提供了與硬PLC同樣的功能
，而同時具備了PC環境的各種優點。目前
，國際上影響比較大的產品有：法國CJ International公司的ISaGRAF軟件包、PCSoft International公司的WinPLC
、美國Wizdom Control Intellution公司的Paradym-31
、美國Moore Process Automation Solutions公司ProcessSuite、美國Wonder ware Controls公司的InControl、SoftPLC公司的SoftPLC等。國內推出軟PLC產品的組態軟件還不見有，國內組態軟件要想全麵超過國外的競爭對手
，就必須搞創新
，推出類似功能的產品。

　　隨著企業提出的高柔性、高(gao)效(xiao)益(yi)的(de)要(yao)求(qiu)，以(yi)經(jing)典(dian)控(kong)製(zhi)理(li)論(lun)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)已(yi)經(jing)不(bu)能(neng)適(shi)應(ying)，以(yi)多(duo)變(bian)量(liang)預(yu)測(ce)控(kong)製(zhi)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)先(xian)進(jin)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)的(de)提(ti)出(chu)和(he)成(cheng)功(gong)應(ying)用(yong)之(zhi)後(hou)，先(xian)進(jin)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)受(shou)到(dao)了(le)過(guo)程(cheng)工(gong)業(ye)界(jie)的(de)普(pu)遍(bian)關(guan)注(zhu)。先(xian)進(jin)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)（Advanced Process Control，APC）是指一類在動態環境中，基於模型、充分借助計算機能力，為工廠獲得最大理論而實施的運行和控製策略。先進控製策略主要有：雙重控製及閥位控製
、純滯後補償控製、解耦控製
、自適應控製、差拍控製、狀態反饋控製、多變量預測控製、推理控製及軟測量技術、智能控製（專家控製、模糊控製和神經網絡控製）等deng，尤you其qi智zhi能neng控kong製zhi已yi成cheng為wei開kai發fa和he應ying用yong的de熱re點dian。目mu前qian，國guo內nei許xu多duo大da企qi業ye紛fen紛fen投tou資zi
，在zai裝zhuang置zhi自zi動dong化hua係xi統tong中zhong實shi施shi先xian進jin控kong製zhi。國guo外wai許xu多duo控kong製zhi軟ruan件jian公gong司si和heDCS廠商都在競相開發先進控製和優化控製的工程軟件包。據資料報道，一個乙烯裝置投資163萬美元實施先進控製，完成後預期可獲得效益600萬美元/年。從上可以看出能嵌入先進控製和優化控製策略的組態軟件必將受到用戶的極大歡迎。

　　4.結束語

　　用戶的需求促使技術不斷進步，在組態軟件上這種趨勢體現得尤為明顯。未來的組態軟件將是提供更加強大的分布式環境下的組態功能、全麵支持ActiveX、擴展能力強、支持OPC等工業標準、控製功能強、並能通過Internet進行訪問的開放式係統。

　　HMI是Human Machine Interface的簡稱。

　　HMI其實廣義的解釋就是“使用者與機器間溝通、傳達及接收信息的一個接口”。

　　舉個例子來說
，在一座工廠裏頭，我們要搜集工廠各個區域的溫度、濕度以及工廠中機器的狀態

　　等等的信息透過一台主控器監視並記錄這些參數，並在一些意外狀況發生的時候能夠加以處理。

　　這便是一個很典型的SCADA/HMI的運用，一般而言，HMI係統必須有幾項基本的能力：

　　實時的資料趨勢顯示――把擷取的資料立即顯示在屏幕上。

　　自動記錄資料――自動將資料儲存至數據庫中，以便日後查看。

　　曆史資料趨勢顯示――把數據庫中的資料作可視化的呈現。

　　報表的產生與打印――能把資料轉換成報表的格式，並能夠打印出來。

　　圖形接口控製――操作者能夠透過圖形接口直接控製機台等裝置。

　　警報的產生與記錄――使用者可以定義一些警報產生的條件，

　　比方說溫度過度或壓力超過臨界值，在這樣的條件下係統會產生警報

，通知作業員處理。

　　Trackback: http://tb.donews.net/TrackBack.aspx