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關鍵詞：DCS；SCADA；監控組態軟件；先進控制
田曉亮（1972－）
北京三維力控科技有限公司副總經理，長期從事國產監控組態軟件及相關自動化軟件的分析、設計、應用及推廣工作。
隨著國家經濟實力的不斷增強，民族裝備業也隨之發展起來，國內重大的生產裝置越來越多的采用民族的、自有知識產權的控制系統。面對著重大關鍵裝置的國產化控制系統的挑戰，力控科技憑借著多年在行業的積累，根據當前的自動化技術的發展趨勢開發出新品力控ForcecontrolV6.0監控組態軟件，該產品是結合軟件業最新技術和大量的用戶需求而開發設計的，主要定位于高端自動化系統應用，可以為企業信息化軟件、國產DCS控制系統、國產大型SCADA系統、制造業MES等進行相關的監控系統配套，是一個可以和國外同類軟件相抗衡的民族工業產品。本文就力控科技的ForcecontrolV6.0軟件的設計思想及當前應用熱點來做一探討。
圖1
2 產品行業應用設計思想
ForcecontrolV6.0的設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。針對不同行業對軟件的要求，在提升產品功能的前提下，既保證了產品的應用的“靈活性”，又保證了使用的“簡單性”，可以適應不同類型的開發者使用，可以在各種行業進行廣泛的應用，在完成強大功能的前提下，可以保證快速構建項目,下面就組態軟件在工業自動化的幾個典型行業進行一下敘述。
2.1 DCS專用系統的應用
早期的傳統DCS系統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開始互相融合，借鑒各自的專有技術，從產品構架、網絡通訊、產品互連，不約而同的走向了互連。比如專用DCS的監控組態軟件也從專有的軟件走向了開放。采用通用組態軟件作為操作站軟件已經成為一個潮流。國外同類產品中的組態軟件不同程度的都在DCS系統中得到應用，如Simens公司的組態軟件WinCC就是一個其中的典范，WinCC做為PCS7的核心組態軟件可以和STEP7進行無縫的集成，簡化了相關組態工作量，使系統無逢集成。
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調節器面板、模擬、開關手操等操作面板，使組態過程更加快速，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，構成一個完整的DCS系統。
2.2 大型SCADA系統的應用方式
大型SCADA系統與其它自動化系統比較是對地理位置相對分散的生產裝置進行監控，現場的RTU裝置都是工作在無人職守的工作環境，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，而目前則演變為與其它應用系統如地理信息系統、能源計量系統、生產管理系統以及企業資源管理系統能夠進行有效集成的系統。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特點:
數據處理：作為SCADA核心軟件，數據處理量可以達到20萬點以上，數據吞吐量可以達到14萬點每秒，數據庫服務器支持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：可以支持各種網絡通訊方式，除傳統的撥號、電臺、以太網等，其它的如移動網絡、衛星、微波等網絡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絡不穩定的隱患；
開放性：開放的數據接口，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 力控在制造業的突破
制造自動化由于行業分類眾多，各種行業對組態軟件的需求各不相同。如針對曲線分析，各種行業的分析要求往往不同，同時對報表的要求也很高，在設計上要考慮適應不同行業的特點。如ForcecontrolV6.0針對常見的分析曲線組件就提供了64個“方法”以上，而這些函數在力控編譯系統里可以任意調用，方便為各種行業提供解決方案。如隨著新材料的發展，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控，力控提供的各種針對制造業的控件方便了軟件在行業的深入應用。
2.4 先進控制的理想平臺
中國的優化控制研究多起步于DCS及其上位計算機上的軟件開發，這種開發存在諸多弊端：
先進控制軟件高度依賴于計算機操作系統和DCS廠家、型號，軟件可移植性極差，DCS及其上位機提供的開發環境限制了研發人員能力的發揮，研發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、數學算法和參數的分析上面。
隨著通用監控組態軟件的普及，以及PC在自動控制中所占比例的增大，采用監控組態軟件+優化控制軟件模塊實現先進控制的應用例子開始增多。ForcecontrolV6.0監控組態軟件可靠的冗余容錯功能、有效的內存管理與磁盤讀寫能力，大容量的歷史數據存儲能力、高效的數據開放接口有效的提供了先進控制的基礎處理平臺。
2.5 軟件開發模式的新突破
國產組態軟件雖多，但大多數都是軟件作坊式的開發模式，真正構成規模開發的還很少。力控科技拋棄了原有的瀑布模型開發辦法，采用了最新的測試驅動開發，取得軟件工程方法的突破，ForcecontrolV6.0開發過程采用了先進軟件工程方法：“測試驅動開發”， 實現了單元測試和開發同步的開發模式，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危險程度。
3 力控V6.0產品主要特點
（1）方便、靈活的開發環境，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，大大降低了組態開發的工作量；
（2）強大的分布式報警、事件處理，支持報警、事件網絡數據斷線存儲，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IE瀏覽器以“瘦”客戶端方式來監控工業現場的解決方案；支持通過PDA掌上終端在Internet實時監控現場的生產數據，支持通過移動GPRS、CDMA網絡與控制設備或其它遠程力控節點通訊；
（7）支持控制設備冗余、控制網絡冗余、監控服務器冗余、監控網絡冗余、監控客戶端冗余等多種系統冗余方式。
4 監控組態軟件行業發展趨勢
中國的自動化配套發展的情況是非常靈活多變的，通用的組態軟件應該可以適應各種行業的定制化需求，如制造業的需求變化比較多，因此要求組態軟件構架師在設計上要考慮多種行業的需求，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，將新的技術隨時融合進來。同時監控組態軟件標準化是一個發展趨勢, OPC UA標準會成為監控組態軟件發展的分水嶺，傳統的專用DCS系統中的監控組態軟件中會更加深入的借鑒通用組態軟件設計思想，隨著網絡化的普及會進一步增加對分布式軟件應用的需求數量，力控科技會不斷完善力控系列產品，給民族裝備業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、靈活的組態平臺。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號