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嵌入式系统/自动化软件 |
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组态软件发展趋势 |
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作者：九思易自动化软件总经理 徐新文 |
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国外的组态软件自上世纪八十年代中期出现，在八十年代末九十年代初Onspec、Intouch、iFix等开始进入中国。国内的组态软件从九十年代初开始研发，其中最有代表性的产品有CVS、GOWELL、GH等。虽然这个时期的组态软件主要是以单机应用为主，而且功能相对简单，但是已经能够满足当时大部分的监控需要。在组态软件出现之前，同样的任务是通过编写程序来实现的，不仅工作效率低下，而且容易出错；组态软件的出现和应用，极大地提高了自动化工程师的工作效率和工程的可靠性，使得计算机与信息科技的成果惠及自动控制领域。
上世纪九十年代中期以后，随着计算机硬件、操作系统、数据库技术和网络技术的快速发展，组态软件也进入了黄金发展时期，其应用范围越来越广泛，被认同的程度也越来越高。国内组态软件在此时开始出现品牌，并逐步取得了部分市场份额，同时形成了一定的知名度和影响力。这个时期的组态软件仍然是以单机应用为主，但能通过网络通信实现多台计算机的分工协作，并可解决中等和稍大规模系统的监控。 从技术上来讲，这个时期的组态软件，无论来自国内或者国外，都是建立在Windows系统编程接口Win32之上的Windows应用程序。
进入二十一世纪以来，组态软件的应用领域得到前所未有的拓展，逐渐突破传统的工业自动化领域，渗透到农业、医疗、交通、市政工程、楼宇、环保、新能源、节能降耗等诸多新兴领域。监控系统的规模也越来越大，越来越复杂。因此，用户对组态软件的要求也就越来越高。如，通过Internet实现远程工程部署、监控、调试和诊断，利用3G通信网络实现快速的远程数据采集；利用无级缩放、3D图形等技术来更为逼真地再现监控现场；同时，在进行大规模复杂系统的监控时，对系统的稳定性也提出了更严格的要求，要最大限度减少由于系统故障引起的停机时间；以及组态软件要与控制系统具有简便的连接和互操作性、利用计算机强大的计算处理能力来弥补控制系统的不足、与企业的其它自动化系统以及信息管理系统更为方便地集成等；同时用户在产品的易用性、扩展性、灵活性、开放性等方面都提出了前所未有的要求。
更广阔的应用领域，更复杂的监控环境，更高的客户要求，都向组态软件提出了前所未有的挑战。同时，计算机技术、信息技术、网络技术的发展以及新技术的出现，也为组态软件应对上述挑战奠定了坚实的基础。时代在呼唤新一代组态软件的诞生。
新一代组态软件具有以下几个方面的特点：
1. 以网络为中心，.NET为技术基础
目前的自动化监控系统仍是以单个的计算机为中心的，计算机和计算机之间虽然可以通过网络建立数据通信，但网络环境下计算机间的数据交换的方式过于单一，无法实现计算机群的有效分工和协作。当自动化系统的数据量达到一定规模，地理位置分布到达到一定范围后，现有组态软件的旧的网络模式已经无法满足系统的需要。所以，新一代组态软件不仅要能够方便地构建可伸缩的网络分布式系统，通过协作和负荷分布来解决大型监控系统的需要，也要能够灵活的选择整体系统的架构，实现复杂的监控系统方案。所以以网络为中心、以XML、网络服务为核心，实现网络化计算机的协同是新一代组态软件的最重要发展方向。
组态软件要实现其对复杂网络系统的监控，客观上需要一种与复杂化和网络化应用相适应的IT技术的有力支撑，微软大力推出的.NET Framework框架平台就是一个理想的选择。.NET Framework框架平台在2002年推向市场，开始是作为Windows XP等操作系统的外挂组件提供的，从Windows Server 2003和Windows Vista开始，.NET平台即成为操作系统的一部分，在Windows 7中即包含了.NET平台的最新版本。可见，在微软未来的操作系统中，.NET平台将是最重要的组成部分之一，是应用程序的主要编程接口和运行平台。.NET平台是把以计算机为中心的计算模式扩充到以网络为中心的分布式计算、网络化计算模式的重要一步，将在组态软件的发展中起到划时代的意义。
微软操作平台发展的三个时代
总之，组态软件从单机应用，进入简单的网络应用，再到彻底的网络化时代，监控系统的规模在扩大，复杂度在增加，单一计算机或多计算机的简单通信互连不能满足生产管理的需要，基于网络计算和服务的全新分布式分工协作模式和软件架构是未来发展的必然方向。
自动化软件的发展趋势
组态软件发展的三个阶段
2. Internet和远程自动化的增强
Internet对我们工作和生活的影响程度已经显而易见，从电子商务到远程教育，从网络媒体到网络社交，Internet以其高效性和便捷性受到人们的普遍欢迎，并已深刻地改变了我们的工作和生活方式。而目前的组态软件对Internet的利用还十分有限，虽然业内部分组态软件实现了控制系统的门户功能，能从远程对自动化系统进行监视和控制，还远远没有发挥出Internet的优势。下一代组态软件将不仅可实现远程监控外，而且能够将局域网内实现的功能延伸到Internet上去，打破目前C/S和B/S应用的界限，使二者趋于融合。同时组态软件不仅可完成信息的浏览和监控，而且可以构建跨地区的大型系统，并具有远程的数据监控、管理、协同、应用部署、诊断、调试等功能。
