组态软件的发展趋势

自2000年以来,国内监控组态软件产品、技术和市场取得了快速发展,应用领域日益扩大,用户和应用工程师数量不断增加。充分体现了“工业技术民用化”的发展趋势。

监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分,其发展受到诸多因素的制约。归根结底,对其发展起最关键推动作用的还是应用。

关于新技术的不断涌现和快速发展对监控组态软件的影响,有人认为随着技术的发展,通用组态软件将退出市场。例如,一些自动化设备直接嵌入“Web服务器”实时图像,供中央控制室的操作人员访问。

笔者不这么认为。用户需求的多样化决定了任何产品都不可能覆盖所有用户的所有屏幕需求,终端用户对监控系统人机界面的需求也不可能固定在单一模式,所以终端用户的监控系统总是需要“配置”和“定制”的。这是监控组态软件不可能退出市场的主要原因,因为需求是存在的,而且还在增长。

监控组态软件是在信息社会的背景下,随着工业IT技术的不断发展而诞生和发展的。在整个工业自动化软件家族中,监控组态软件属于基础工具平台。监控组态软件对工业自动化、信息化和社会信息化产生了深远的影响,带动了整个社会的生产和生活方式的变化,而且这种变化还在发展。因此,作为一个新生事物,组态软件仍处于快速发展期。目前还没有专门的研究机构对其理论和实践进行研究、总结和探讨,更谈不上形成独立的专门的理论研究机构。

近五年来,一些与监控组态软件密切相关的技术,如OPC、OPC-XML、现场总线等,也取得了快速发展,为监控组态软件的发展提供了有力的支持。7.2.1监控组态软件越来越成为自动化硬件厂商关注的焦点。

在整个自动化系统中,软件的比重逐渐增加。组态软件虽然只是其中的一部分,但由于其强大的渗透力和扩展性,近年来侵蚀了很多专用软件的市场。因此,监控组态软件具有高度的产业关联性,是自动化系统进入高端应用、扩大市场份额的重要桥梁。在这一理念的推动下,西门子WinCC在市场上取得了巨大的成功。目前,国际知名的工业自动化制造商如罗克韦尔、GE Fanuc、霍尼韦尔、西门子、ABB、施耐德、景顺等。开发了自己的组态软件。

监控组态软件在DCS操作站软件中的比重日益增加。

之后FOXBORO,Euro therm,Delta V,PCS7等DCS系统都使用了通用监控组态软件作为操作站。同时,国内DCS厂商也开始尝试使用监控组态软件作为操作站。

在高校和科研机构中,越来越多的人从事监控组态软件的相关技术研究。

从国内自动化行业的学术期刊来看,以组态软件为中心的研究课题以及与之密切相关的新技术正在兴起。众多研究人员的存在是组态软件技术发展和创新的一个重要活跃因素,必将积累许多技术成果。无论是技术成果还是科研人员,都会遵循金字塔的规律,形成从基础到高端的过渡。这些研究人员及其研究成果为监控组态软件厂商开发新产品提供了有益的经验,开拓了思路。

基于Linux的监控组态软件及相关技术发展迅速,许多厂商相继推出成熟产品,将对组态软件行业产生深远影响。

集成和定制

从软件规模来看,大部分监控组态软件的代码规模超过654.38+0万行,已经不属于小软件的范畴。从其功能来看,数据加工处理、数据管理、统计分析等功能越来越强。

监控组态软件作为一个通用软件平台,具有很大的灵活性。但实际上,很多用户需要的是“傻瓜”应用软件,即只需要很少的定制工作就能完成工程应用。为了兼顾“通用”和“专用”,监控组态软件扩展了大量的组件来完成特定的功能,如批量管理、事故追忆、温控曲线、油井示功图组件、协议转发组件、ODBCRouter、ADO曲线、专家报告、通用报告组件、事件管理、GPRS透明传输组件等等。

