本文主要叙述当前监控组态软件在行业应用的一些热点,以力控科技的ForcecontrolV6.0版本为例,阐述了监控组态软件在DCS系统、大型SCADA系统、先进控制、制造业软件应用设计的一些思想，同时论述了监控组态软件今后的一些发展趋势。

　　一、概述
　　随着国家经济实力的不断增强,民族装备业也随之发展起来,国内重大的生产装置越来越多的采用民族的、自有知识产权的控制系统,面对着重大关键装置的国产化控制系统的挑战,力控科技凭借着多年在行业的积累,根据当前的自动化技术的发展趋势开发出新品力控ForcecontrolV6.0监控组态软件,该产品是结合软件业最新技术和大量的用户需求而开发设计的，主要定位于高端自动化系统应用,可以为企业信息化软件、国产DCS控制系统、国产大型SCADA系统、制造业MES等进行相关的监控系统配套，是一个可以和国外同类软件相抗衡的民族工业产品，本文就力控科技的ForcecontrolV6.0软件的设计思想及当前应用热点来做一下探讨。

　　二、、产品行业应用设计思想
　　ForcecontrolV6.0的设计避免了目前市场上同类软件不是操作过于复

杂或者就是功能过于简单的弊病，针对不同行业对软件的要求，在提升产品功能的前提下，即保证了产品的应用的"灵活性"，又保证了使用的"简单性"，可以适应不同类型的开发者使用，可以在各种行业进行广泛的应用，在完成强大功能的前提下，可以保证快速构建项目,下面就组态软件在工业自动化的几个典型行业进行一下叙述：
　　1、DCS专用系统的应用
　　早期的传统DCS系统由于厂家对软硬件一体化的提供方式，HMI软件局限性比较大，同时系统开放性较差，随着WINDOWS平台应用的普及和标准化的趋势,各大DCS、PLC、PAC、FCS、DDC、RTU等不同针对性的控制系统开始互相融合，借鉴各自的专有技术，从产品构架、网络通讯、产品互连，不约而同的走向了互连，比如专用DCS的监控组态软件也从专有的软件走向了开放，采用通用组态软件作为操作站软件已经成为一个潮流，国外同类产品中的组态软件不同程度的都在DCS系统中得到应用,比如SIMENS公司的组态软件WINCC就是一个其中的典范，WINCC做为PCS7的核心组态软件可以和STEP7进行无缝的集成，简化了相关组态工作量，使系统无逢集成。

　　力控科技的DCS专用版可以配合国外主流的控制器构成一体化的DCS系统，完全可以适应DCS系统对软件的诸多要求，例如DCS控制站组态完成后，力控软件作为DCS操作站软件可以和国外相应控制站软件配合做到工艺位号一次生成，同时提供了如PID调节器面板、模拟、开关手操等操作面板，使组态过程更加快速，做到了软硬件一体化，力控在DCS中可以作为操作员站、工程师站、历史站、事件服务器、报警服务器、文件服务器，构成一个完整的DCS系统。
　　2、大型SCADA系统的应用方式
　　大型SCADA系统与其它自动化系统比较是对地理位置相对分散的生产装置进行监控，现场的RTU装置都是工作在无人职守的工作环境，因此对远程监控软件的要求是很高的，SCADA系统中的监控软件的早期应用只是一般的监测、调度和管理，而目前则演变为与其它应用系统如地理信息系统、能源计量系统、生产管理系统以及企业资源管理系统能够进行有效集成的系统，力控软件作为SCADA系统中的调度级的核心部件具备以下几个特点:
　　数据处理：作为SCADA核心软件，数据处理量可以达到20万点以上，数据吞吐量可以达到14万点每秒，数据库服务器支持Windows、UNIX、Linux等操作系统，并且支持数据冗余备份，极大提高了数据的安全性和数据处理效率；
　　通讯保障：可以支持各种网络通讯方式，除传统的拨号、电台、以太网等，其它的如移动网络、卫星、微波等网络方式也可以很好的切换，可以适应多条通讯链路并行通信，保证了通讯链路的冗余，另外还解决了因为地理分散导致通讯网络不稳定的隐患；
　　开放性：开放的数据接口，强大的组件容器可以很好的和第三方软件结合，数据库开放C、C++、DBI、COM、OPC、ODBC、OLEDB等主流通讯接口，适应系统扩展的要求。

