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1、工业自动化软件系统技术及其发展 分类： 工控杂谈 工控仿真图形 2008-12-23 09:24 259人阅读 评论(0) 收藏 举报 1,引言 随着计算机软硬件技术,信息技术与制造业工业技术的高速发展和企业信息化进程的推进,工业自动化系统变得越来越复杂,对自动化系统的要求也越来越高.在大型复杂系统中,如大型工业生产过程,计算机集成制造系统,工业流程对象控制系统等,具有多种形式的复杂性,在整体结构上表现为非线性,不确定性,无穷维,分布式及多层次等;在被处理信息上,表现为信号的不确定性,随机性和不完全性,图象及符号信息的混合等;在计算机上,表现为数量运算与逻辑运算的混合;随着管理的深化和细化,表
2、现为管理方式的日渐扁平化等等,可见对复杂大系统不但在系统辨识,分析,设计等方面与常规不同,更重要的是在系统建模,控制策略方面也有不同.设计系统着重点在于以全软件方式实现管理与控制的一体化 .由于复杂系统结构复杂,变量众多,信息交错,按什么原则将大系统科学合理地分解为相对小的子系统,而子系统之间又如何协调,才能保证系统的优化运行和控制,这些都是急待解决的热点问题,也是控制工程界热切关注的焦点,许多问题至今尚无定论.复杂大系统控制对工业自动化软件系统提出了越来越高的要求,因此如何提供更加有效的先进软件系统受到广泛的关注.随着技术的进步,工业自动化软件技术正在向智能化,网络化和集成化方向飞速发展,复
3、杂大系统在网络环境下运行,在网上实现复杂系统的优化控制与管理已经不是遥遥无期,而是指日可待.本文从软件系统技术发展角度对此作某些探讨.2,监控组态软件系统2.1 组态软件的主要功能 监控是对被控过程的监视与控制,从工业自动化控制角度一般将监控软件称为工业组态软件或组态控制软件.自20世纪80年代初期诞生至今,组态软件已有20年的发展历史.应该说组态软件作为一种应用软件,是随着PC机的兴起而不断发展的.80年代的组态软件,像Onspec,Paragon 500,早期的FIX等都运行在DOS环境下,图形界面的功能不是很强.自1987年Wonderware公司开发出第一套基于微软的Windows下的
4、工业及过程自动化领域的人机视窗界面组态软件InTouch以来,以Intouch为代表的人机界面软件开创了Windows下运行工控软件的先河,并随作计算机硬软件技术的高速发展,使基于PC及其兼容机的组态软件的不管是功能和还是其性能都有了质的飞跃和提高.目前的InTouch作为一种典型的工业自动化组态软件,具有良好的实时性,更具有高性能的图形界面功能,因而Wonderware公司也因此称InTouch为过程可视化软件,这样命名也似乎更为确切.监控组态软件是面向监控与数据采集(Supervisory Control And Data Acquisition,SCADA)的软件平台工具,具有丰富的设置
5、项目,使用方式灵活,功能强大.监控组态软件最早出现时,HMI(Human MachineInterface)或MMI(Man Machine Interface)是其主要内涵,即主要解决人机交互图形界面问题.组态软件系统包含有实时数据库,实时控制,SCADA,通讯及联网,开放数据库接口,对I/O设备的驱动等内容.随着软件技术的发展,监控组态软件不断地被赋予新的内容,在社会信息化进程中将扮演越来越重要的角色,未来的发展前景十分看好.组态软件有以下主要功能.(1) 采用图形化编辑设计技巧 编程人员可采用拼图,搭积木和简单连线的方式构建人机交互界面.组态软件包含有设计开发图库,如各种模拟仪表,电动机
6、,控制按钮等.编程人员也可以利用基本绘图工具自行设计图库和对象图元.在操作和监控的人机界面上,用相应于这些现场设备,检测装置和控制器的图元,代表和指示真实对象,就得到了现场生产设备运行的模拟图面.从而,通过对模拟现场图面上相应于对象的图元进行操作,就可以实现对现场设备和控制器等的操作和管理.这是组态软件的最大优点之一,它使编程和操作非常直观,易于让具有不同知识背景和水平的人员都能接受.由上述分析可以看出,评价一种组态软件优劣水平的一个重要标准是:该种软件的设计图库的大小和丰富性以及图库中图元的直观代表性.(2) 对实际监控对象实现状态迁移管理 组态软件应用动画连接技术,将描述现场对象的图元与一
