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關(guān)鍵詞：DCS；SCADA；監控組態(tài)軟件；先進(jìn)控制
田曉亮（1972－）
北京三維力控科技有限公司副總經(jīng)理，長(cháng)期從事國產(chǎn)監控組態(tài)軟件及相關(guān)自動(dòng)化軟件的分析、設計、應用及推廣工作。
隨著(zhù)國家經(jīng)濟實(shí)力的不斷增強，民族裝備業(yè)也隨之發(fā)展起來(lái)，國內重大的生產(chǎn)裝置越來(lái)越多的采用民族的、自有知識產(chǎn)權的控制系統。面對著(zhù)重大關(guān)鍵裝置的國產(chǎn)化控制系統的挑戰，力控科技憑借著(zhù)多年在行業(yè)的積累，根據當前的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢開(kāi)發(fā)出新品力控ForcecontrolV6.0監控組態(tài)軟件，該產(chǎn)品是結合軟件業(yè)最新技術(shù)和大量的用戶(hù)需求而開(kāi)發(fā)設計的，主要定位于高端自動(dòng)化系統應用，可以為企業(yè)信息化軟件、國產(chǎn)DCS控制系統、國產(chǎn)大型SCADA系統、制造業(yè)MES等進(jìn)行相關(guān)的監控系統配套，是一個(gè)可以和國外同類(lèi)軟件相抗衡的民族工業(yè)產(chǎn)品。本文就力控科技的ForcecontrolV6.0軟件的設計思想及當前應用熱點(diǎn)來(lái)做一探討。
圖1
2 產(chǎn)品行業(yè)應用設計思想
ForcecontrolV6.0的設計避免了目前市場(chǎng)上同類(lèi)軟件不是操作過(guò)于復雜或者就是功能過(guò)于簡(jiǎn)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(jiǎn)單性”，可以適應不同類(lèi)型的開(kāi)發(fā)者使用，可以在各種行業(yè)進(jìn)行廣泛的應用，在完成強大功能的前提下，可以保證快速構建項目,下面就組態(tài)軟件在工業(yè)自動(dòng)化的幾個(gè)典型行業(yè)進(jìn)行一下敘述。
2.1 DCS專(zhuān)用系統的應用
早期的傳統DCS系統由于廠(chǎng)家對軟硬件一體化的提供方式，HMI軟件局限性比較大，同時(shí)系統開(kāi)放性較差，隨著(zhù)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開(kāi)始互相融合，借鑒各自的專(zhuān)有技術(shù)，從產(chǎn)品構架、網(wǎng)絡(luò )通訊、產(chǎn)品互連，不約而同的走向了互連。比如專(zhuān)用DCS的監控組態(tài)軟件也從專(zhuān)有的軟件走向了開(kāi)放。采用通用組態(tài)軟件作為操作站軟件已經(jīng)成為一個(gè)潮流。國外同類(lèi)產(chǎn)品中的組態(tài)軟件不同程度的都在DCS系統中得到應用，如Simens公司的組態(tài)軟件WinCC就是一個(gè)其中的典范，WinCC做為PCS7的核心組態(tài)軟件可以和STEP7進(jìn)行無(wú)縫的集成，簡(jiǎn)化了相關(guān)組態(tài)工作量，使系統無(wú)逢集成。
圖2
力控科技的DCS專(zhuān)用版可以配合國外主流的控制器構成一體化的DCS系統，完全可以適應DCS系統對軟件的諸多要求。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(shí)提供了如PID調節器面板、模擬、開(kāi)關(guān)手操等操作面板，使組態(tài)過(guò)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，構成一個(gè)完整的DCS系統。
2.2 大型SCADA系統的應用方式
大型SCADA系統與其它自動(dòng)化系統比較是對地理位置相對分散的生產(chǎn)裝置進(jìn)行監控，現場(chǎng)的RTU裝置都是工作在無(wú)人職守的工作環(huán)境，因此對遠程監控軟件的要求是很高的。SCADA系統中的監控軟件的早期應用只是一般的監測、調度和管理，而目前則演變?yōu)榕c其它應用系統如地理信息系統、能源計量系統、生產(chǎn)管理系統以及企業(yè)資源管理系統能夠進(jìn)行有效集成的系統。力控軟件作為SCADA系統中的調度級的核心部件具備以下幾個(gè)特點(diǎn):
數據處理：作為SCADA核心軟件，數據處理量可以達到20萬(wàn)點(diǎn)以上，數據吞吐量可以達到14萬(wàn)點(diǎn)每秒，數據庫服務(wù)器支持Windows、UNIX、Linux等操作系統，并且支持數據冗余備份，極大提高了數據的安全性和數據處理效率；
通訊保障：可以支持各種網(wǎng)絡(luò )通訊方式，除傳統的撥號、電臺、以太網(wǎng)等，其它的如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )、衛星、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 )不穩定的隱患；
開(kāi)放性：開(kāi)放的數據接口，強大的組件容器可以很好的和第三方軟件結合，數據庫開(kāi)放C、C++、DBI、COM、OPC、ODBC、OLEDB等主流通訊接口，適應系統擴展的要求。
圖3
2.3 力控在制造業(yè)的突破
