作者：九思易自動化軟件 總經(jīng)理 徐新文
國外的組態(tài)軟件自上世紀(jì)八十年代中期出現(xiàn)，在八十年代末九十年代初Onspec、Intouch、iFix等開始進入中國。國內(nèi)的組態(tài)軟件從九十年代初開始研發(fā)，其中最有代表性的產(chǎn)品有CVS、GOWELL、GH等。雖然這個時期的組態(tài)軟件主要是以單機應(yīng)用為主，而且功能相對簡單，但是已經(jīng)能夠滿足當(dāng)時大部分的監(jiān)控需要。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，同樣的任務(wù)是通過編寫程序來實現(xiàn)的，不僅工作效率低下，而且容易出錯；組態(tài)軟件的出現(xiàn)和應(yīng)用，極大地提高了自動化工程師的工作效率和工程的可靠性，使得計算機與信息科技的成果惠及自動控制領(lǐng)域。
上世紀(jì)九十年代中期以后，隨著計算機硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，組態(tài)軟件也進入了黃金發(fā)展時期，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，被認(rèn)同的程度也越來越高。國內(nèi)組態(tài)軟件在此時開始出現(xiàn)品牌，并逐步取得了部分市場份額，同時形成了一定的知名度和影響力。這個時期的組態(tài)軟件仍然是以單機應(yīng)用為主，但能通過網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)多臺計算機的分工協(xié)作，并可解決中等和稍大規(guī)模系統(tǒng)的監(jiān)控。 從技術(shù)上來講，這個時期的組態(tài)軟件，無論來自國內(nèi)或者國外，都是建立在Windows系統(tǒng)編程接口Win32之上的Windows應(yīng)用程序。
進入二十一世紀(jì)以來，組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域得到前所未有的拓展，逐漸突破傳統(tǒng)的工業(yè)自動化領(lǐng)域，滲透到農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、交通、市政工程、樓宇、環(huán)保、新能源、節(jié)能降耗等諸多新興領(lǐng)域。監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模也越來越大，越來越復(fù)雜。因此，用戶對組態(tài)軟件的要求也就越來越高。如，通過Internet實現(xiàn)遠(yuǎn)程工程部署、監(jiān)控、調(diào)試和診斷，利用3G通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)快速的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集；利用無級縮放、3D圖形等技術(shù)來更為逼真地再現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場；同時，在進行大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的監(jiān)控時，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性也提出了更嚴(yán)格的要求，要最大限度減少由于系統(tǒng)故障引起的停機時間；以及組態(tài)軟件要與控制系統(tǒng)具有簡便的連接和互操作性、利用計算機強大的計算處理能力來彌補控制系統(tǒng)的不足、與企業(yè)的其它自動化系統(tǒng)以及信息管理系統(tǒng)更為方便地集成等；同時用戶在產(chǎn)品的易用性、擴展性、靈活性、開放性等方面都提出了前所未有的要求。
更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，更復(fù)雜的監(jiān)控環(huán)境，更高的客戶要求，都向組態(tài)軟件提出了前所未有的挑戰(zhàn)。同時，計算機技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及新技術(shù)的出現(xiàn)，也為組態(tài)軟件應(yīng)對上述挑戰(zhàn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。時代在呼喚新一代組態(tài)軟件的誕生。
新一代組態(tài)軟件具有以下幾個方面的特點：
1. 以網(wǎng)絡(luò)為中心，.NET為技術(shù)基礎(chǔ)
目前的自動化監(jiān)控系統(tǒng)仍是以單個的計算機為中心的，計算機和計算機之間雖然可以通過網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)據(jù)通信，但網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下計算機間的數(shù)據(jù)交換的方式過于單一，無法實現(xiàn)計算機群的有效分工和協(xié)作。當(dāng)自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量達(dá)到一定規(guī)模，地理位置分布到達(dá)到一定范圍后，現(xiàn)有組態(tài)軟件的舊的網(wǎng)絡(luò)模式已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)的需要。所以，新一代組態(tài)軟件不僅要能夠方便地構(gòu)建可伸縮的網(wǎng)絡(luò)分布式系統(tǒng)，通過協(xié)作和負(fù)荷分布來解決大型監(jiān)控系統(tǒng)的需要，也要能夠靈活的選擇整體系統(tǒng)的架構(gòu)，實現(xiàn)復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)方案。所以以網(wǎng)絡(luò)為中心、以XML、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)為核心，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化計算機的協(xié)同是新一代組態(tài)軟件的最重要發(fā)展方向。