7、定的参数或函数联系起来,形成映射关系.编程或操作人员通过对这些参数或函数的编程和处理,就可以实现对现场设备数据的采集,分析和处理,参数的传递是通过组态计算机与现场设备之间的输入和输出通道完成的,从而实现远程监测和控制,即状态管理.状态迁移的内容包括对象运动规律设置,运行状态监测和故障报警显示等.从应用角度看,对象参数的编辑和处理是被屏蔽的,用户对监控界面上的图元进行激励(如通过计算机鼠标点击图元),也就是对该图元所对应的对象参数进行激励和设定,该对象参数依照编程预定的运算规律进行改变或重定,并影响其它图元的对象参数同步改变,其结果是变化了的那些差数引起对应的图元发生变化或激发其它一些图象信息到
8、人机界面上,使用户知道操作结果,从而确定下一步的操作,这样就完成了人机交互.从设计开发角度看,对象参数的编辑和处理是透明的,随时可以根据控制要求更改参数和运算规律,而且这种更改可以在人机监控界面上进行,如将人机监控界面设置为开发环境,通过计算机鼠标双击图元,就可以进入对象参数对话框进行编辑和修改.由此可以看出,组态软件对现场的监控和管理不仅继承了传统的汇编或高级语言控制结构,而且极大地扩展了编程直观性,这是用户和编程人员都非常乐于接受的.(3) 监控和管理对象更加形象化和深刻化 组态软件不仅能与其它常用编程语言开发工具一样,可以对对象参数进行设定,实时采集数据,编程参数算法,打印控制规律和结果
9、,存储数据记录等,而且能很容易地将上述功能和步骤形象化的表示出来,并且可以反映到人机界面上供编程或操作人员直观分析和修改.如组态软件可以将实时采集数据以实时曲线的形式直观反映在监控界面上,对于历史和现时控制信息及结果同样可以以实时曲线图的形式直观反映在监控界面上.这样,人们可以采用高级知识库,智能控制和预测的方法,如图表法,二次曲线拟合法和回归预测法等来分析和处理输入输出参数及数据,从而达到对监控对象的更深刻认识和把握状态,报警显示等.(4) 实时开放性和互连操作性好 自动化软软件大量采用用标准化的互互连技术,如如OPC,DDDE,AcctiveXX控件,COOM/DCOOM,ODBBC,OL
10、EE-DB等,这样使其成成为一自动化化软件平台,具有良好的的实时开放性性和互连操作作性 .组态态软件采用OODBC(开开放式数据库库互连)技术术使对象参数数能够共享或或为其它软件件程序读取;应用DDEE(动态数据据交换)技术术实现参数传传递,如将过过程对象参数数链接到MIICRO EEXCEL表表格文件中,将对象参数数变化实时反反映到该表格格文件中,同同时对表格文文件中相应数数据处理后,结果返传给给对应参数.这样就实现现了组态软件件和MICRROEXCEEL表格数据据文件的互连连操作,从而而发挥各自的的技术优势以以达到对现场场系统的更好好控制和管理理;应用OLLE(对象链链接与嵌入)技术包容和
11、和扩展其它功功能,如将MMICRO OFFICCE办公软件件嵌入组态软软件操作平台台,便于操作作人员处理文文本工作报告告和报表,应应用ActiiveX技术术将媒体播放放软件嵌入组组态软件操作作平台,实现现在监控界面面上看到闭路路监控现场图图象等;应用用TCP/IIP协议将组组态监控信息息发布到Innterneet网络上,实现网络化化管理和监控控.(5) 应用操作平平台开发周期期短 用组态软软件设计制作作监控操作平平台,避免了了大量的源程程序语言汇编编及其调试工工作.其图形形化的直观性性编程风格,大大缩短了了编程开发周周期,容易满满足实际工程程建设的时间间要求,而且且在应用中(在线)修改改和更新
12、操作作平台也较容容易和快捷. 然而,组组态软件作为为一种新兴的的面向对象的的工业自动化化监控开发编编程工具也在在与时俱进,正在进一步步研究改进提提高,如对于于不同的监控控对象及环境境,如何平衡衡调节数据共共享度和实时时性要求;对对于多线程并并举的应用环环境和对象,如何满足各各线程不同的的实时性要求求以及避免数数据冲突和阻阻塞;如何解解决网络远程程控制的实时时性和现场监监控的实时性性之间的匹配配问题等.22.2 监控控组态软件的的作用 组态软件件是工业自动动化软件系统统的基石,是是实现控制网网络与信息网网络集成的关关键之一,通通过组态软件件开放的接口口技术,将实实时数据库与与现场设备数数据互联,