7.2.3垂直:函数向上和向下延伸。

组态软件处于监控系统的中间,上下都有比较完整的接口,所以对上下应用系统的渗透能力也是组态软件的一种本能,具体体现为:

向上

它的管理功能越来越强大。在实时数据库及其管理系统的配合下,它具有一些MIS、MES或调度功能。尤其是报警管理和检索、历史数据检索、操作日志管理、复杂报表等功能更为常见。

向下

网络管理(或节点管理)功能越来越可用:使用相同配置软件的不同节点在设置地址或计算机名称后,可以自动访问彼此的数据库。组态软件的这一功能类似于OPC规范、IEC61850协议、BACNet等现场总线的功能,体现了其网络管理能力日趋完善的发展趋势。

软PLC、嵌入式控制等功能:除了直接配备软PLC元件的组态软件外,软PLC元件也作为单独产品与硬件一起出售,组成PAC控制器。这种软PLC组件一般可以运行在嵌入式Linux操作系统中。

OPC服务软件:OPC标准简化了不同工业自动化设备之间的互联和通信,已经成为国内外广泛认可的互联标准。组态软件具有OPC服务器和OPC客户端功能。如果将配置软件丰富的设备驱动程序打包成OPC Serve,根据用户需求单独出售,不仅可以丰富软件产品的种类,还可以满足用户在这方面的需求。加拿大的Matrikon公司,主要开发和销售各种OPCServer软件,已经成为这一领域的佼佼者。监控组态软件厂商拥有大量的设备驱动程序,开发定制的OPCSever软件具有独特的优势。

工业通信协议网关:是一种特殊的网关,属于工业自动化领域的数据链产品。OPC标准适用于计算机与工业I/O设备或桌面软件之间的数据通信,而工业通信协议网关适用于不同工业I/O设备之间、计算机与I/O设备之间的网段隔离、无人值守、数据保密性强等应用中的协议转换。市场上有专门从事工业通信协议网关产品开发和销售的厂商,如Woodhead、prolinx等。而组态软件厂商通过扩展一个协议转发模块,将其丰富的I/O驱动变成了通信网关,开发工作的风险和成本极小。Multi_OPCServer和通信网关pFieldComm都是力控组态软件的衍生物。

7.2.4横向:监控、管理范围和应用领域扩大。

只要涉及到实时数据通信(无论双向还是单向)、实时动态图形界面显示、必要的数据处理、历史数据存储和显示,就有对组态软件的潜在需求。

除了众所周知的工业自动化领域,以下领域也成为近年来监控组态软件新的增长点:

工厂资产管理(PAM)。这类软件的代表是艾默生的设备管理软件AMS。据ARC预测,到2009年,全球PAM业务量将达到6543.8+9亿美元。PAM覆盖面广,其* * *相似性是实时采集设备的运行状态,积累设备的各种参数(如运行时间、维修次数、负荷曲线等。),及时发现设备隐患,预测设备使用寿命,为设备维护提供建议,对设备进行实时综合诊断。

对于过程控制和自动化控制,美国ICONICS公司推出了分析管理软件Facility AnalytiX,该软件侧重于设备故障检测和诊断。reg是一个具有预测功能的楼宇自动化解决方案,以ICONICS先进的故障检测与诊断(FDD)引擎为核心。其内部算法将权衡各种故障的可能性,并据此建议管理人员、操作人员和维护人员采取措施,防止设备故障或能源浪费。当设备发生故障时,先进的软件技术会自动提供可能故障原因的分类列表,可以减少停机时间,降低故障诊断和恢复的成本。目前已广泛应用于美国电力和公园级建筑工程。

先进控制或优化控制系统。工业自动化系统普及后,为了提高控制质量和精度,许多用户开始引入先进控制或优化控制系统。这些系统包括自适应控制、(多变量)预测控制、无模型控制器、鲁棒控制、智能控制(专家系统、模糊控制、神经网络等)。),以及其他根据新的控制理论编写的控制软件。这些控制软件的常数项是控制算法,监控组态软件的使用主要解决控制软件的人机界面和与控制设备的实时数据通信问题。