組態(tài)軟件要實現(xiàn)其對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的監(jiān)控，客觀上需要一種與復(fù)雜化和網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用相適應(yīng)的IT技術(shù)的有力支撐，微軟大力推出的.NET Framework框架平臺就是一個理想的選擇。.NET Framework框架平臺在2002年推向市場，開始是作為Windows XP等操作系統(tǒng)的外掛組件提供的，從Windows Server 2003和Windows Vista開始，.NET平臺即成為操作系統(tǒng)的一部分，在Windows 7中即包含了.NET平臺的最新版本。可見，在微軟未來的操作系統(tǒng)中，.NET平臺將是最重要的組成部分之一，是應(yīng)用程序的主要編程接口和運行平臺。.NET平臺是把以計算機為中心的計算模式擴充到以網(wǎng)絡(luò)為中心的分布式計算、網(wǎng)絡(luò)化計算模式的重要一步，將在組態(tài)軟件的發(fā)展中起到劃時代的意義。
微軟操作平臺發(fā)展的三個時代
總之，組態(tài)軟件從單機應(yīng)用，進入簡單的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，再到徹底的網(wǎng)絡(luò)化時代，監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模在擴大，復(fù)雜度在增加，單一計算機或多計算機的簡單通信互連不能滿足生產(chǎn)管理的需要，基于網(wǎng)絡(luò)計算和服務(wù)的全新分布式分工協(xié)作模式和軟件架構(gòu)是未來發(fā)展的必然方向。
自動化軟件的發(fā)展趨勢
組態(tài)軟件發(fā)展的三個階段
2. Internet和遠(yuǎn)程自動化的增強
Internet對我們工作和生活的影響程度已經(jīng)顯而易見，從電子商務(wù)到遠(yuǎn)程教育，從網(wǎng)絡(luò)媒體到網(wǎng)絡(luò)社交，Internet以其高效性和便捷性受到人們的普遍歡迎，并已深刻地改變了我們的工作和生活方式。而目前的組態(tài)軟件對Internet的利用還十分有限，雖然業(yè)內(nèi)部分組態(tài)軟件實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的門戶功能，能從遠(yuǎn)程對自動化系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有發(fā)揮出Internet的優(yōu)勢。下一代組態(tài)軟件將不僅可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控外，而且能夠?qū)⒕钟蚓W(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)的功能延伸到Internet上去，打破目前C/S和B/S應(yīng)用的界限，使二者趨于融合。同時組態(tài)軟件不僅可完成信息的瀏覽和監(jiān)控，而且可以構(gòu)建跨地區(qū)的大型系統(tǒng)，并具有遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)監(jiān)控、管理、協(xié)同、應(yīng)用部署、診斷、調(diào)試等功能。
3. 人機接口的增強
在組態(tài)軟件技術(shù)不斷成熟，功能不斷豐富的今天，人機接口的友好和美觀也越來越被業(yè)界重視。西門子2009年5月推出的Wincc V7.0亞洲版，就將“最大限度地滿足操作簡便性”作為重要特性之一，同時特別強調(diào)利用其圖形界面增加的懸浮、磨砂、陰影、透明等效果來創(chuàng)建出最佳用戶界面。這方面國內(nèi)軟件易控(INSPEC)走在了世界的前列，早在易控2006版本中就提供了豐富的線條和填充樣式、傾斜、旋轉(zhuǎn)、自動排列對齊、自動縮放、透明等專業(yè)的圖形系統(tǒng)特性，在易控的最新版本中，人機接口得到了進一步的增強，提供了上百種圖形填充模式，上千種圖形庫智能圖符和更多更方便的圖形制作方式，使其圖形系統(tǒng)和畫面的精美程度達(dá)到相當(dāng)專業(yè)的水準(zhǔn)，界面的動畫和操作也非常直觀方便。
新一代組態(tài)軟件圖形系統(tǒng)要更加專業(yè)，制作的圖形畫面要更為精美，而且要具備更多功能，如畫面是分辨率無關(guān)的，具有3D的圖形能力，動畫更為逼真，操作方式更為友好，支持多點觸摸等新的人機交互技術(shù)。
4. 編程能力的增強
