第1章 概述

1.1 工控組態軟件的概念

1.1.1 什么是工控組態軟件

工業控制系統通常都會配置友好的人機界面，目前大多數控制系統的人機界面功能是利用計算機及其軟件來實現的。

早期，程序員根據客戶的要求，采用計算機算法語言編制程序來構建人機界面，即將硬件系統（如DCS、PLC等）采集的數據通過不同的形式呈現給用戶，或將用戶發出的控制指令發送給硬件系統。這種方法顯然有弊端，其一，編程必須由專業的計算機程序員來完成；其二，對人機界面進行的任何修改都必須修改程序，影響了系統的可擴展性能。

如何改善人機界面的開發環境呢？由于絕大多數控制系統的人機界面都有許多類似的元素（如都要求有圖形、趨勢圖線、控制按鈕、報表等），因此人們就考慮設計一個自動編程軟件，用它來配置（甚至可以由最終用戶直接來配置）生成人機界面。這個自動編程軟件，就是人們所稱的組態軟件。

組態軟件是一個通用的軟件工具，一般用于自動化控制系統的監控層，用戶使用它能靈活、快速地構建工業自動化控制系統監控功能。簡單地說，用戶可通過類似“搭積木”的簡單方式來配置自己所需要的接口功能，而不用編寫計算機程序。

順便指出，組態軟件是國內約定俗成的稱謂，其來源是“配置”（Configuration）一詞。而國外則通常稱其為SCADA的HMI，即“監督控制與數據采集系統的人機界面系統”。此外，隨著計算機技術的發展，組態軟件已經從最初單一的“界面生成”功能，向其他（如網絡、數據庫等）功能擴展。

1.1.2 組態軟件的功能和特點

組態軟件從20世紀80年代出現以來，經過不斷的改進和完善，到目前其功能已非常強大，主要體現在以下幾個方面。

（1）具有強大的頁面顯示組態方式。良好的人機界面離不開形象的生產過程模擬畫面，組態軟件為生成這些畫面提供了強大的支持。首先，它具有豐富的控件和圖庫供選擇；其次，它能夠提供方便的作圖工具和“傻瓜”式的作圖向導；另外，它支持豐富的動畫顯示方式。這些功能使用戶易于畫出精美的畫面。

（2）支持多種通信協議。組態軟件支持多種通信協議，以便與其他系統“無縫”集成。一方面，對控制系統本身來說，各種品牌、型號的硬件都有自己的通信協議，組態軟件必須支持它們。另一方面，控制系統作為企業信息化的基礎系統，需要“向上”提供信息給企業的管理系統，以實現“管控一體化”。組態軟件通常承擔這一任務，實現系統間的數據共享。

（3）腳本語言。組態軟件一般都提供腳本語言，供用戶開發其特殊的應用。

（4）安全功能。工控系統的安全運行是十分重要的，組態軟件提供了多種安全機制（如用戶密碼級別、區域的安全管理等），防止非法進入（操作）系統。

（5）網絡應用功能。網絡應用功能表現在兩個方面：①人機界面的功能通過網絡分布在數臺計算機上，如流程圖顯示在計算機1上，報表處理在計算機2上，而報警在計算機3上。②Internet Web應用，可以將畫面發布在Web服務器上，授權的用戶在Internet上使用標準的瀏覽器即可實現遠程監控。

基于組態軟件的用途可知，組態軟件應該有良好的可擴展性、易用性和通用性。

1.1.3 國內外常見的組態軟件

目前，國外常見的監控組態軟件有Wonderware（萬維公司）的InTouch、GE公司的Ifix系列、施耐德公司的Citect（原悉雅特的產品）和西門子公司的WinCC等。在組態軟件出現的早期，它們可以分為兩類，一類是廣泛支持各種品牌硬件的通用軟件，如InTouch和Ifix；而另一類是針對某一硬件品牌的軟件（通常是這些硬件生產廠商自己開發配套的），如WinCC和Citect等。隨著通信協議標準化的發展，這一差異已經顯著減小甚至不存在了。

國內主要有世紀星、三維力控、組態王KingView和MCGS等組態軟件。這些組態軟件都能夠完成類似的組態功能，但是各自又有自己本身的特點和操作方法。