1 概述
隨著國家經(jīng)濟實力的不斷增強，民族裝備業(yè)也隨之發(fā)展起來，國內(nèi)重大的生產(chǎn)裝置越來越多的采用民族的、自有知識產(chǎn)權(quán)的控制系統(tǒng)。面對著重大關(guān)鍵裝置的國產(chǎn)化控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn)，力控科技憑借著多年在行業(yè)的積累，根據(jù)當(dāng)前的自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢開發(fā)出新品力控ForcecontrolV6.0監(jiān)控組態(tài)軟件，該產(chǎn)品是結(jié)合軟件業(yè)最新技術(shù)和大量的用戶需求而開發(fā)設(shè)計的，主要定位于高端自動化系統(tǒng)應(yīng)用，可以為企業(yè)信息化軟件、國產(chǎn)DCS控制系統(tǒng)、國產(chǎn)大型SCADA系統(tǒng)、制造業(yè)MES等進行相關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)配套，是一個可以和國外同類軟件相抗衡的民族工業(yè)產(chǎn)品。本文就力控科技的ForcecontrolV6.0軟件的設(shè)計思想及當(dāng)前應(yīng)用熱點來做一探討。
圖1
2 產(chǎn)品行業(yè)應(yīng)用設(shè)計思想
ForcecontrolV6.0的設(shè)計避免了目前市場上同類軟件不是操作過于復(fù)雜或者就是功能過于簡單的弊病。針對不同行業(yè)對軟件的要求，在提升產(chǎn)品功能的前提下，既保證了產(chǎn)品的應(yīng)用的“靈活性”，又保證了使用的“簡單性”，可以適應(yīng)不同類型的開發(fā)者使用，可以在各種行業(yè)進行廣泛的應(yīng)用，在完成強大功能的前提下，可以保證快速構(gòu)建項目,下面就組態(tài)軟件在工業(yè)自動化的幾個典型行業(yè)進行一下敘述。
2.1 DCS專用系統(tǒng)的應(yīng)用
早期的傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)由于廠家對軟硬件一體化的提供方式，HMI軟件局限性比較大，同時系統(tǒng)開放性較差，隨著WINDOWS平臺應(yīng)用的普及和標(biāo)準化的趨勢,各大DCS、PLC、PAC、FCS、DDC、RTU等不同針對性的控制系統(tǒng)開始互相融合，借鑒各自的專有技術(shù)，從產(chǎn)品構(gòu)架、網(wǎng)絡(luò)通訊、產(chǎn)品互連，不約而同的走向了互連。比如專用DCS的監(jiān)控組態(tài)軟件也從專有的軟件走向了開放。采用通用組態(tài)軟件作為操作站軟件已經(jīng)成為一個潮流。國外同類產(chǎn)品中的組態(tài)軟件不同程度的都在DCS系統(tǒng)中得到應(yīng)用，如Simens公司的組態(tài)軟件WinCC就是一個其中的典范，WinCC做為PCS7的核心組態(tài)軟件可以和STEP7進行無縫的集成，簡化了相關(guān)組態(tài)工作量，使系統(tǒng)無逢集成。
圖2
力控科技的DCS專用版可以配合國外主流的控制器構(gòu)成一體化的DCS系統(tǒng)，完全可以適應(yīng)DCS系統(tǒng)對軟件的諸多要求。如DCS控制站組態(tài)完成后，力控軟件作為DCS操作站軟件可以和國外相應(yīng)控制站軟件配合做到工藝位號一次生成，同時提供了如PID調(diào)節(jié)器面板、模擬、開關(guān)手操等操作面板，使組態(tài)過程更加快速，做到了軟硬件一體化。力控在DCS中可以作為操作員站、工程師站、歷史站、事件服務(wù)器、報警服務(wù)器、文件服務(wù)器，構(gòu)成一個完整的DCS系統(tǒng)。
2.2 大型SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用方式
大型SCADA系統(tǒng)與其它自動化系統(tǒng)比較是對地理位置相對分散的生產(chǎn)裝置進行監(jiān)控，現(xiàn)場的RTU裝置都是工作在無人職守的工作環(huán)境，因此對遠程監(jiān)控軟件的要求是很高的。SCADA系統(tǒng)中的監(jiān)控軟件的早期應(yīng)用只是一般的監(jiān)測、調(diào)度和管理，而目前則演變?yōu)榕c其它應(yīng)用系統(tǒng)如地理信息系統(tǒng)、能源計量系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)以及企業(yè)資源管理系統(tǒng)能夠進行有效集成的系統(tǒng)。力控軟件作為SCADA系統(tǒng)中的調(diào)度級的核心部件具備以下幾個特點:
數(shù)據(jù)處理：作為SCADA核心軟件，數(shù)據(jù)處理量可以達到20萬點以上，數(shù)據(jù)吞吐量可以達到14萬點每秒，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器支持Windows、UNIX、Linux等操作系統(tǒng)，并且支持數(shù)據(jù)冗余備份，極大提高了數(shù)據(jù)的安全性和數(shù)據(jù)處理效率；
通訊保障：可以支持各種網(wǎng)絡(luò)通訊方式，除傳統(tǒng)的撥號、電臺、以太網(wǎng)等，其它的如移動網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、微波等網(wǎng)絡(luò)方式也可以很好的切換，可以適應(yīng)多條通訊鏈路并行通信，保證了通訊鏈路的冗余。另外還解決了因為地理分散導(dǎo)致通訊網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的隱患；