　　3、力控在制造业的突破
　　制造自动化由于行业分类众多,各种行业对组态软件的需求各不相同,比如针对曲线分析,各种行业的分析要求往往不同,同时对报表的要求也很高,,在设计上要考虑适应不同行业的特点，比如ForcecontrolV6.0针对常见的分析曲线组件就提供了64个"方法"以上,而这些函数在力控编译系统里可以任意调用,方便为各种行业提供解决方案，例如，随着新材料的发展，大量的真空炉被采用，而力控提供的专用的温控曲线模块可以方便进行温度过程的监控，力控提供的各种针对制造业的控件方便了软件在行业的深入应用。
　　4、先进控制的理想平台
　　中国的优化控制研究多起步于DCS及其上位计算机上的软件开发，这种开发存在诸多弊端：　　
　　先进控制软件高度依赖于计算机操作系统和DCS厂家、型号，软件可移植性极差，DCS及其上位机提供的开发环境限制了研发人员能力的发挥，研发人员需要把更多的精力花在熟悉DCS及其上位计算机系统上面，而不是工艺、数学算法和参数的分析上面。
　　随着通用监控组态软件的普及，以及PC在自动控制中所占比例的增大，采用监控组态软件+优化控制软件模块实现先进控制的应用例子开始增多，ForcecontrolV6.0监控组态软件可靠的冗余容错功能、有效的内存管理与磁盘读写能力，大容量的历史数据存储能力、高效的数据开放接口有效的提供了先进控制的基础处理平台。
　　5、软件开发模式的新突破
　　国产组态软件虽多，但大多数都是软件作坊式的开发模式，真正构成规模开发的还很少，力控科技抛弃了原有的瀑布模型开发办法，采用了最新的测试驱动开发，取得软件工程方法的突破，ForcecontrolV6.0开发过程采用了先进软件工程方法："测试驱动开发"， 实现了单元测试和开发同步的开发模式，测试用例覆盖率为99.5%，代码注释

率达到了80%以上，文档和代码一致性达到了90%以上，在一定程度上能够降低重构和功能修改时危险程度。

　　三、力控V6.0产品主要特点
　　·方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作，大大降低了组态开发的工作量；
　　·o强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；
　　·支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏；
　　·强大的ACTIVEX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性；
　　·全新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板；
　　·提供在Internet/Intranet上通过IE浏览器以"瘦"客户端方式来监控工业现场的解决方案；支持通过PDA掌上终端在Internet实时监控现场的生产数据，支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程力控节点通讯；
　　·支持控制设备冗余、控制网络冗余、监控服务器冗余、监控网络冗余、监控客户端冗余等多种系统冗余方式。

　　四、监控组态软件行业发展趋势
　　中国的自动化配套发展的情况是非常灵活多变的，通用的组态软件应该可以适应各种行业的定制化需求，比如制造业的需求变化比较多，因此要求组态软件构架师在设计上要考虑多种行业的需求，使软件的可"伸缩性"非常强，软件应该适应"e"时代的要求，能够借鉴更多新的计算机理论支持，将新的技术随时融合进来，同时监控组态软件标准化是一个发展趋势, OPC UA标准会成为监控组态软件发展的分水岭，传统的专用DCS系统中的监控组态软件中会更加深入的借鉴通用组态软件设计思想，随着网络化的普及会进一步增加对分布式软件应用的需求数量，力控科技会不断完善力控系列产品，给民族装备业提供一个良好的解决方案，给自动化工程师提供一个理想的、灵活的组态平台。