13、从从而为系统提提供综合全面面的信息和数数据. 监控控组态软件是是一种控制系系统开发工具具,用户可根根据应用对象象及控制任务务的要求,通通过简单形象象的组态,利利用组态软件件提供的工具具,以搭积积木的方式式灵活配置,组合各功能能模块,构成成用户应用软软件.组态态的概念是是伴随着集散散控制系统(Distrributeed Conntrol Systeem,DCSS)的出现才才开始被广大大的生产过程程自动化技术术人员所熟悉悉的.现在的的组态软件实实际上就是早早期每个DCCS厂商在DDCS中预装装的应用软件件,但一直没没有人给出明明确的定义,只是将使用用这种应用软软件设计生成成目标应用系系统的过程称称
14、为组态(Confiig)或做组态.组态的概念念最早来自英英文Conffiguraation,含义是使用用软件工具对对计算机及软软件的各种资资源进行配置置,达到让计计算机或软件件按照预先配配置(Connfigurrationn)自动执行行任务的目的的,以满足使使用者的要求求. 工业企业业是一个复杂杂的大系统,按照发展新新型工业和企企业信息化的的要求,自动动化应该是集集管理和控制制于一体的,它包含低层层的控制与高高层次的管理理的自动化.人们常常把把高层次的控控制称为管理理,而把低层层次的管理称称为控制.对对低层的控制制而言,其控控制任务主要要由物理系统统设备完成.企业信息化化对系统的自自动化程度提
15、提出了更高的的要求,它包包含了企业资资源计划系统统ERP从IInternnet网上接接受订货,由由企业(工厂厂)生产执行行系统(MEES)完成产产品生产直至至合格产品出出厂将产品送送到用户的全全过程,涵盖盖了从传感器器开始到整个个系统优化运运行的全部低低层控制及高高层管理.企企业物料流,信息流,资资金流,人才才流等的流向向和流量随企企业的功能,规模,产品品特性等的不不同,其复杂杂程度差异很很大,如何使使这类复杂大大系统优化运运行,以获取取最佳的社会会经济效益是是人们期望的的目标.为保保证整个控制制过程(或系系统)中的所所有有用的实实时状态信息息不沉淀,流流失,便于实实现实时协调调,加强对上上层
16、决策的辅辅助支持,各各工作站均应应该用统一人人机图形用户户界面,统一一信息平台,克服自动动化孤岛,信息孤岛岛现象,实实现管控一体体化的无缝集集成,其中起起关键作用的的就是监控组组态软件.要要充分发挥信信息在低层控控制和高层管管理决策中的的主导作用,对监控软件件系统的选择择必须给于足足够的重视,否则企业信信息化的目标标是难以实现现的.2.33 一般监控控组态软件的的局限性 从200世纪80年年代后国内新新建和改建与与技术改造项项目中的自动动化系统基本本上都是采用用国外进口的的组态级工控控软件,如典典型的有美国国Wondeerwaree公司InTTouch,美国Inttelluttion软件件公司
17、开发的的Fix和iiFix,德德国西门子公公司的WinnCC,俄罗罗斯Adasstra科技技公司的TTrace mode组组态软件等,直至20世世纪90年代代中期,国内内一些软件公公司在消化吸吸收国外组态态软件基础上上也开发了一一些工控组态态软件产品,典型的如北北京亚控软件件公司的组态态王Kinngs Viiew,北北京昆仑通态态自动化公司司的MCSGG等等,这些些软件投放市市场对我国实实现企业基础础自动化作出出过重要贡献献,其共同优优点是:采用用图形化编程程设计技巧,对实际监控控对象实现状状态转移管理理,使监控和和管理对象更更加形象化和和深刻化,系系统实时开放放性和互连操操作性较好,应用操作
18、平平台开发周期期短等,仅从从监控层面考考虑问题,在在图形及组态态方案,数据据点管理,网网络功能,通通信功能,加加锁设计等方方面尽管各有有侧重点,但但基本上都能能满足用户的的要求.值得得注意的是,如果从更高高管理层次考考虑问题,要要实现工业自自动化系统的的管控一体化化,企业信息息化却面临严严峻问题,面面对的很可能能是一个又一一个的信息息孤岛,自动化孤岛岛,很难将将孤岛的的信息资源加加以整合集成成,缺乏统一一的控制,数数据,信息平平台支持,这这正是目前工工业企业复杂杂大系统基础础自动化和企企业信息化面面临的主要问问题.如何在在保护现有投投运系统资源源的前提下,适当增加软软件系统支持持以提升和改改造
