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關(guān)鍵詞：DCS；SCADA；監(jiān)控組態(tài)軟件；先進控制
田曉亮（1972－）
北京三維力控科技有限公司副總經(jīng)理，長期從事國產(chǎn)監(jiān)控組態(tài)軟件及相關(guān)自動化軟件的分析、設(shè)計、應用及推廣工作。
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)計思想及當前應用熱點來做一探討。
圖1
2 產(chǎn)品行業(yè)應用設(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)品的應用的“靈活性”，又保證了使用的“簡單性”，可以適應不同類型的開發(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平臺應用的普及和標準化的趨勢,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、事件服務器、報警服務器、文件服務器，構(gòu)成一個完整的DCS系統(tǒng)。
2.2 大型SCADA系統(tǒng)的應用方式
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)軟件應該可以適應各種行業(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。軟件應該適應“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)軟件標準化是一個發(fā)展趨勢, OPC UA標準會成為監(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。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號