无论是先进控制还是优化控制（本文以下皆统称优化控制），都是充分发挥控制系统潜力、获得最优控制效果的最有效手段。优化控制曾一度是国外工艺专利保有者、DCS供应商、装置总包商和专业软件商的专利，高昂的软件成本和人工服务费使国内很多用户对其望而生畏，只有中石化、中石油、行业大型骨干企业有实力采用这种技术。
　　随着控制系统开放化进程的加快，国内、国际从事优化控制研究的机构及高校开发的优化控制系统和理论获得了更多在装置上进行试验的机会，在这个进程中，监控组态软件也起到了很重要的作用。
　　总的来说，中国的优化控制研究多起步于DCS及其上位计算机上的软件开发，这种开发存在诸多弊端：
　　1、 软件成果高度依赖于计算机操作系统和DCS厂家、型号，软件成果可移植性极差。虽然优化控制的理论是成熟的，存在移植上的可行性，但是作为投用到现场的控制产品，开发人员要解决的问题很多：人机界面问题、数据采集及通信问题、调试方法及手段、可借用的DCS资源问题，等等。
　　2、 DCS及其上位机提供的开发环境限制了研发人员能力的发挥。
　　3、 研发人员需要把更多的精力花在熟悉DCS

及其上位计算机系统上面，而不是工艺、数学算法和参数的分析上面。
　　优化控制最早与组态软件相结合，是HERISTICS（西雷）公司ONSPEC的软件产品，该产品集组态软件和优化控制算法与一身，用户可以自行组态实现优化控制功能。
　　随着通用监控组态软件的普及，以及PC在自动控制中所占比例的增大，采用监控组态软件+优化控制软件模块实现先进控制的应用例子开始增多。
　　下面的应用实例具有一定的代表性：
　　2000年，中国科技大学吴刚教授在日本横河公司的CENTUM A型集散控制系统上,结合力控?组态软件，对丙烯腈反应器在线操作优化软件ANOpt进行了二次开发,扩充了系统的Web发布功能，也使升级后的ANOpt得到了方便的应用，且易于移植。
　　2000年至今，美国控软（ControlSoft）公司的优化控制系统，以力控?组态软件为平台，先后在江西化学有限公司水合控制系统、兰州化工乳胶中心橡胶生产控制系统、齐鲁石化塑料厂循环水处理控制系统 、 广东清远环境再生资源有限公司酒精发酵控制系统、安徽蚌埠迎客松酿造有限公司酒精蒸馏控制系统、四川金路树脂有限公司精馏装置、江西武藏野药业有限公司 生产控制系统、江阴双良复合材料有限公司DCS系统中投运成功。
　　2001年韩志刚教授开发的无模型控制器软件以力控?组态软件为平台，在富拉尔基电厂水处理项目的中，采用无模型控制算法，对水处理的加药等控制环节进行了优化控制。
　　2006年，美国博软公司使用该公司的无模型自适应控制软件产品CyboCon，以力控?组态软件为平台，在大港油田自备电厂对污水阴阳床自动加药系统进行了优化控制。
　　1． 在优化控制应用中，监控组态软件所起作用
　　透过组态软件而发挥优化控制软件的作用，已经成为优化控制的重要形式。组态软件能够为优化控制软件提供以下功能扩展：
　　1.1  人机界面
　　尽管很多优化控制软件的人机界面能力很强，但与通用组态软件相比仍有很多不足，其中工艺画面显示、操作画面显示、参数设定、报警显示/确认/打印、报表打印等工作需要由组态软件实现。
　　1.2  数据采集
　　优化控制需要采集足够完整的数据，组态软件丰富的驱动程序可以满足这一要求。
　　1.3  控制命令传送
　　优化控制软件的运算输出需要借助组态软件的I/O驱动程序送给控制器或I/O，另外操作人员的控制台命令也需要从人机界面上发出。
　　2． 优化控制应用对组态软件在功能、技术提出的新要求
　　2.1 优化控制要求组态软件具备完善、可靠的双机热备功能
　　优化控制的运算输出需要借助组态软件送给控制器或过程I/O，这种控制对可靠性的要求丝毫不低于DCS或PLC，组态软件与优化控制软件构成了新型的控制器，因此要求组态软件提供完备的双机热备功能，支持设备冗余、控制网络冗余、服务器冗余、管理网络冗余、客户端冗余等多种冗余模式，主机故障时从机应该在2秒内接管控制权，当主机恢复后如果从机故障可以回切。
　　2.2 优化控制要求组态软件提供更广泛的控制器通讯驱动程序
　　优化控制多借助常规控制器而发挥作用，或用于弥补常规控制器能力的不足，或用于解决常规控制器无法控制的控制回路。因此，组态软件的I/O驱动是否兼容更多控制系统，决定了优化控制能否借助组态软件在这些控制系统上发挥作用。
　　2.3 优化控制要求组态软件具有快速、大容量的历史数据存储能力
　　优化控制软件通过快速数据接口与组态软件通讯，获取建模所需的实时、历史数据，把运算输出通过组态软件送回控制器或I/O。这种应用要求优化控制软件与组态软件实现无缝集成，使控制效率更高。
　　2.4 优化控制要求组态软件支持快速、大容量实时、历史数据接口，以便优化控制软件与监控组态软件之间实现快速数据交换。通过快速数据接口即可实现这一目标，另外快速数据接口应能满足20000次/秒的吞吐率。   
　　3． 影响优化控制、组态软件的其他因素
　　3.1 优化控制软件与软PLC（软逻辑）软件密切结合，无论是桌面软逻辑软件还是嵌入式软逻辑软件，都是优化控制软件的优良宿主。
　　3.2 标准化技术对优化控制软件的推广提供了很多便利条件，如OPC标准等。
　　3.3 随着新型传感器的不断发明、现有传感器精度的不断提高、可再生资源的减少，用户对控制精度、控制质量的要求将逐渐提高，优化控制将逐渐成为重要的控制手段。