19、原系统,使企业实现现信息化,以以适应改造和和提升传统产产业和企业产产品结构调整整的需要,是是控制工程界界普遍关注的的问题 .在在探索信息资资源充分利用用方案和途径径时,由于受受到系统所选选择组态软件件功能的限制制,实施起来来都因通信信协议软软接口等瓶瓶颈问题而止止步,这在众众多企业中是是屡见不鲜的的,这给系统统集成带来不不少困难,对对此一般监控控组态软件厂厂商似乎对通信软接口口瓶颈问题题重视程度还还有所不够.2.4 过过程可视化软软件的特点 随随着软件技术术的发展,监监控组态软件件不断地被赋赋予新的内容容,在社会信信息化进程中中将扮演越来来越重要的角角色,实时多多任务是组态态软件最突出出的特点
20、.例例如,数据采采集与输出,数据处理与与算法实现,图形显示及及人机对话,实时数据的的存储,检索索管理,实时时通讯等.组组态软件主要要解决的问题题是:(1) 如何在数数据采集与控控制设备间进进行数据交换换;(2) 使来来自设备的数数据与计算机机图形画面上上的各元素关关联起来;(3) 处理理数据报警及及系统报警;(4) 存存储历史数据据并支持历史史数据的查询询;(5) 各类报表的的生成和打印印输出;(66) 提供灵灵活,多变的的组态方式,以适应不同同领域的需求求;(7) 与第三方软软件程序的接接口,以实现现数据共享. 组态软件可可利用图形功功能把被控对对象形象地画画出来,再通通过内部数据据链接把被
21、控控对象的属性性与I/O设设备的实时数数据进行逻辑辑连接.当由由组态软件生生成的应用系系统投入运行行后,I/OO设备数据发发生变化将会会直接带动被被控对象属性性的变化.组组态软件的实实时数据库是是一个开放式式的数据平台台,可以使管管理者得到现现场设备运行行的所有实时时数据,并实实行统一管理理.此外,组组态软件还能能根据历史趋趋势分析,进进行优化控制制和调度决策策.2.5 过程可视化化软件的最新新发展 为了将将讨论的问题题具体化,现现以最具有代代表意义的过过程可视化软软件为了例,如InToouch9.5 HMII提供显著的的增强,从而而带来运行和和工程生产率率两方面的明明显提升.这这样一来,使使
22、用InToouch9.5软件的工工厂人员将会会从可以让他他们的工作更更快捷,更简简单的新功能能中获益.此此外,提高的的软件开发功功能可以大幅幅度降低用在在创建,更改改和部署应用用程序上的时时间和精力. 在运行生生产率方面的的功能增强包包括:提示条条;鼠标控制制;先进的报报警分析;运运行期间的语语言切换.提提示条, 99.5版本为为操作员提供供指导从而帮帮助工厂人员员更快速地理理解他们正在在查看的应用用程序的信息息.鼠标控制制,这些新的的控制为那些些使用鼠标访访问他们的应应用程序的人人员提供额外外的功能.先先进的报警分分析工具,内内建在InTTouch软软件中,这些些功能可以使使报警信息的的分析
23、更加快快速和完整.运行期间的的语言切换,用户在运行行期间可以动动态地切换语语言. 工程程生产率提高高方面的增强强包括:在智智能符号技术术下的新的开开发图形移动动及缩放和人人工的图形定定位功能;内内建的简单的的I/O冗余余配置;额外外的键盘选择择;缺省的字字体设置.在在智能符号技技术下的新开开发,这些新新的增强可以以更快速地创创建和额外地地定制基于图图形的模板.内建的简单单I/O冗余余配置,这个个功能允许快快速地配置第第二个通讯服服务器,使II/O无法连连接到第一个个服务器时能能够自动切换换.移动及缩缩放和人工图图形定位功能能,图形的细细节可通过轻轻松点击和橡皮筋缩缩放选项,人人工图形定位位以及
24、移动功功能.额外的的键盘选项,9.5版本本包括一个新新的区域键盘,可以以使用户用当当地的语言的的相关字符查查看他们的键键盘,同时有有一个新的选选项允许调整整屏幕上的键键盘尺寸.缺缺省的字体设设置,用户可可以即时改变变缺省字体,然后在整个个应用程序应应用这种新的的和Truee Typee字体. IInToucch9.5软软件为应用程程序的用户和和开发人员提提供大量新的的功能,同时时可以得到开开发生产率和和性能方面的的显著提高.提示条,当当一个用户鼠鼠标滑过一个个应用中包含含有提示条的的对象时,围围绕该对象形形成一个光环环,让用户知知道他们可以以访问有关这这个对象的更更多的信息.提示条可以以提供静