開放性：開放的數(shù)據(jù)接口，強大的組件容器可以很好的和第三方軟件結(jié)合，數(shù)據(jù)庫開放C、C++、DBI、COM、OPC、ODBC、OLEDB等主流通訊接口，適應(yīng)系統(tǒng)擴展的要求。
圖3
2.3 力控在制造業(yè)的突破
制造自動化由于行業(yè)分類眾多，各種行業(yè)對組態(tài)軟件的需求各不相同。如針對曲線分析，各種行業(yè)的分析要求往往不同，同時對報表的要求也很高，在設(shè)計上要考慮適應(yīng)不同行業(yè)的特點。如ForcecontrolV6.0針對常見的分析曲線組件就提供了64個“方法”以上，而這些函數(shù)在力控編譯系統(tǒng)里可以任意調(diào)用，方便為各種行業(yè)提供解決方案。如隨著新材料的發(fā)展，大量的真空爐被采用，而力控提供的專用的溫控曲線模塊可以方便進行溫度過程的監(jiān)控，力控提供的各種針對制造業(yè)的控件方便了軟件在行業(yè)的深入應(yīng)用。
2.4 先進控制的理想平臺
中國的優(yōu)化控制研究多起步于DCS及其上位計算機上的軟件開發(fā)，這種開發(fā)存在諸多弊端：
先進控制軟件高度依賴于計算機操作系統(tǒng)和DCS廠家、型號，軟件可移植性極差，DCS及其上位機提供的開發(fā)環(huán)境限制了研發(fā)人員能力的發(fā)揮，研發(fā)人員需要把更多的精力花在熟悉DCS及其上位計算機系統(tǒng)上面，而不是工藝、數(shù)學(xué)算法和參數(shù)的分析上面。
隨著通用監(jiān)控組態(tài)軟件的普及，以及PC在自動控制中所占比例的增大，采用監(jiān)控組態(tài)軟件+優(yōu)化控制軟件模塊實現(xiàn)先進控制的應(yīng)用例子開始增多。ForcecontrolV6.0監(jiān)控組態(tài)軟件可靠的冗余容錯功能、有效的內(nèi)存管理與磁盤讀寫能力，大容量的歷史數(shù)據(jù)存儲能力、高效的數(shù)據(jù)開放接口有效的提供了先進控制的基礎(chǔ)處理平臺。
2.5 軟件開發(fā)模式的新突破
國產(chǎn)組態(tài)軟件雖多，但大多數(shù)都是軟件作坊式的開發(fā)模式，真正構(gòu)成規(guī)模開發(fā)的還很少。力控科技拋棄了原有的瀑布模型開發(fā)辦法，采用了最新的測試驅(qū)動開發(fā)，取得軟件工程方法的突破，F(xiàn)orcecontrolV6.0開發(fā)過程采用了先進軟件工程方法：“測試驅(qū)動開發(fā)”， 實現(xiàn)了單元測試和開發(fā)同步的開發(fā)模式，測試用例覆蓋率為99.5%，代碼注釋率達到了80%以上，文檔和代碼一致性達到了90%以上，在一定程度上能夠降低重構(gòu)和功能修改時危險程度。
3 力控V6.0產(chǎn)品主要特點
（1）方便、靈活的開發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫面模板，可嵌入各種格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的圖片，方便畫面制作，大大降低了組態(tài)開發(fā)的工作量；
（2）強大的分布式報警、事件處理，支持報警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲，恢復(fù)功能；
（3）支持操作圖元對象的多個圖層，通過腳本可靈活控制各圖層的顯示與隱藏；
（4）強大的ACTIVEX控件對象容器，定義了全新的容器接口集，增加了通過腳本對容器對象的直接操作功能，通過腳本可調(diào)用對象的方法、屬性；
（5）全新的、靈活的報表設(shè)計工具：提供豐富的報表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜腳本控制，包括：腳本調(diào)用和事件腳本，可以提供報表設(shè)計器，可以設(shè)計多套報表模板；
（6）提供在Internet/Intranet上通過IE瀏覽器以“瘦”客戶端方式來監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場的解決方案；支持通過PDA掌上終端在Internet實時監(jiān)控現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，支持通過移動GPRS、CDMA網(wǎng)絡(luò)與控制設(shè)備或其它遠程力控節(jié)點通訊；
（7）支持控制設(shè)備冗余、控制網(wǎng)絡(luò)冗余、監(jiān)控服務(wù)器冗余、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)冗余、監(jiān)控客戶端冗余等多種系統(tǒng)冗余方式。
4 監(jiān)控組態(tài)軟件行業(yè)發(fā)展趨勢
中國的自動化配套發(fā)展的情況是非常靈活多變的，通用的組態(tài)軟件應(yīng)該可以適應(yīng)各種行業(yè)的定制化需求，如制造業(yè)的需求變化比較多，因此要求組態(tài)軟件構(gòu)架師在設(shè)計上要考慮多種行業(yè)的需求，使軟件的可“伸縮性”非常強。軟件應(yīng)該適應(yīng)“e”時代的要求，能夠借鑒更多新的計算機理論支持，將新的技術(shù)隨時融合進來。同時監(jiān)控組態(tài)軟件標(biāo)準化是一個發(fā)展趨勢, OPC UA標(biāo)準會成為監(jiān)控組態(tài)軟件發(fā)展的分水嶺，傳統(tǒng)的專用DCS系統(tǒng)中的監(jiān)控組態(tài)軟件中會更加深入的借鑒通用組態(tài)軟件設(shè)計思想，隨著網(wǎng)絡(luò)化的普及會進一步增加對分布式軟件應(yīng)用的需求數(shù)量，力控科技會不斷完善力控系列產(chǎn)品，給民族裝備業(yè)提供一個良好的解決方案，給自動化工程師提供一個理想的、靈活的組態(tài)平臺。