　　展望
　　以优化控制、调度指挥、数据挖掘、决策支持为特征的高端应用，是自动控制系统价值挖掘的主要方向，也是自动化程度达到一定程度后的必然趋势，20年前重在普及自动化，提高市场的自动化程度；而今天我们面临的主要任务是提高自动控制系统的控制质量，虽然大工业的DCS和其他控制设备的普及率很

高，但是多数却只发挥着单回路的效果。在我们的控制系统中，复杂回路比例其实很少，复杂回路甚至某些单回路的控制效果都不理想，甚至长期投手动。要改变这种局面，只有选择使用优化控制方法。
　　当然，任何优化控制都伴随着工艺的改进与优化，核心技术存在于工艺知识中，信息技术只是工艺控制的实现手段。只有吃透工艺过程，优化控制才能够发挥作用。
　　国家发改委宏观经济研究院课题组2006年1月发表的研究报告显示，国内石化、冶金、电力等行业优化控制投用3年内的投入产出比约为1:10至1:30,可见以优化控制软件、监控组态软件、实时数据库为支撑平台的信息技术对于提高经济效益的带动作用是其他手段无法相比的，其对改造传统产业的意义还体现在节能降耗、减少污染物排放等作用，发展前景远大。

 

　一、前言
　　随着科学技术的发展，人们对水质的要求也越来越高。因此，近几年净水及制水设备的更新和改造也越来越高，为了得到合格的纯净水，对处理设备的自动化要求就显得非常重要，本文介绍了以组态王为上位的人机界面的全自动纯化水制备控制系统。
 