25、态的的信息,例如如该按钮控制制什么,或者者一个动态的的快照信息,例如槽罐液液位.静态和和动态的提示示条对于在一一个窗口中流流畅地显示大大量的图形都都是非常有用用的,同时非非常方便地让让操作员了解解到屏幕上有有关对象的额额外信息.鼠鼠标控制,新新的先进的鼠鼠标控制可以以使用户针对对不同的鼠标标点击选项添添加功能.这这大大扩展了了用户可以获获得的有关一一个对象的信信息量,同时时无需占用有有价值的屏幕幕空间.先进进的报警分析析工具,InnTouchh9.5 HHMI新的先先进的报警分分析工具可以以使用户:方方便地在帕累累托图中分析析报警;在导导航树中查看看有组织的报报警;更快地地查询报警;配置两个节
26、节点的报警热热备份;可以以按照标记进进行排序配置置无数据信息;命名名数据库.这这些先进的报报警功能可以以大大帮助和和显著提高运运行的生产率率. 运行期间间的语言切换换,语言障碍碍可以使工厂厂人员完全地地理解应用信信息变得困难难.然而,IInToucch9.5HHMI的新的的运行期间语语言切换功能能可以使用户户在运行的时时候切换语言言显示.例如如,如果显示示的主要文本本是美国英语语,在运行的的时候操作员员可以点击按按钮看到另外外一种语言的的信息,比如如日语,西班班牙语或者英英式英语.这这样一来,标标准的应用可可以由以下的的人员进行访访问: 掌握握不同语言的的多个操作员员,多国家的的多工厂的人人员
27、同时进行行访问;全球球的开发人员员现在都可以以用他们的母母语来进行故故障排查.内内建的简单II/O冗余切切换简单配置置的 I/OO冗余切换功功能可以在第第一个服务器器需要维护或或者无法使用用时,非常方方便地配置一一个备份的通通讯服务器.这样,工厂厂人员可以:消除与通讯讯服务器有关关的单点故障障;对第一个个服务器实施施常规的维护护.此外,简简单配置的II/O冗余切切换功能提高高了实时信息息的可靠性和和依赖性.智智能符号增强强,InToouch9.5软件中智智能符号的新新的增强可以以使用户:调调整模板大小小并在整个应应用中自动应应用这些变更更;在窗口内内将显示的图图形直接地创创建成智能符符号;区分
28、智智能符号和常常规的图形,更新的智能能符号功能可可以大大地降降低应用创建建,更改和部部署的时间和和精力.移动动缩放/人工工的图形定位位,应用程序序的开发人员员可以凭借IInToucch软件的WWindowwMakerrTM图形编编辑程序中这这个新的轻松松点击的移动动/缩放功能能来突出需要要精确细节的的区域,并同同时查看整个个图形窗口.他们在屏幕幕上制作图形形时还可以使使用窗口坐标标,这可以在在精力大大降降低的同时实实现精确图形形的应用程序序开发.额外外的键盘选项项,除了标准准的InToouch键盘盘以外,InnTouchh9.5软件件还包括两个个新的屏幕键键盘.开发人人员可以使用用新的Micc
29、rosofft Winndows键键盘,它可以以是区域键盘因而可可以使国际用用户用他们的的母语查看含含有所有文字字和字符的屏屏幕键盘.开开发人员还可可以使用新的的InTouuch键盘来来调整屏幕上上键盘大小.这两个新的的键盘以最适适合用户环境境的方式在应应用中交互实实施.缺省字字体设置,开开发人员可以以即时地改变变缺省的字体体从而在整个个应用中的按按钮和文本中中应用新的和和True Type类类型的字体.额外的功能能,密码域的的支持,安全全已被更新和和增强,从而而开发人员可可以限制不希希望的信息访访问.密码可可以被加密,从而可以降降低在客户端端和服务器计计算机之间的的网络拦截的的机会.这个个功
30、能使用户户获得未授权权的访问的可可能性降到最最小.密码的的字符还可以以被回显以便便可以确认字字符输入.HHotlinnk增强,具具有动画功能能的图形和AActiveeX控件可以以显示一个围围绕对象的晕轮,它它可以按照对对象的形状进进行显示.通通过这个晕轮轮和按照对象象的形状显示示功能可以使使开发人员将将动画添加到到复杂对象的的不同的部分分.用户只需需用鼠标滑过过对象直到选选择他们需要要的部分,然然后点开它展展开更多的信信息.更新的的Windoows XPP外观,按钮钮,复选框,单选框和栏栏标题等已经经更新到新的的用户友好的的Windoows XPP外观.InnTouchh9.5软件件可显著提高