3. 人机接口的增强
在组态软件技术不断成熟，功能不断丰富的今天，人机接口的友好和美观也越来越被业界重视。西门子2009年5月推出的Wincc V7.0亚洲版，就将“最大限度地满足操作简便性”作为重要特性之一，同时特别强调利用其图形界面增加的悬浮、磨砂、阴影、透明等效果来创建出最佳用户界面。这方面国内软件易控(INSPEC)走在了世界的前列，早在易控2006版本中就提供了丰富的线条和填充样式、倾斜、旋转、自动排列对齐、自动缩放、透明等专业的图形系统特性，在易控的最新版本中，人机接口得到了进一步的增强，提供了上百种图形填充模式，上千种图形库智能图符和更多更方便的图形制作方式，使其图形系统和画面的精美程度达到相当专业的水准，界面的动画和操作也非常直观方便。
新一代组态软件图形系统要更加专业，制作的图形画面要更为精美，而且要具备更多功能，如画面是分辨率无关的，具有3D的图形能力，动画更为逼真，操作方式更为友好，支持多点触摸等新的人机交互技术。
4. 编程能力的增强
编程是组态软件中最重要的功能之一，早期的组态软件中提供的脚本编程功能都很弱，主要原因是脚本编程所使用的语言是组态软件厂家自己按照C语言或Basic语言的语法编写的简易脚本语言（称为类似C或BASIC的脚本语言），它们提供可供使用的指令，可访问的资源都非常有限，所以能够实现的功能也就非常有限。同时，脚本程序是解释执行的，执行速度缓慢。非开放性的脚本语言在功能性、稳定性、扩展性、灵活性、易用性等方面都具有极大的局限性。现在主流组态软件厂商都采用标准的脚本语言，如VBScript、VBA、JavaScript等作为脚本编程的语言，这样脚本编程在程序能力、开放性和扩展性方面都有很大提升。
最新一代组态软件的脚本编程能力会进一步增强，编程语言能利用计算机高级语言的强大编程能力，和外部程序功能紧密结合。新一代组态软件不仅执行速度更快，更稳定，具有错误检查和容错能力，而且可维护性、开放性、可扩展性和简单易用性等方面都将有全面提升。
5. 信息化能力增强
对基础数据的处理是生产制造、工厂管理等信息化建设的基础。组态软件在企业信息化环境中处于承上启下的中间层位置，向下与控制现场互联，向上与企业管理软件互通，现代企业的信息化发展，要求组态软件不仅具有数据显示和监控功能，而且能够对系统中的数据进行分析、存储、统计、汇总，并且能够对企业其它信息化系统中的数据进行有效整合和综合利用，以提升自动化系统的决策和管理能力，并提升企业的综合生产效率。
所以，新一代组态软件不仅要有强大的信息处理和管理能力，并且要有与其它系统灵活地进行信息交换的手段。
6. 大系统、复杂系统和高可靠性
可靠性是自动化系统的根本，系统的可靠性一般随着系统的复杂变得脆弱，随着监控系统规模的扩大，对系统可靠性的要求是前所未有的。
7. 与IT技术的发展差距越来越缩小
组态软件从诞生之日起就与IT技术的发展息息相关，无论计算机硬件技术的进步，还是软件技术的革新，最终都会引起自动化控制技术及组态软件技术的进步和发展，历史上IT行业的最新技术无一例外地被应用到组态软件的研发当中。在传统上，因为自动化系统对可靠性的要求较高，所以自动化系统的软件技术总是滞后于IT技术，但对新技术引入的时间正在逐渐缩短。时至今日，组态软件的发展与IT技术的发展已经趋于同步，无论是微软的.NET开发平台，还是Microsoft Office的界面风格，或者IT业新兴的分布式架构理念，推出之后很快就被追求领先技术的厂家学习采用，并迅速应用到组态软件的开发过程之中。
8. 开放性和可扩展性提高
组态软件的发展已经日趋成熟，各厂家为客户的提供的功能和解决方案也有相当程度的同质化，那么如何满足客户日益增加的个性化需求和应用，就成为组态软件发展中重要的课题。开放性和可扩展性是组态软件和其它软件和信息系统进行集成和协调的关键，也是整体解决方案的关键，可以很大程度上利用外部资源来弥补组态软件自身功能的不足。比如通过组态软件和第三方的软件的无缝集成，插入第三方编写的设备通信程序、图形组件和功能组件等，都可显著提升系统的监控和数据管理等能力，从很大程度上满足客户的个性化和超越传统组态软件应用范围的需求。
9. 易用性
二十一世纪是知识和信息爆炸的时代，新技术和新产品日新月异，层出不穷。用户迫切需要以最少的时间来掌握和应用它们。
结论：
可见，组态软件经过二十多年的发展，已经成为自动化和信息化建设中的重要分支，逐渐普及和渗透到各种应用领域，用户也对它提出了越来越高的要求，在技术上需要跟进最新的IT技术以适应网络时代的发展，在稳定性上需要大幅度的提高以适应大型系统的应用，在提升组态软件各项功能和性能的基础上，不断创新。目前计算机、操作平台、网络、通信都进入一个快速发展的新时期，大量新技术的涌现，势必会让组态软件进入一个全新时代。(end)
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(1/13/2010) |
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