　　二、工艺流程介绍
　　该系统由两部分完成：纯水系统和注射水制备系统
　　该系统为反渗透纯水系统，包括一级反渗透、二级反渗透。主要控制系统有原水阀、原水泵、、一级高压泵、一级纯水泵、二级纯水泵等，输入监控点有两个电导率、2个流量、2个PH值、一个水箱液位、1个温度点以及故障信号等。
　　注射水制备系统包括1个蒸馏水机、1个注射水泵
 
　　流程监控画面如下：

 

纯水系统流程画面

注射水制备流程画面

　　三、 控制系统的构成
　　系统配置特点
　　下位数据采集可通过PLC完成，如西门子S7-300系列，通过Profibus-DP协议与组态王通讯，上位采用组态王开发监控画面并进行监控，以实现实时控制和动态监控
 
　　四、 控制系统功能介绍
　　运行方式：自动运行和手动操作相结合
　　用户界面：界面美

观易于操作
　　实时监控：动态显示水箱的液位、阀泵的开/关状态等，模拟水流、水质、温度，PH值、液位、阀泵的开关状态、模拟水流、水质的情况自动控制泵阀的开关、流量的大小和出口回流等。
　　报警功能：系统有自动报警的功能，并能纪录故障时间、原因等信息。
　　打印输出：系统能定时或时时打印故障信息、水箱液位、流量、水质、温度等信息。
　　保存数据：系统具有自动保存数据和与其它应用程序交换数据的功能。
　　在线帮助：系统提供在线帮助信息，操作员遇到问题能及时得到帮助和指导。
　　组态王可读取PLC监测到的设备运行状态、模拟量采样数据等信息，根据这些实时数据，在屏幕上动态显示整个水处理装置的运行情况、包括水流方向、水箱液位、电导率、PH值、流量、温度和泵阀的开/关状态等。一旦发现故障报警信息，系统即显示明显报警画面，向plc发出相应动作指令，保存并记忆故障发生的时间、方位和原因等原始数据，还可根据客户需求保存历史数据、定时、实时打印数据。
 
　　五、  结束语
　　该系统设计合理、技术先进、运行稳定，维护保养量少，保证了水处理系统的安全运行，提高了水质检测的准确度并减轻了劳动强度。尤其是简单灵活的操作，美观友好的用户界面，可以使系统运行和水质检测便于管理，在对水质要求非常高的制药厂家运行后获得非常高的评价。

一、概述
　　在流程行业，很多工艺装置对系统的安全性和容错性要求比较高，比如在石化行业中的重要装置的控制站往往采用双重或者三重冗余来保证系统的安全，由于工艺的复杂，需要多个人机监控站来保证系统的不间断运行，监控层的服务器、客户端、网络都需要进行双重或者多重冗余配置，来保证系统的安全性和稳定性，需要监控软件能提供完整的冗余解决方案。
　　目前在国内应用的监控组态软件中，只有少量的国外软件具备全面的冗余解决方案，国产软件厂商中，个别的厂家只是实现的了基本的冗余方式，而在数据吞吐、安全性和容错性上和国外软件还有一定的差距，北京三维力控根据多年在流程行业的应用，开发的力控监控组态软件5.0版本可以支持设备冗余、控制网络冗余、服务器冗余、管理网络冗余、客户端冗余等多种冗余模式，在数据吞吐、网络切换上得到了很大的提高，是国产组态软件中率先对软件冗错提供完整支持完整的产品,使软件在容错方面达到了进口软件的水平,对提高民族装备业的国产化率提供了有竞争力的产品。

　　二、监控软件冗余方式
　　力控支持的典型的冗余方案见下图： 

　　上图整个系统的控制站、监控服务器、客户端、网络都是采用冗余

配置，力控软件主从服务器的切换时间最小可以达到2秒，极大的提高了切换速度。
　　2．1、设备冗余
　　设备冗余一般要求控制站的电源、CPU、通讯模块都需要进行冗余配置，主从控制器同时连接设备总线来保证数据通讯，一般的 PLC厂家的设备冗余基本都是此类的设计方案，上位机监控软件和此类系统通讯时，要考虑到当主从控制器发生切换时，监控软件的通讯要同步切换来保证从正确的IO设备获取数据。