31、高运行效率和和明显地提高高工程生产率率.3,工业业自动化软件件技术的发展展 目前在国外外,很多发达达国家及有些些发展中国家家普遍采用美美国Wondderwarre工业自动动化软件套件件技术,根据据用户需求构构建系统,实实现对复杂工工业大系统的的控制与管理理.例如,在在20世纪990年代印度度最大的TIISCO钢铁铁公司采用美美国Wondderwarre工业自动动化软件系统统套件技术实实现了直接与与ERP通信信,从Intternett上直接接受受用户订单后后,通过生产产执行系统(MES)把把总公司和职职能部门,分分厂,车间直直至各条生产产线都采用统统一的控制,数据和信息息平台纳入管管理,系统开开
32、发周期短,系统开发和和运行,维护护成本低,由由于软件组件件套件技术可可方便地实现现系统的无缝缝集成,可靠靠性高,实现现了从接受订订单,原材料料订购,产品品生产,直至至把产品运送送到用户手中中的全公司统统一的自动化化监控与信息息化管理,效效率极高.美美国Wondderwarre公司的软软件套装组件件系统是工业业界第一个集集成的工业自自动化软件包包FactoorySuiite,它从从根本上改变变了人们的传传统观念以及及在制造行业业存在了多年年的从上到下下的信息流模模式.除了上上述核心组件件外,还有IIndusttrial SQL数据据分析工具,SCADAAlarm企企业级的电话话/报警系统统等等.
33、 总总之Wondderwarre的Facctory Suitee是套装的软软件组件系统统,可以根据据需要选配组组件模块使系系统实现无缝缝集成,给企企业信息化提提供了完整的的解决方案.如在钢铁行行业中,采用用美国Wonnderwaare的I/OSeveer技术和IInSQL Serveer技术,建建立统一的控控制,数据,信息平台,效果极好,可实施建立立产品流转动动态跟踪系统统实现从原材材料到成品的的全线动态跟跟踪,建立生生产信息动态态管理系统,实现生产计计划,生产调调度,库房(包括原料,半成品库,热处理,成成品库)管理理,生产作业业和过程管理理,合同管理理,质量管理理,工艺规程程在线指导子子系统
34、,生产产信息动态查查询,统计,分析管理等等,由于管理理与控制都是是动态实现,没有最先进进的软件技术术支撑和可以以无缝集成的的软件套件组组件搭建系统统,很难想象象研发工作量量有多大,成成功率有多高高,真正意义义上的CIMMS系统能否否实现. 近近年来工业自自动化软件技技术在多个方方面都有了长长足的发展,其中特别值值得关注的是是系统开发环环境和系统构构架方面的新新进展.集成成开发环境(IDE)通通过应用组件件实现工程重重用,Inddustriial AppplicaationSServerr的组件对象象体系结构可可以显著地提提高生产力.组件对象模模型有利于开开发代表工厂厂设备的可重重用的应用对对象
35、.在FaactoryySuitee IDE内内部建立的应应用对象包含含与自动化设设备有关的所所有必要的元元素,例如历历史参数,标标记,报警与与事件,文档档,脚本,安安全和通信参参数.可以建建立,复制和和部署一个可可重用组件的的模板库,提提高快速应用用软件开发能能力.每个组组件模板支架架变化传播特特性,因此,一个元素的的改变可以自自动地被传播播到所有受影影响的组件或或选择的组件件,节省了宝宝贵的工程时时间和成本.工厂模型体体系结构用户户可以把预先先设计的应用用对象变成利利用最佳惯例例和公司的工工程标准的模模板.获得灵灵活的应用对对象可以包含含代表物理工工厂设备监控控自动化策略略或更高级别别的生产
36、策略略的知识和应应用代码.模模板库可以把把应用工程变变成一个装配配过程,而不不是一种程序序编制工作,因而可以显显著提高不同同项目的生产产率.IDEE是一个多开开发者环境,它支持公司司利用他们的的工程资源,在一个项目目上分配多名名工程师.IIDE通过利利用高效率的的注册/注销销过程支持多多开发人员,它为每个应应用程序组件件提供了一种种历史记录审审核跟踪机制制,包括用户户标识符,时时期与时间戳戳,以及关于于变化的详细细的摘要信息息.由于应用用配置信息保保存在一个核核心项目库(SQL SServerr数据库)中中,因此可以以对整个应用用进行版本控控制.注册/注销过程允允许工程师在在旅行或者离离开现场
