十问组态软件：开源的组态软件

概述

组态软件SCADA，即 Supervisory Control and Data Acquisition（数据采集与监视控制）。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统(RTU System,Remote Terminal Unit)。

组态式监控软件

组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。“组态（Configure）”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。“监控（Supervisory Control）”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。
　组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如DCS(集散控制系统）组态，PLC（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。在其他行业也有组态的概念，如AutoCAD，PhotoShop等。不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。工控组态软件也提供了编程手段，一般都是内置编译系统，提供类BASIC语言，有的支持VB，现在有的组态软件甚至支持C#高级语言。
　组态软件大都支持各种主流工控设备和标准通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件还是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现使用户可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容监控组态软件将会不断被赋予新的内容。

组态软件特点

随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。
　　组态(Configuration)为模块化任意组合。通用组态软件主要特点：

⑴延续性和可扩充性

用通用组态软件开发的应用程序，当现场(包括硬件设备或系统结构)或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；

⑵封装性(易学易用)

通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术(甚至不需要编程技术)，就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；

⑶通用性

每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备(PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等)的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。

功能

组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，它解决了控制系统通用性问题。其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口，进行系统集成。
组态软件通常有以下几方面的功能:

⑴强大的界面显示组态功能

目前，工控组态软件大都运行于Windows环境下，充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点，可视化的风格界面、丰富的工具栏，操作人员可以直接进人开发状态，节省时间。丰富的图形控件和工况图库，既提供所需的组件，又是界面制作向导。提供给用户丰富的作图工具，可随心所欲地绘制出各种工业界面，并可任意编辑，从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来，丰富的动画连接方式，如隐含、闪烁、移动等等，使界面生动、直观。

⑵良好的开放性

社会化的大生产，使得系统构成的全部软硬仵不可能出自一家公司的产品，“异构”是当今控制系统的主要特点之一。开放性是指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备。开放性是衡量一个组态软件好坏的重要指标。　组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信，向上能与管理层通信，实现上位机与下位机的双向通信。

⑶ 丰富的功能模块

提供丰富的控制功能库，满足用户的测控要求和现场需求。利用各种功能模块，完成实时监控产生功能报表显示历史曲线、实时曲线、提供报警等功能，使系统具有良好的人机界面，易于操作，系统既叫适用于单机集中式控制、DCS分布式控制，也可以是带远程遇信能力的远程测控系统．

⑷强大的数据库

配有实时数据库，可存储各种数据，如模拟量、离散量、字符型等，实现与外部设备的数据交换。　

⑸可编程的命令语言
有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需要编撰程序，增强图形界面

⑹周密的系统安全防范

对不同的操作者，赋予不同的操作权限，保证整个系统的安全可靠运行。

⑺仿真功能

提供强大的仿真功能使系统并行设计，从而缩短开发周期。

国内品牌组态软件

1.组态王KingView

由北京亚控科技发展有限公司开发，该公司成立于1997年。1991年开始创业，1995年推出组态王1.0版本，目前在市场上广泛推广KingView6.53、KingView6.55版本，每年销量在10,000套以上，在国产软件市场中市场占有率第一。