   
　　设备冗余控制（图2）

　　力控软件正常时与主控制器进行通讯，若主设备损坏或者通讯出现故障，软件会根据设备故障标识断开与主控制设备的通讯，而与从控制设备进行通讯的连接，保证了系统的及时切换 ，从而保证了在设备切换的同时，上位机也同时做到及时切换。
　　2．2、监控层服务器冗余
　　在SCADA系统中，一般意义上的双机冗余是指监控层服务器冗余，服务器冗余是比较广泛的应用模式，根据控制规模的大小也可以配置一定的客户端来保证操作人员监控、操作的需要，一般的小规模的控制系统可以不需要配置客户端。
 

                               服务器冗余（图3）

　　主站和从站的力控软件在独立工作时都能够通过控制网络和设备进行通讯。在冗余热备模式下，正常工作时只有主站和控制站通讯，从站不和控制站通讯，从站的数据通过主站来进行备份和同步，如果主站出现故障，从站接管主站工作。等主站恢复之后，可以通过自动或手动方式进行干预来进入热备状态，如果主站和从站都正常，用户可以手动地通过控制标志位把工作从当前站切换到热备站（原来的主站）上。

　　2．3、监控层客户端冗余
　　力控监控组态软件可以组成一个分布式的网络结构，不同节点的力控可以互相通讯，可以互为服务器和客户端，客户端有标准的C/S网络方式客户端，也有"瘦"客户端，即B/S方式客户端，力控软件的客户端 支持服务器冗余方式，即主服务器因为故障，从服务器接管时，客户端能自动切换到从服务器上。
　　2．4、控制层网络冗余
　　控制网络冗余是力控软件与控制站通过两条物理链路进行网络的连接，控制网络的任意一个节点均安装两块网卡，可以设置在两个网段内，网络分为主网络和从网络，正常时力控软件和控制节点通过主网络通讯，当主网络中断时，力控软件判断网络超时后会自动将网络通讯切换到从网，在主网络恢复正常时，力控的通讯又自动切换到主网线路，系统恢复到正常状况。

　　2．5、监控管理层网络冗余
　　由力控软件组成的服务器和客户端之间采用以太网通讯，采用双重网络配置，网络可以是2个网段，服务器和客户端都有两套网络设备，如果其中一套网络出现故障，力控客户端会使用另外一套网络设备继续和服务器保持通讯，保证监控网络通讯的连续。

　　2．6、服务器、网络冗余
　　多重冗余方式是指在服务器冗余的基础增加了网络、客户端冗余，服务器和客户端既可以同时工作在同一个网段下，也可以在两个网段内，网络冗余和服务器冗余是相互独立又相互联系的，可以只存在网络冗余，也可以只存在服务器冗余，也可以既有网络冗余又有服务器冗余，力控提供三种冗余配置（单独网络冗余，单独服务器冗余，网络冗余＋服务器冗余），用户可以根据不同情况灵活选择。

　　在网络冗余和服务器冗余都存在的情况下，优先使用服务器冗余，也就是说，当某一个网段的主站出现故障后首先切换到该网段的从站，如果该网段的从站也故障，再启用冗余网络的主站通讯。

　　三、软件的数据处理：
　　支持冗余的软件要保证实时数据在两台服务器上同时存储和显示，监控站出现故障后，备用站能够接替监控站来工作，并且及时通知操作人员处理监控站的故障，当监控站恢复正常以后，自动接替备用计算机工作，恢复初始的工作状态。
　　力控软件工作时，主站工作，从站处于热备状态，主站和从站不停的检测对方的状态，这个检测对方的动作被称为"心跳"。为确保心跳的检测不出现问题，力控支持多重网络结构，即"心跳"可以通过主、从站之间的多条通讯链路进行检测来保证数据备份。
　　热备服务器周期性向工作服务器发送数据同步请求，工作服务器响应这些请求，实现两个服务器之间的实时、历史和报警数据同步，同时保证系统的时钟同步。

