工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng) 技術(shù)解析及其發(fā)展趨勢(shì)2009/11/20/12:36

工業(yè)自動(dòng)化軟件技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向飛速發(fā)展，復(fù)雜大系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行、在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制與管理已經(jīng)不是遙遙無期，而是指日可待。本文從軟件系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展角度對(duì)此作某些探討。

1引言

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、信息技術(shù)與制造業(yè)工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展和企業(yè)信息化進(jìn)程的推進(jìn)，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的要求也越來越高。在大型復(fù)雜系統(tǒng)中，如大型工業(yè)生產(chǎn)過程、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、工業(yè)流程對(duì)象控制系統(tǒng)等，具有多種形式的復(fù)雜性，在整體結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為非線性、不確定性、無窮維、分布式及多層次等;在被處理信息上，表現(xiàn)為信號(hào)的不確定性、隨機(jī)性和不完全性、圖象及符號(hào)信息的混合等;在計(jì)算機(jī)上，表現(xiàn)為數(shù)量運(yùn)算與邏輯運(yùn)算的混合;隨著管理的深化和細(xì)化，表現(xiàn)為管理方式的日漸扁平化等等，可見對(duì)復(fù)雜大系統(tǒng)不但在系統(tǒng)辨識(shí)、分析、設(shè)計(jì)等方面與常規(guī)不同，更重要的是在系統(tǒng)建模、控制策略方面也有不同。設(shè)計(jì)系統(tǒng)著重點(diǎn)在于以全軟件方式實(shí)現(xiàn)管理與控制的一體化。由于復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、變量眾多、信息交錯(cuò)，按什么原則將大系統(tǒng)科學(xué)合理地分解為相對(duì)小的子系統(tǒng)，而子系統(tǒng)之間又如何協(xié)調(diào)，才能保證系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行和控制，這些都是急待解決的熱點(diǎn)問題，也是控制工程界熱切關(guān)注的焦點(diǎn)，許多問題至今尚無定論。復(fù)雜大系統(tǒng)控制對(duì)工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)提出了越來越高的要求，因此如何提供更加有效的先進(jìn)軟件系統(tǒng)受到廣泛的關(guān)注。隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化軟件技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向飛速發(fā)展，復(fù)雜大系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行、在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的優(yōu)化控制與管理已經(jīng)不是遙遙無期，而是指日可待。本文從軟件系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展角度對(duì)此作某些探討。

2監(jiān)控組態(tài)軟件系統(tǒng)

2.1組態(tài)軟件的主要功能

“監(jiān)控”是對(duì)被控過程的監(jiān)視與控制，從工業(yè)自動(dòng)化控制角度一般將監(jiān)控軟件稱為工業(yè)組態(tài)軟件或組態(tài)控制軟件。自20世紀(jì)80年代初期誕生至今，組態(tài)軟件已有20年的發(fā)展歷史。應(yīng)該說組態(tài)軟件作為一種應(yīng)用軟件，是隨著PC機(jī)的興起而不斷發(fā)展的。80年代的組態(tài)軟件，像Onspec、Paragon500、早期的FIX等都運(yùn)行在DOS環(huán)境下，圖形界面的功能不是很強(qiáng)。自1987年Wonderware公司開發(fā)出第一套基于微軟的Windows下的工業(yè)及過程自動(dòng)化領(lǐng)域的人機(jī)視窗界面組態(tài)軟件InTouch以來，以Intouch為代表的人機(jī)界面軟件開創(chuàng)了Windows下運(yùn)行工控軟件的先河，并隨作計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)的高速發(fā)展，使基于PC及其兼容機(jī)的組態(tài)軟件的不管是功能和還是其性能都有了質(zhì)的飛躍和提高。目前的InTouch作為一種典型的工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件，具有良好的實(shí)時(shí)性，更具有高性能的圖形界面功能，因而Wonderware公司也因此稱InTouch為過程可視化軟件，這樣命名也似乎更為確切。監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SupervisoryControlAndDataAcquisition，SCADA）的軟件平臺(tái)工具，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，使用方式靈活，功能強(qiáng)大。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時(shí)，HMI（HumanMachineInterface）或MMI（ManMachineInterface）是其主要內(nèi)涵，即主要解決人機(jī)交互圖形界面問題。組態(tài)軟件系統(tǒng)包含有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)庫接口、對(duì)I/O設(shè)備的驅(qū)動(dòng)等內(nèi)容。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(huì)信息化進(jìn)程中將扮演越來越重要的角色，未來的發(fā)展前景十分看好。組態(tài)軟件有以下主要功能。


（1）采用圖形化編輯設(shè)計(jì)技巧

編程人員可采用拼圖、搭積木和簡單連線的方式構(gòu)建人機(jī)交互界面。組態(tài)軟件包含有設(shè)計(jì)開發(fā)圖庫，如各種模擬儀表、電動(dòng)機(jī)、控制按鈕等。編程人員也可以利用基本繪圖工具自行設(shè)計(jì)圖庫和對(duì)象圖元。在操作和監(jiān)控的人機(jī)界面上，用相應(yīng)于這些現(xiàn)場設(shè)備、檢測裝置和控制器的圖元，代表和指示真實(shí)對(duì)象，就得到了現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行的模擬圖面。從而，通過對(duì)模擬現(xiàn)場圖面上相應(yīng)于對(duì)象的圖元進(jìn)行操作，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場設(shè)備和控制器等的操作和管理。這是組態(tài)軟件的最大優(yōu)點(diǎn)之一，它使編程和操作非常直觀，易于讓具有不同知識(shí)背景和水平的人員都能接受。由上述分析可以看出，評(píng)價(jià)一種組態(tài)軟件.優(yōu)劣水平的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是:該種軟件的設(shè)計(jì)圖庫的大小和豐富性以及圖庫中圖元的直觀代表性。

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