制造自動(dòng)化由于行業(yè)分類(lèi)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(xiàn)分析，各種行業(yè)的分析要求往往不同，同時(shí)對報表的要求也很高，在設計上要考慮適應不同行業(yè)的特點(diǎn)。如ForcecontrolV6.0針對常見(jiàn)的分析曲線(xiàn)組件就提供了64個(gè)“方法”以上，而這些函數在力控編譯系統里可以任意調用，方便為各種行業(yè)提供解決方案。如隨著(zhù)新材料的發(fā)展，大量的真空爐被采用，而力控提供的專(zhuān)用的溫控曲線(xiàn)模塊可以方便進(jìn)行溫度過(guò)程的監控，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(jìn)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(kāi)發(fā)，這種開(kāi)發(fā)存在諸多弊端：
先進(jìn)控制軟件高度依賴(lài)于計算機操作系統和DCS廠(chǎng)家、型號，軟件可移植性極差，DCS及其上位機提供的開(kāi)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上面，而不是工藝、數學(xué)算法和參數的分析上面。
隨著(zhù)通用監控組態(tài)軟件的普及，以及PC在自動(dòng)控制中所占比例的增大，采用監控組態(tài)軟件+優(yōu)化控制軟件模塊實(shí)現先進(jìn)控制的應用例子開(kāi)始增多。ForcecontrolV6.0監控組態(tài)軟件可靠的冗余容錯功能、有效的內存管理與磁盤(pán)讀寫(xiě)能力，大容量的歷史數據存儲能力、高效的數據開(kāi)放接口有效的提供了先進(jìn)控制的基礎處理平臺。
2.5 軟件開(kāi)發(fā)模式的新突破
國產(chǎn)組態(tài)軟件雖多，但大多數都是軟件作坊式的開(kāi)發(fā)模式，真正構成規模開(kāi)發(fā)的還很少。力控科技拋棄了原有的瀑布模型開(kāi)發(fā)辦法，采用了最新的測試驅動(dòng)開(kāi)發(fā)，取得軟件工程方法的突破，ForcecontrolV6.0開(kāi)發(fā)過(guò)程采用了先進(jìn)軟件工程方法：“測試驅動(dòng)開(kāi)發(fā)”， 實(shí)現了單元測試和開(kāi)發(fā)同步的開(kāi)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和功能修改時(shí)危險程度。
3 力控V6.0產(chǎn)品主要特點(diǎn)
（1）方便、靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫(huà)面模板，可嵌入各種格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的圖片，方便畫(huà)面制作，大大降低了組態(tài)開(kāi)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 )數據斷線(xiàn)存儲，恢復功能；
（3）支持操作圖元對象的多個(gè)圖層，通過(guò)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(guò)腳本對容器對象的直接操作功能，通過(guò)腳本可調用對象的方法、屬性；
（5）全新的、靈活的報表設計工具：提供豐富的報表操作函數集、支持復雜腳本控制，包括：腳本調用和事件腳本，可以提供報表設計器，可以設計多套報表模板；
（6）提供在Internet/Intranet上通過(guò)IE瀏覽器以“瘦”客戶(hù)端方式來(lái)監控工業(yè)現場(chǎng)的解決方案；支持通過(guò)PDA掌上終端在Internet實(shí)時(shí)監控現場(chǎng)的生產(chǎn)數據，支持通過(guò)移動(dòng)GPRS、CDMA網(wǎng)絡(luò )與控制設備或其它遠程力控節點(diǎn)通訊；
（7）支持控制設備冗余、控制網(wǎng)絡(luò )冗余、監控服務(wù)器冗余、監控網(wǎng)絡(luò )冗余、監控客戶(hù)端冗余等多種系統冗余方式。
4 監控組態(tài)軟件行業(yè)發(fā)展趨勢
中國的自動(dòng)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)軟件構架師在設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(shí)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(shí)融合進(jìn)來(lái)。同時(shí)監控組態(tài)軟件標準化是一個(gè)發(fā)展趨勢, OPC UA標準會(huì )成為監控組態(tài)軟件發(fā)展的分水嶺，傳統的專(zhuān)用DCS系統中的監控組態(tài)軟件中會(huì )更加深入的借鑒通用組態(tài)軟件設計思想，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化的普及會(huì )進(jìn)一步增加對分布式軟件應用的需求數量，力控科技會(huì )不斷完善力控系列產(chǎn)品，給民族裝備業(yè)提供一個(gè)良好的解決方案，給自動(dòng)化工程師提供一個(gè)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