　　四、结论：
　　力控软件的全面冗余解决方案通过多年在流程行业的不断总结应用，已经在石油、石化、电力的附属装置上得到了广泛应用，在石化系统的罐区、压缩机控制、燃气输送，在石油系统的联合站上等装置上得

到了广泛的应用，其中很多项目都应用在国家的重点工程上，为民族装备制造业水平的提高贡献了自己的力量。

组态一词来源于英文单词Configuration，“组态软件”作为一个专业术语，到目前为止，并没有一个统一的定义。从组态软件的内涵上说组态软件是指在软件领域内，操作人员根据应用对象及控制任务的要求，配置(包括对象的定义、制作和编辑，对象状态特征属性参数的设定等)用户应用软件的过程，也就是把组态软件视为“应用程序生成器”。从应用角度讲组态软件是完成系统硬件与软件沟通、建立现场与监控层沟通的人机界面的软件平台，它的应用领域不仅仅局限于工业自动化领域。而工业控制领域是组态软件应用的重要阵地，伴随着集散型控制系统DCS (Distributed Control System)的出现组态软件已引入工业控制系统。在工业过程控制系统中存在着两大类可变因素：一是操作人员需求的变化；二是被控对象状态的变化及被控对象所用硬件的变化。而组态软件正是在保持软件平台执行代码不变的基础上通过改变软件配置信息(包括图形文件、硬件配置文件、实时数据库等)，适应两大不同系统对两大因素的要求，构建新的监控系统的平台软件。以这种方式构建系统既提高了系统的成套速度，又保证了系统软件的成熟性和可靠性，使用起来方便灵活，而且便于修改和维护。

图1

    2、工控组态软件的组成及特点
 
    2.1 工控组态软件的组成

    无论是美国Wonderware公司推出的世界上第一个工控组态软件Intouch还是现在的各类组态软件，从总体结构上看一般都是由系统开发环境(或称组态环境)与系统运行环境两大部分组成。系统开发环境是自动化工程设计师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境，通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，供系统运行环境运行时使用。系统运行环境是将目标应用程序装入计算机内存并投入实时运行时使用的，是直接针对现场操作使用的。系统开发环境和系统运行环境之间的联系纽带是实时数据库，它们三者之间的关系如图2所示。

图2

    2.2 Rsview32组态软件的特点

    Rockwell RSView32工控组态软件是美国Rockwell公司生产的标准PC平台上的一种组态软件，它是以MFC(微软基础类库)、COM(组件对象模型)技术为基础的运行于Microsoft Windows9X/Windows NT环境下的HMI(人机接口)软件包。它的主要功能可以从以下几个方面进行分析：

• 组态软件完善，功能多样

    Rockwell RSView32组态软件提供工业标准数学模型库和控制功能库，组态模式灵活，能满足用户所需的测控要求。RSView32对测控信息的历史记录进行存储、显示、计算、分析、打印，界面操作灵活方便，具有双重安全体系，数据处理安全可靠。

• 丰富的画面显示组态功能

    Rockwell RSView32组态软件提供给用户丰富方便的常用编辑工具和作图工具，提供大量的工业设备图符、仪表图符，还提供趋势图、历史曲线、组数据分析图等；提供十分友好的图形化用户界面GUI(Graphics User Interface)，包括一整套Windows风格的窗口、弹出菜单、按钮、消息区、工具栏、滚动条、监控画面等。画面丰富多彩，为设备的正常运行、操作人员的集中监控提供了极大的方便。