2.紫金桥Realinfo

由紫金桥软件技术有限公司开发，该公司是由中石油大庆石化总厂出资成立。

软件重要特点

A) 3D：系统除了具有传统的二维平面组态、监控功能，还具有真实三维立体组态、监控功能，画面逼真。该功能利用DirectX/OpenGL开发，在国内应该是首创，国际上也极其少见。
B) 跨平台：跨PC、嵌入式、平板电脑、智能移动等平台，该特点组态领域全球首创。
　　1) 系统的图形/控件、驱动/模块支持源代码级跨平台，即所有平台的图形、驱动代码一致，经过不同平台编译器编译链接后，即可在该平台上运行。
　　2) 所有平台的所有文件格式都一致，因此工程无需修改就可以在不同平台间移植、运行，而且不同平台开发环境(目前只有Windows开发环境)可以开发其它平台的工程。
　　3) 所有平台间的网络通讯协议一致，平台之间可以相互访问。
C) 网络分布式
　　1) 所有平台（包括嵌入式、平板电脑、智能移动等平台）的网络版本都内置微小、高效的网络/WEB模块，因此天生具备网络/WEB服务功能，组态文件无须发布，通过WEB浏览器或者组态浏览器即可远程监控该设备工程。
　　2) 由于所有平台间的网络通讯协议一致，所以利用网络共享模块，不同工程、不同平台间的变量、资源都可以通过网络互相访问，实现真正意义上的跨平台网络分布式系统。
　　3) 利用“内核访问开发包”(参见“强大开放性”)，也可以与其它系统、其它平台组成网络分布式系统。
　　4) 系统对网络协议和通讯采用了大量的优化技术，通讯实时性高，响应迅速，网络往返包少，大大提高了网络性能。
D) 强大开放性：系统提供了如下的开发包，随开发包发布的还有很多例子源码，而且系统封装了大量的基类和宏，因此开发扩展极其容易：
　　1) IO驱动开发包：一般组态软件都提供（原先我以为他们提供，不过后来我跟一些网友了解到他们不一定提供），所以本系统也提供。
　　2) 图形开发包：一般组态软件都不提供，但本系统也提供。用户通过该开发包可以根据项目情况灵活增加特殊图形。
　　3) 系统模块：用户可以根据实际需求增加系统模块对变量、事务、算法等的处理，大大扩展了系统的应用领域。
　　4) 内核访问开发包：外部程序和系统、无论是远程或者本地、任何平台，都可以通过该开发包访问、管理、读写任何平台的态神组态数据库内核。例如：利用该开发包的WINCE版本开发成的一个WINCE系统可以访问一个Windows平台态神系统，利用该开发包的Windows版本开发成的一个Windows系统也可以访问一个Linux平台态神系统。

其它特点

A) 界面美观、易用：开发环境具有最新的Office 2003、Visual Studio 2005、Office 2007等界面风格和标准使用方式。
B) javascript脚本：考虑系统要支持跨平台，所以采用国际通用的标准脚本语言javascript，javascript也是Web浏览器上最流行的脚本语言。另外脚本还支持中文对象、方法、属性、事件等。
C) 值变通知机制：为了提高系统性能，系统采用变量值改变通知监控端的机制，而不是监控端定时刷新的机制。
D) 高级界面：包括透明、过渡、旋转/倾斜、反锯齿等高级界面技术，这些技术在Windows上利用GDI+实现并不困难，然而在Wince、嵌入式Linux上实现则较为困难。本系统在Wince、嵌入式Linux实现了这些功能，在当今嵌入式组态领域比较少见（尤其是Wince，嵌入式Linux可以用Qt/miniGUI等实现。当然Wince也可以用Qt开发，但是麻烦，较少使用）。而且经测试，本系统所采用图形技术的效率要高于GDI+的效率。
E) 其它：多语言、XML支持、画面缩放、定制图形、变量替换、OPC支持等

免费组态软件

1.uScada是国内著名的免费组态软件，是专门为中小自动化企业提供的监控软件方案。uScada包括常用的组态软件功能，如画面组态，动画效果，通讯组态，设备组态，变量组态，实时报警，控制，历史报表，历史曲线，实时曲线，棒图，历史事件查询、脚本控制，网络等功能，可以满足一般的小型自动化监控系统的要求。软件的特点是小巧、高效、使用简单。uScada也向第三方提供软件源代码进行二次开发。
2.还有Controx（开物），易控等　　
3.E-Form++组态源码解决方案（重点推荐）：
　　E-Form++可视化源码组件库组态软件解决方案，该解决方案提供了全部100% 超过50万行Visual C++/MFC源代码，可节省大量的开发时间。
4.iCentroView 由上海宝信软件股份有限公司开发。
平台支持：权限管理、冗余管理、集中配置、预案联动、多媒体集成、主流通讯协议通讯、GIS等，并拥有自身研发的实时数据库，为数据挖掘与利用提供必要条件。能够实现对底层设备的实时在线监测与控制(设备启停、参数调整等)、故障报警、事件查询、统计分析等功能。
5.QTouch 由著名的QT类库开发而成，完全具有跨平台和统一工作平台特性，可以跨越多个操作系统，如unix、linux、windows等，同时在多个操作上实现统一工作平台，即可以在windows上开发组态，在linux上运行等。QTouch是HMI/SCADA组态软件，提供嵌入式linux平台的人机界面产品。