37、时随随身携带组件件,为他们提提供了最大的的灵活性. IAS(IIndusttrial Appliicatioon Serrver)将将工业自动化化应用程序的的开发设计生生产力与可伸伸缩性带入了了一个新纪元元.它提供了了全新的一层层实时数据获获取,报警与与事件管理,数据处理服服务及协作开开发功能,这这些功能从最最底层开始就就是针对用于于工业自动化化应用程序而而设计的.IIAS是简化化分布式自动动化应用程序序开发,部署署,维护及管管理的一种基基础架构,它它是建立在IInvenssys的 AArchesstrATMM架构基础上上的新软件组组件.全面的的 ArchhestrAA工厂自动化化与信息架构构
38、从一开始就就设计为利用用最新软件技技术延长传统统系统的使用用寿命.不管管自动化应用用程序是用在在离散制造业业,生产工厂厂,远程 SSCADA操操作,公共事事业,还是用用在这些运营营类型的任何何组合中,AArchesstrA架构构均能将其涵涵盖在内.IIAS建立在在ArcheestrA架架构上,明显显的优势在于于:分布式点点到点架构;一个全球联联网的域名空空间;集成化化历史,脚本本,报警及安安全机制;直直观的多用户户开发环境;基于组件的的工厂与应用用模型;符合合21 CFFR Parrt11规范范要求;对用用户而言可显显著降低工程程成本 ;降降低拥有成本本;响应迅速速,能适应成成长需要;坚坚定不
39、移的开开放性.它为为简化分布式式自动化应用用的开发,部部署,维护与与管理提供了了基础.IAAS提供了新新一级的实时时数据获取,报警与事件件管理,数据据操作服务,以及协作工工程能力,这这些能力从一一开始就是专专门为工业自自动化应用设设计的,使制制造厂家,OOEM和系统统集成商(SSI)能够显显著降低自动动化系统的工工程,购买和和维护费用,同时,用户户可以灵活建建造自动化系系统,增强了了对新的需求求的响应能力力.IAS是是建立在Innvensyys 的ArrchesttrA 体系系结构之上的的一个强大的的新应用平台台.综合性的的ArcheestrA 工厂自动化化与信息体系系结构从一开开始就被设计计
40、为利用最新新的软件技术术延长传统系系统的寿命.不论是装配配制造厂,制制炼厂,远程程SCADAA运转,公用用事业或者这这些业务营运运类型的任何何组合中的自自动化应用,以ArchhestrAA为基础的体体系结构都能能够胜任. 从系统层次次考虑,最近近的工业自动动化软件系统统正利用先进进的软件技术术朝着集成化化,网络化,平台化,综综合管理等方方向发展.(1) 工业业自动化软件件的集成化 以前的工业业自动化软件件已经考虑到到对设备和多多系统的集成成观点,但是是集成的范围围往往集中在在对局部系统统或分厂系统统,而没有考考虑更大范围围的集成,而而新的自动化化软件系统已已经考虑到大大范围,区域域性以及全厂厂
41、级的系统集集成,提供总总体的集成解解决方案.(2) 工业业自动化软件件的网络化 随随着数据的分分散性以及网网络的多样性性,工业自动动化软件系统统的信息正朝朝着信息总线线的方向发展展,信息总线线的方式改变变了过去需要要将数据集中中采集和处理理的观念,相相当于在数据据监控层铺设设了一条信息息总线,各个个子系统只要要挂接在该信信息总线上,就可以实现现各个系统间间的相互通讯讯,实现了全全分布的监控控系统.比如如基于Wonnderwaare FaactoryySuiteeA2构建的的监控系统,就是通过在在整个系统中中部署在每台台电脑中的PPlatfoorm进行信信息交互.由由于工业自动动化软件间的的信息
42、交互越越来越多,需需要在单台机机器上实现对对多台机器上上的软件系统统进行集中远远程管理的功功能,因此网网络化的管理理也是自动化化软件的发展展方向.目前前多家国内外外的工业自动动化软件企业业就实现了网网络管理,比比如Wondderwarre公司基于于微软管理控控制台(MMMC)技术的的系统管理控控制台SMCC(Systtem Maanagemment CConsolle)就可以以实现对数据据采集软件,日志文件,部署的对象象等实现集中中的远程管理理.(3) 工业自动化化软件中面向向对象技术的的应用 面向对对象方法包括括封装性,继继承性,多态态性等特点,这些特点使使面向对象方方法在软件领领域得到迅速
