工业自动化软件系统技术及其发展

工业企业是一个复杂的大系统,按照发展新型工业和企业信息化的要求,自动化应该是集管理和控制于一体的,它包含低层的控制与高层次的管理的自动化。人们常常把高层次的控制称为管理,而把低层次的管理称为控制。对低层的控制而言,其控制任务主要由物理系统设备完成。企业信息化对系统的自动化程度提出了更高的要求,它包含了企业资源计划系统ERP从Internet网上接受订货,由企业(工厂)生产执行系统(MES)完成产品生产直至合格产品出厂将产品送到用户的全过程,涵盖了从传感器开始到整个系统优化运行的全部低层控制及高层管理。企业物料流、信息流、资金流、人才流等的流向和流量随企业的功能、规模、产品特性等的不同,其复杂程度差异很大,如何使这类复杂大系统优化运行,以获取最佳的社会经济效益是人们期望的目标。为保证整个控制过程(或系统)中的所有有用的实时状态信息不沉淀、流失,便于实现实时协调,加强对上层决策的辅助支持,各工作站均应该用统一人机图形用户界面,统一信息平台,克服“自动化孤岛”、“信息孤岛”现象,实现管控一体化的无缝集成,其中起关键作用的就是监控组态软件。要充分发挥信息在低层控制和高层管理决策中的主导作用,对监控软件系统的选择必须给于足够的重视,否则企业信息化的目标是难以实现的。

2.3 一般监控组态软件的局限性

从20世纪80年代后国内新建和改建与技术改造项目中的自动化系统基本上都是采用国外进口的组态级工控软件,如典型的有美国Wonderware公司InTouch,美国Intellution软件公司开发的Fix和iFix,德国西门子公司的WinCC,俄罗斯Adastra科技公司的—Trace mode组态软件等,直至20世纪90年代中期,国内一些软件公司在消化吸收国外组态软件基础上也开发了一些工控组态软件产品,典型的如北京亚控软件公司的组态王“Kings View”,北京昆仑通态自动化公司的MCSG等等,这些软件投放市场对我国实现企业基础自动化作出过重要贡献,其共同优点是:采用图形化编程设计技巧、对实际监控对象实现状态转移管理、使监控和管理对象更加形象化和深刻化、系统实时开放性和互连操作性较好,应用操作平台开发周期短等,仅从监控层面考虑问题,在图形及组态方案、数据点管理、网络功能、通信功能、加锁设计等方面尽管各有侧重点,但基本上都能满足用户的要求。值得注意的是,如果从更高管理层次考虑问题,要实现工业自动化系统的管控一体化、企业信息化却面临严峻问题,面对的很可能是一个又一个的“信息孤岛”、“自动化孤岛”,很难将“孤岛”的信息资源加以整合集成,缺乏统一的控制、数据、信息平台支持,这正是目前工业企业复杂大系统基础自动化和企业信息化面临的主要问题。如何在保护现有投运系统资源的前提下,适当增加软件系统支持以提升和改造原系统,使企业实现信息化,以适应改造和提升传统产业和企业产品结构调整的需要,是控制工程界普遍关注的问题 。在探索信息资源充分利用方案和途径时,由于受到系统所选择组态软件功能的限制,实施起来都因“通信协议”“软接口”等瓶颈问题而止步,这在众多企业中是屡见不鲜的,这给系统集成带来不少困难,对此一般监控组态软件厂商似乎对“通信软接口”瓶颈问题重视程度还有所不够。

2.4 过程可视化软件的特点

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,实时多任务是组态软件最突出的特点。例如,数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显示及人机对话、实时数据的存储、检索管理、实时通讯等。组态软件主要解决的问题是:

(1) 如何在数据采集与控制设备间进行数据交换;

(2) 使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来;

(3) 处理数据报警及系统报警;

(4) 存储历史数据并支持历史数据的查询;

(5) 各类报表的生成和打印输出;

(6) 提供灵活、多变的组态方式,以适应不同领域的需求;

(7) 与第三方软件程序的接口,以实现数据共享。

组态软件可利用图形功能把被控对象形象地画出来,再通过内部数据链接把被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。当由组态软件生成的应用系统投入运行后,I/O设备数据发生变化将会直接带动被控对象属性的变化。组态软件的实时数据库是一个开放式的数据平台,可以使管理者得到现场设备运行的所有实时数据,并实行统一管理。此外,组态软件还能根据历史趋势分析,进行优化控制和调度决策。