工业自动化软件系统技术及其发展new

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1、工业自动化软件系统技术及其发展1 引言随着计算机软硬件技术、信息技术与制造业工业技术的高速发展和企业信息化进程的推进，工业自动化系统变得越来越复杂，对自动化系统的要求也越来越高。在大型复杂系统中，如大型工业生产过程、计算机集成制造系统、工业流程对象控制系统等，具有多种形式的复杂性，在整体结构上表现为非线性、不确定性、无穷维、分布式及多层次等;在被处理信息上，表现为信号的不确定性、随机性和不完全性、图象及符号信息的混合等;在计算机上，表现为数量运算与逻辑运算的混合;随着管理的深化和细化，表现为管理方式的日渐扁平

2、化等等，可见对复杂大系统不但在系统辨识、分析、设计等方面与常规不同，更重要的是在系统建模、控制策略方面也有不同。设计系统着重点在于以全软件方式实现管理与控制的一体化。由于复杂系统结构复杂、变量众多、信息交错，按什么原则将大系统科学合理地分解为相对小的子系统，而子系统之间又如何协调，才能保证系统的优化运行和控制，这些都是急待解决的热点问题，也是控制工程界热切关注的焦点，许多问题至今尚无定论。复杂大系统控制对工业自动化软件系统提出了越来越高的要求，因此如何提供更加有效的先进软件系统受到广泛的关注。随着技术的进步，

3、工业自动化软件技术正在向智能化、网络化和集成化方向飞速发展，复杂大系统在网络环境下运行、在网上实现复杂系统的优化控制与管理已经不是遥遥无期，而是指日可待。本文从软件系统技术发展角度对此作某些探讨。2 监控组态软件系统2.1 组态软件的主要功能“监控”是对被控过程的监视与控制，从工业自动化控制角度一般将监控软件称为工业组态软件或组态控制软件。自20世纪80年代初期诞生至今，组态软件已有20年的发展历史。应该说组态软件作为一种应用软件，是随着PC机的兴起而不断发展的。80年代的组态软件，像Onspec、Parag

4、on500、早期的FIX等都运行在DOS环境下，图形界面的功能不是很强。自1987年Wonderware公司开发出第一套基于微软的Windows下的工业及过程自动化领域的人机视窗界面组态软件InTouch以来，以Intouch为代表的人机界面软件开创了Windows下运行工控软件的先河，并随作计算机硬软件技术的高速发展，使基于PC及其兼容机的组态软件的不管是功能和还是其性能都有了质的飞跃和提高。目前的InTouch作为一种典型的工业自动化组态软件，具有良好的实时性，更具有高性能的图形界面功能，因而Wonder

5、ware公司也因此称InTouch为过程可视化软件，这样命名也似乎更为确切。监控组态软件是面向监控与数据采集(SupervisoryControlAndDataAcquisition，SCADA)的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。监控组态软件最早出现时，HMI(HumanMachineInterface)或MMI(ManMachineInterface)是其主要内涵，即主要解决人机交互图形界面问题。组态软件系统包含有实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据库接口、对I/

6、O设备的驱动等内容。随着软件技术的发展，监控组态软件不断地被赋予新的内容，在社会信息化进程中将扮演越来越重要的角色，未来的发展前景十分看好。组态软件有以下主要功能。(1)采用图形化编辑设计技巧编程人员可采用拼图、搭积木和简单连线的方式构建人机交互界面。组态软件包含有设计开发图库，如各种模拟仪表、电动机、控制按钮等。编程人员也可以利用基本绘图工具自行设计图库和对象图元。在操作和监控的人机界面上，用相应于这些现场设备、检测装置和控制器的图元，代表和指示真实对象，就得到了现场生产设备运行的模拟图面。从而，通过对模拟

7、现场图面上相应于对象的图元进行操作，就可以实现对现场设备和控制器等的操作和管理。这是组态软件的最大优点之一，它使编程和操作非常直观，易于让具有不同知识背景和水平的人员都能接受。由上述分析可以看出，评价一种组态软件.优劣水平的一个重要标准是:该种软件的设计图库的大小和丰富性以及图库中图元的直观代表性。(2)对实际监控对象实现状态迁移管理组态软件应用动画连接技术，将描述现场对象的图元与一定的参数或函数联系起来，形成映射关系。编程或操作人员通过对这些参数或函数的编程和处理，就可以实现对现场设备数据的采集、分析和处理

8、，参数的传递是通过组态计算机与现场设备之间的输入和输出通道完成的，从而实现远程监测和控制，即状态管理。状态迁移的内容包括对象运动规律设置、运行状态监测和故障报警显示等。从应用角度看，对象参数的编辑和处理是被屏蔽的，用户对监控界面上的图元进行激励(如通过计算机鼠标点击图元)，也就是对该图元所对应的对象参数进行激励和设定，该对象参数依照编程预定的运算规律进行改变或重定，并影响其它图元的对象参数同步改变，