43、速的发展,在在工业自动化化领域,很多多控制对象同同样具有面向向对象技术中中的对象属性,也引引起了人们的的注意,控制制工程师和控控制软件开发发人员也试图图将面向对象象的技术应用用到工业自动动化领域,但但目前基本上上仍停留在针针对某个控制制系统的软件件设计和控制制软件的软件件设计中,这这些都说明面面向对象的技技术可以应用用在工业自动动化领域,但但没有真正将将面向对象技技术应用到控控制系统的整整体系统设计计中.这就是是要将面向对对象的技术优优势引入到整整个自动化系系统的设计之之中,而不是是简单的停留留在某个具体体的软件设计计之中的.总总之,传统的的面向功能的的设计方法集集中在控制系系统的局部,围绕某
44、个功功能的实现为为主线,而在在嵌入面向对对象技术的自自动化软件平平台Wondderwarre Inddustriial AppplicaationSServerr上,采用面面向对象思想想设计监控系系统,要充分分发挥面向对对象技术的封封装性,继承承性的优势,同时采用抽抽象对象的方方法来看待整整个监控系统统的组成.WWonderr- warre公司推出出了一款嵌入入面向对象技技术的新产品品Wondderwarre Inddustriial Appplicaation Serveer.该产品品充分发挥了了面向对象的的技术优势,提供了供自自动化工程师师选择使用的的多个基础模模板,将程序序中的面向对对象
45、技术屏蔽蔽掉,只需要要经过客户化化的配置以及及扩展即可以以满足工业自自动化系统的的设计和规划划工作,从而而使工程师从从简单复杂耗耗时的程序模模块设计中解解放出来,将将主要的精力力集中在系统统控制模型以以及控制算法法上,大大缩缩短了工业自自动化系统的的设计和上线线时间,并提提高了系统的的重用性.(4) 工业业自动化软件件系统的平台台化 在在工业自动化化软件系统的的发展过程中中,由于涉及及到多种功能能的实现,因因此在20世世纪80年代代末期和200世纪90年年代,根据模模块功能的区区别,实现了了软件系统的的模块化.而而由于工业自自动化系统设设计的范围及及广度的增加加,需要一个个统一的平台台软件,实
46、现现各个功能的的统一运行.国内外大的的工业自动化化软件企业都都将自己的模模块化软件统统一运行在自自己的平台之之上,而且该该平台具有高高度的开放性性和扩展性,相关厂商的的产品就可以以在该平台上上进行开发.(5) 工工业自动化软软件系统的综综合管理化 目前前各个工业自自动化软件厂厂商不仅是为为企业提供监监控功能软件件的厂商,而而且能根据工工业现场的要要求,提供丰丰富的管理软软件,向着工工业自动化解解决方案厂商商的转变.他他们为企业提提供了资产管管理,质量,批次管理等等丰富的软件件.而且随着着企业信息化化的推进,目目前都在积极极提供为企业业ERP进行行数据支撑的的MES解决决方案.最明明显的就是不不
47、少厂商推出出了基于S995标准的MMES解决方方案,比如WWonderrware公公司的生产事事件模块PEEM(Prooductiion Evvents Modulle)就是遵遵循S95标标准的生产效效能跟踪管理理的解决方案案. 在工业业自动化软件件支持的数据据点数,处理理能力以及可可伸缩性或扩扩展性等方面面,都有明显显的发展和提提高.厂商考考虑越来越多多的是系统随随时间推移而而增值和延长长项目的生命命周期,从整整体上提高系系统建设的投投资回报率.4,工业自自动化软件系系统的应用实实例 电厂外围系系统是电厂生生产和经营管管理的重要环环节,但相对对于机炉控制制而言,其运运行方式比较较简单,基本本
48、都是就地独独立控制.(1) 运行行人员投入多多,成本太高高;(2) 由于于位置分散,距离集控室室较远,给系系统的运行,维护和管理理带来许多困困难. 因此,采用先进的的网络控制技技术,实现所所有外围系统统集中控制,不仅可以在在很多方面解解决系统设计计和设备存在在的问题,而而且将为构建建统一的企业业网,实现管管控一体化创创造一个良好好的基础.下下面以笔者在在某电厂外围围设备集中监监控系统中的的实施方案为为例,介绍应应用Wondderwarre的工业自自动化软件FFactorrySuitte套件实现现的火电厂辅辅助设备计算算机实时监控控系统.实践践证明该方案案从设计到实实施都取得了了良好的效果果.4.1 计算算机实时监控控系统所需监监控的子系统统对象 某某实时监控系系统由下列子子系统对象构构成:(1) 化学补给给水控制系统统;(2) 凝结水精处处理控制系统统;(3) 汽水取样及及加药系统;(4) 输输煤系统;(5) 净水水站系统;(6) 循环环水泵房系统统;(7) 工业水泵房房系统;(88) 燃油泵泵房系统. 虽然各子系系