论组态软件的特性及其应用开发

摘要：近年来，随着现代化工业的飞速发展，生产装置规模的不断扩大，生产技术及工艺过程愈趋复杂，对企业生产自动化和各种信息的集成要求也越来越高。在这种形势下，基于微机的工业监控系统以其高可靠性、高性能、分散控制、集中监视和管理功能以及合理的性能价格比得到了工业界用户的特殊青睐，并逐渐取代传统的模拟式控制仪表，在各领域内得到广泛应用。本文对组态软件的定义、特点等进行了相关的探讨，并论述了使用组态软件开发应用系统的步骤及组态软件的发展方向，以供大家交流探讨。

关键词：组态软件；特性；应用开发

引 言：随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。

1组态软件的定义

组态软件又称组态监控软件，属于一个系统软件，它是进行数据采集跟过程控制的专用软件，运用灵活的组态方式，建立在自动控制系统监控层一级的软件平台的开发环境，给用户提供快速的工业自动控制系统监控功能以及同一层次的构建软件工具。组态软件能够用在电力系统、给水系统以及石油、化工等领域的数据采集监视控制跟其过程控制领域里，其使用领域比较的广泛在电力系统上又称远动系统。

2 组态软件主要特点

2.1 延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；

2.2 封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能。

2.3 通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。

3 组态软件的功能特性

工控组态软件按功能可分为：人-机界面组态软件，基于PC的控制软件（如软PLC或软逻辑），数据采集与处理组态软件（如LabVIEW虚拟仪器组态软件），工业过程监控软件，生产过程的质量管理软件等。通用组态软件往往是以上软件的功能组合。

3.1 组态软件投入运行后的主要功能特征

（1）自动控制过程的可视化。在计算机的屏幕上用动画和图表的形式实时显示系统的工作流程和状态，使控制过程可视化。

（2）过程的监控报警。对过程的监测参数和变化趋势进行跟踪监测，到达极限值时报警。

（3）实时采集工业现场数据，并对数据进行处理。

（4）对工业过程进行自动控制。

（5）必要时由操作人员进行手动控制，修改过程参数和状态。

（6）安全机制。不同级别的用户有不同的操作权限。

（7）与管理级计算机进行通讯，为管理部门提供实时数据。

（8）报表功能。实现实时数据和历史数据的浏览和打印。

3.2 组态软件大多是由运行环境和开发环境组成的。运行特性是开发人员在开发环境下通过对图形画面的组态配置、对实时变量和实时数据库的组态、对I/O设备的配置等完成的。组态软件的开发环境具有以下功能。

（1）强大的图形组态功能。组态软件大都以Microsoft Windows平台作为操作平台，充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。设计人员可高效快捷地绘制出各种工艺画面，并可方便进行编辑。

（2）实时数据库组态。在实时数据库中定义数据库变量，建立数据库变量与I/O设备或网络上的远程数据源的连接，建立数据库变量与图形画面或动画的连接。

（3）提供多种I/O设备的驱动程序。用I/O设备驱动程序实现与多种类型的I/O设备的数据通讯，交换数据。

（4）脚本语言。组态软件通过脚本语言为用户提供了一种二次开发手段，用户可通过脚本语言编写程序，实现设定的控制功能。

（5）丰富的功能模块。通过各种功能模块的挂接，用户可完成实时监控、报表生成、实时曲线和历史曲线、报警、PID控制等功能。

4 使用组态软件开发应用系统的步骤

工控组态软件通过I/O设备驱动程序从现场设备中采集实时数据，对实时数据进行处理后，以图形或图形动画的方式显示在显示器上。同时根据工艺流程要求和操作人员的命令，将控制指令数据发送给I/O设备实施控制作用。

在用工控组态软件开发应用系统时，首先要根据系统的工艺流程确定系统的功能，定义系统的功能模块，然后配置系统的实时数据库资源和I/O设备，设计监控系统的人-机界面，编写动作脚本程序。组态设计完成后进行调试、仿真，最后交付使用，投入运行。使用工控组态软件的典型组态步骤如下。

4.1 确定I/O点 组态软件的价格通常是与其I/O点数有关的。点数越多，系统的规模越大，组态软件的价格越高。在实时数据库中，系统以点为单位存放各种信息。点是一组数据值的集合。如对I/O设备――多路温度采集器，一个I/O点对应一路温度采集参数值的集合，包括温度值、温度上限报警值、温度下限报警值。除了I/O点外，系统组态时可能还需要一些其他类型的点，如存放计算结果的点、状态点等。因此，在选择组态软件的点数时要多于实际的I/O点数，留有一定的余量。

4.2 组态I/O设备驱动，根据所选设备的型号，在组态软件的开发环境下添加设备对应的驱动程序。

4.3 建立实时数据库，建立数据库中的点，定义点的类型、参数。

4.4定义数据连接。在实时数据库中建立点的参数与I/O设备通道或网络数据源的对应关系，即定义数据连接。

然后进行设计组态静态画面，建立动画连接，将图形对象与实时数据库的变量建立起动画连接关系，设置动画属性。编写动作脚本，对触发事件编写动作脚本，实现特定的功能。最后对组态内容进行调试。有的组态软件提供了仿真运行环境，可进行仿真调试运行，再投入运行。

5 组态软件的发展方向

组态软件的发展方向跟其开发的缘由就是为了让软件的运行更加的稳定、执行效率更高，用户使用的方式更加的简单。

5.1 更好的进行人机交互。

组态软件最重要、最基本的功能之一就是进行人机交互，良好的的人机交互能够促进开发人员对控制系统的开发以及使用人员对工艺现场的监控

5.2 满足客户的个性化需求。

随着组态软件市场的不断扩大，组态软件应用在社会的各个行业里，根据各个行业的不同特点，制定出相应的组态软件，这样给行业的相关人员提供了很大程度的方便；

5.3良好的开放性能。

用户对于软件总会有不同的想法和需求，组态软件也不可能是完美的，因此让用户能够在使用现有的功能基础上进行自定义功能的开发能够很好的解决用户的需求和想法；

5.4便捷的获取信息

现在是一个网络信息技术快速发展的时代，各个控制系统将不再是信息孤岛。比如说在企业中，各个车间之间、工厂之间、从工业现场到高层管理融为整体，对整个市场来讲，企业之间也有其相互之间的联系，这样就能够很及时的获取目前的市场变动信息，这样有利于给企业提供效益跟竞争力。

5.5跟其它的系统进行交互操作

组态软件并不是万能的，不可能解决掉所有的问题，一个大型的系统需要通过多个软件的共同协助来完成，因此组态软件就需要预留跟其他系统的交互接口，这样方便在不同的系统之间进行信息通信。

6 结束语

综上所述，虽然组态软件本身还有很多的局限性，但是随着时间的推移和技术的发展，其也在不断的进步，提供的功能更丰富，整体性能更稳定，使用会更便捷，应用会更广泛，在工业控制领域里将成为一个不可或缺的工控软件。

参考文献：

[1] 莫晓齐.组态软件用户图形界面的设计与开发[J].计算机工程与设计，2006，（01）.

[2] 诚. 浅析组态软件在工控行业中的应用[J]. 科技资讯. 2011，（30）.