工业模拟系统。仿真软件为用户提供了与真实对象几乎相同的操作仿真对象的环境。仿真软件不仅节省了巨大的培训成本,还提供了物理系统所不具备的智能特性。仿真系统的开发者是专门研究仿真模块算法的,在实时动态图形显示和实时数据通信方面不一定有优势。reg监控组态软件和仿真软件通过高速数据接口集成,广泛应用于教学和科研仿真应用中。

电网系统的信息化建设。电力自动化是监控组态软件的一个重要应用领域。电力是国家的基础产业,其信息化建设是多层次的,这就决定了对组态软件的多层次需求。

智能建筑:物业管理的主要要求是能源管理(节能)和安全管理。这种管理模式要求楼宇内的智能设备必须联网。首先,要有效解决信息孤岛问题,减少人力消耗,提高应急响应速度和设备寿命。智能建筑产业在能源计量、电力分配、安全&等方面发挥着重要作用;;非常需要将出入控制和消防系统连接到IBMS服务器。

治安监控管理:治安隐患会导致应急处置不当,容易导致城市公共设施瘫痪、人员伤亡等恶性灾害。公共安全监控包括:

人防(站、广场)等市政工程的有毒气体浓度监测和火灾报警。

水文监测:包括水位、雨量、闸位、大坝实时监测。

主要建筑物(如桥梁)的健康监测:及时发现隐患,预测事故。

机房动力环境监控:在电信、铁路、银行、证券、海关等行业以及政府重要部门,计算机服务器的正常运行是正常业务和行政管理的必要条件,因此存放计算机服务器的机房成为监控的重点。监测内容包括:UPS的工作参数和状态、电池组的工作参数和状态、空调机组的运行状态和参数、漏水监测、发电机组监测、环境温湿度监测、环境可燃气体浓度监测。

城市危险源实时监控:监控危险源存放的地方和危险源的去向。避免放射性物质和剧毒物质不受控制的流通。

国土资源立体污染监测:对土壤、大气中与农业生产相关的污染物进行实时监测,建立立体实时监测网络。

城市管网系统实时监控调度:包括供水管网、燃气管网、供热管网的监控。组态软件已成为工业自动化系统的必要组成部分,即“基本单元”或“基本部件”,这吸引了大型自动化公司投资开发具有自主知识产权的组态软件,以便依靠强大的市场产生大规模销售并从中获取利润。

目前国内外市场占有率较高的监控组态软件有GE Fanuc的iFix、Wonderware的Intouch、西门子的WinCC、Citech等。中国大陆的厂商主要是力控和亚控,从事监控组态软件业务的厂商有5-10家。

在国内市场,高端市场仍然被国外产品垄断。国货已经开始抢占一些高端市场,占比也在逐渐提升。

(1)组态软件产品本身发生变化。

组态软件作为一种通用工具软件,在自动化系统中始终处于“承上启下”的地位。在涉及工业信息化的项目中,如果涉及实时数据采集,用户会首先考虑尝试组态软件。正因为如此,几乎所有的工业信息化项目都使用组态软件。应用的多样性对组态软件的性能指标、使用方式和接口方式提出了许多新的要求,也存在一些挑战。这些需求对组态软件的体系结构产生了很大的影响,对组态软件的发展起到了关键的推动作用。

功能变化:人机界面仍是主要功能,数据采集、历史数据库、报警管理、操作日志管理、权限管理和数据通信转发成为其基本功能;功能组件正朝着差异化、集成化、功能细分化的趋势发展,以满足不同行业、不同用户层次的需求。

新技术的采用:组态软件的IT化趋势明显,大量采用最新的计算技术、通信技术和多媒体技术来提高其性能和扩展其功能。

注重效率:其实有些“配置”工作非常复杂,用户希望通过模板快速生成自己的项目应用。图形模板、数据库模板和设备模板允许用户以“复制”方式快速生成目标程序。

组态软件注重数据处理能力和数据吞吐能力的提高:除了常规的实时数据通信和人机界面功能外,超过1000个点的实时历史数据存储和检索,超过100个C/S或B/S客户端对历史数据库系统的并发访问,都是对组态软件性能的严峻考验。随着应用深度的提高,这种需求会越来越普遍。