• 强大的通信功能和良好的开放性

    Rockwell RSView32组态软件向下可以通过Winteligent LINK，OPC，OFS等与数据采集硬件通信；向上通过TCP/IP，Ethernet与高层管理网互联。对于DDE或OPC数据源，“标记/数值”对的列表会被传给DDE或OPC服务器和客户机(server/client)，在服务器里写操作可能会组合在信息包里(取决于服务器的执行)。在数据库编辑器里添加了Browse OPC Server Space OPC地址浏览器，方便与OPC数据源的连接。

• 多任务的软件运行环境、数据库管理及资源共享

    Rockwell RSView32组态软件基于Windows95，Windows98，Windows NT，充分利用面向对象的技术和ActiveX动态连接库技术，极大地丰富了控制系统的显示画面和编程环境，从而方便灵活地实现多任务操作。ActiveX对象是一个由第三方供应商开发的、现成可以使用的软件组件。RSView32可以通过它的属性、事件和方法来使用它所提供的功能。嵌入一个ActiveX对象，然后设定其属性或指定对象事件，该对象就可以与RSView32交互作用了。信息通过RSView32标记(Tags)在ActiveX对象和RSView32之间传递。

    Windows为RSView32和基于Windows的应用软件间提供接口，例如DDE(Dynamic Data Exchange)技术，与Windows应用程序间进行数据交换，实现本地控制单元与上位机之间数据和信息的共享，从而为用户提供更为集中的数据操作环境，实现信息集中管理，并向上层系统提供开放式数据库接口ODBC。RSView32支持下列ODBC兼容数据库：MS Access，Sybase SOL Server，Oracle和MS SOL Server等。用ODBC数据源如Microsoft Access或Microsoft SOL Server把数据存储为ODBC格式。ODBC格式存储把数据存储在多达三个表格里。它可使用命令Activity Logsend To Odbc把活动记录数据从.DBF文件输送到ODBC兼容数据库。如果接受数据的数据库与ODBC不兼容，将无法输出。如果表桥梁不存在，RSView32将创建一个。另外，RSView32还增加了ODBC Administrator的新对象。这个对象提供了一个为ODBC数据记录而创建表格、检查表格的方法。

    3、工控组态软件在火电厂辅助监控系统中的应用

    电厂外围系统是电厂生产和经营管理的重要环节，但相对于机炉控制而言，其运行方式比较简单，基本都是就地独立控制。1)运行人员投入多，成本太高；2)由于位置分散，距离集控室较远，给系统的运行、维护和管理带来许多困难。因此，采用先进的网络控制技术，实现所有外围系统集中控制，不仅可以在很多方面解决系统设计和设备存在的问题，而且将为构建统一的企业网，实现管控一体化创造一个良好的基础。下面以我们在山东某电厂外围设备集中监控系统中的实施方案为例，介绍借助于Rsview组态软件构筑辅助设备集中监控系统。实践证明该方案从设计到实施都取得了良好的效果。

    3.1 改造前系统构成

    1) 化学补给水控制系统(4×300MW共一套)

    该系统使用SCHNEIDER MODICON的QUANTUM系列PLC，使用Modbus plus工业网现场总线作为上位机监控系统。

    2) #1、#2机凝结水精处理控制系统(4×300MW共一套)

    该系统使用AB公司的PLC/5系列PLC，使用DH+网络作为监控系统的网络通信手段，设两台上位机进行监控。

    3) #3、#4机凝结水精处理控制系统(4×300MW共一套)

    该系统使用AB公司的Conlogix系列控制器，使用ControlNet现场总线网络作为监控系统的网络通信手段，设两台上位机进行监控，并与#1、#2机处于同一主控室内。

    4) #1、#2机、#3、#4机的汽水取样及加药系统(4×300MW共两套)

    该系统使用的是安装在工控机内的A/D通讯卡，对现场取样信号进行监控，而加药系统各变频泵均为就地单片机独立控制。且#1、#2机与#3、#4机两系统分处不同位置。

PID是比例,积分,微分的缩写.
    比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。

    积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。

    微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器