与控制系统硬件绑定:组态软件与自动控制设备无缝集成,硬件“量身定制”。这说明组态软件的渗透能力逐渐加强,自动化系统永远离不开软件的支撑,而整体解决方案有利于硬件产品的销售和厂商对销售价格的控制。

⑵组态软件其他应用环境的变化

组态软件需求增加的另一个原因是传感器、数据采集设备和控制器越来越智能化,对实时数据浏览和管理的需求越来越大。一些用户甚至要求在他们自己的办公室监督订单的生产过程。

像OPC这样的组织的出现和现场总线特别是工业以太网的快速发展,大大简化了异构设备互联和开发I/O设备驱动软件的工作量。I/O驱动软件将逐渐向标准化方向发展。

经过近十年的发展,以力控科技为代表的国内监控组态软件在技术、市场和服务上已经成熟,形成了较为雄厚的市场和技术积累,具备了与国外对手竞争的资本。

新技术的出现将淘汰一批墨守成规、不求上进的厂商。那些以用户需求为中心,勇于创新,采用新技术满足用户日益增长的潜在需求的厂商,将逐渐掌握市场主动权,成为组态软件及相关工业IT产品的市场领导者。

发展潜力:虽然组态软件的市场潜力巨大,但要得到这个市场并不容易。一方面,用户对组态软件的要求越来越高,用户的应用水平也在同步提升,因此对软件的质量要求也越来越高。另一方面,组态软件厂商应积极开发具有潜在需求的新功能和新产品。所以,市场巨大并不意味着所有从事组态软件开发的厂商机会均等,机会永远属于少数优秀厂商。

是未来监控组态软件的分布式体系结构,以满足新的要求。

如前所述,监控组态软件的规模超过654.38+0万行,如此庞大的软件系统的结构设计必须采用分布式结构。分布式系统不是监控组态软件的专利。目前,许多大型软件系统都是分布式系统。

在组态软件中,有必要再次重提“分布式”这个老话题,因为规模大于5000点的应用几乎都离不开分布式应用的需求。还需要强调的是,并不是因为配置软件缺少分布式结构的产品,而是缺少真正经得起分布式应用考验的产品。

b .目前国内监控组态软件行业发展中存在的问题

软件是自动化系统的核心和灵魂,组态软件具有很高的渗透能力和行业关联性。无论从横向还是纵向来看,在一个自动化系统中,组态软件越来越渗透到各个角落,占据越来越多的份额。组态软件越来越体现自动化系统的价值。

虽然软件是自动化系统的核心和灵魂,但组态软件远没有承担这个角色。组态软件的内涵和外延是不断变化的,它在自动化系统中的作用也将逐渐接近这个标准。

因此,中国自动化系统中的监控组态软件厂商承载着民族工业自动化产业的未来希望和核心竞争力。为了承担如此重要的任务,监控组态软件厂商必须在上图所示的各级软件中拥有自己的核心竞争力,并在市场中建立足够的话语权和主动地位。中国的华为为我们树立了榜样。只要能在后续的技术创新中满足用户日益增长的需求,延伸软件产品线,保持原始创新的持久,中国的工业自动化软件业一定能在工业IT领域创造一个华为奇迹。

c平台,模块化软件技术

平台化和模块化类似于硬件技术的总线技术和PLC模块。它固化了软件的结构模式,使开发人员可以像使用配置硬件一样方便地配置软件。模块化的结构可以使软件轻量化,用户可以在购买和安装时进行选择,这样我们实施自动化项目和节省机器一样方便。平台类似于电脑的主板,功能模块类似于显卡和声卡。越来越多的配置软件供应商正在采用这种软件模型。如组态王,创世纪64。