編程是組態(tài)軟件中最重要的功能之一，早期的組態(tài)軟件中提供的腳本編程功能都很弱，主要原因是腳本編程所使用的語言是組態(tài)軟件廠家自己按照C語言或Basic語言的語法編寫的簡易腳本語言（稱為類似C或BASIC的腳本語言），它們提供可供使用的指令，可訪問的資源都非常有限，所以能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也就非常有限。同時，腳本程序是解釋執(zhí)行的，執(zhí)行速度緩慢。非開放性的腳本語言在功能性、穩(wěn)定性、擴展性、靈活性、易用性等方面都具有極大的局限性。現(xiàn)在主流組態(tài)軟件廠商都采用標(biāo)準(zhǔn)的腳本語言，如VBScript、VBA、JavaScript等作為腳本編程的語言，這樣腳本編程在程序能力、開放性和擴展性方面都有很大提升。
最新一代組態(tài)軟件的腳本編程能力會進一步增強，編程語言能利用計算機高級語言的強大編程能力，和外部程序功能緊密結(jié)合。新一代組態(tài)軟件不僅執(zhí)行速度更快，更穩(wěn)定，具有錯誤檢查和容錯能力，而且可維護性、開放性、可擴展性和簡單易用性等方面都將有全面提升。
5. 信息化能力增強
對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的處理是生產(chǎn)制造、工廠管理等信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。組態(tài)軟件在企業(yè)信息化環(huán)境中處于承上啟下的中間層位置，向下與控制現(xiàn)場互聯(lián)，向上與企業(yè)管理軟件互通，現(xiàn)代企業(yè)的信息化發(fā)展，要求組態(tài)軟件不僅具有數(shù)據(jù)顯示和監(jiān)控功能，而且能夠?qū)ο到y(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行分析、存儲、統(tǒng)計、匯總，并且能夠?qū)ζ髽I(yè)其它信息化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行有效整合和綜合利用，以提升自動化系統(tǒng)的決策和管理能力，并提升企業(yè)的綜合生產(chǎn)效率。
所以，新一代組態(tài)軟件不僅要有強大的信息處理和管理能力，并且要有與其它系統(tǒng)靈活地進行信息交換的手段。
6. 大系統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)和高可靠性
可靠性是自動化系統(tǒng)的根本，系統(tǒng)的可靠性一般隨著系統(tǒng)的復(fù)雜變得脆弱，隨著監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模的擴大，對系統(tǒng)可靠性的要求是前所未有的。
7. 與IT技術(shù)的發(fā)展差距越來越縮小
組態(tài)軟件從誕生之日起就與IT技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，無論計算機硬件技術(shù)的進步，還是軟件技術(shù)的革新，最終都會引起自動化控制技術(shù)及組態(tài)軟件技術(shù)的進步和發(fā)展，歷史上IT行業(yè)的最新技術(shù)無一例外地被應(yīng)用到組態(tài)軟件的研發(fā)當(dāng)中。在傳統(tǒng)上，因為自動化系統(tǒng)對可靠性的要求較高，所以自動化系統(tǒng)的軟件技術(shù)總是滯后于IT技術(shù)，但對新技術(shù)引入的時間正在逐漸縮短。時至今日，組態(tài)軟件的發(fā)展與IT技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)趨于同步，無論是微軟的.NET開發(fā)平臺，還是Microsoft Office的界面風(fēng)格，或者IT業(yè)新興的分布式架構(gòu)理念，推出之后很快就被追求領(lǐng)先技術(shù)的廠家學(xué)習(xí)采用，并迅速應(yīng)用到組態(tài)軟件的開發(fā)過程之中。
8. 開放性和可擴展性提高
組態(tài)軟件的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟，各廠家為客戶的提供的功能和解決方案也有相當(dāng)程度的同質(zhì)化，那么如何滿足客戶日益增加的個性化需求和應(yīng)用，就成為組態(tài)軟件發(fā)展中重要的課題。開放性和可擴展性是組態(tài)軟件和其它軟件和信息系統(tǒng)進行集成和協(xié)調(diào)的關(guān)鍵，也是整體解決方案的關(guān)鍵，可以很大程度上利用外部資源來彌補組態(tài)軟件自身功能的不足。比如通過組態(tài)軟件和第三方的軟件的無縫集成，插入第三方編寫的設(shè)備通信程序、圖形組件和功能組件等，都可顯著提升系統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理等能力，從很大程度上滿足客戶的個性化和超越傳統(tǒng)組態(tài)軟件應(yīng)用范圍的需求。
9. 易用性
二十一世紀(jì)是知識和信息爆炸的時代，新技術(shù)和新產(chǎn)品日新月異，層出不窮。用戶迫切需要以最少的時間來掌握和應(yīng)用它們。
結(jié)論：
可見，組態(tài)軟件經(jīng)過二十多年的發(fā)展，已經(jīng)成為自動化和信息化建設(shè)中的重要分支，逐漸普及和滲透到各種應(yīng)用領(lǐng)域，用戶也對它提出了越來越高的要求，在技術(shù)上需要跟進最新的IT技術(shù)以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時代的發(fā)展，在穩(wěn)定性上需要大幅度的提高以適應(yīng)大型系統(tǒng)的應(yīng)用，在提升組態(tài)軟件各項功能和性能的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新。目前計算機、操作平臺、網(wǎng)絡(luò)、通信都進入一個快速發(fā)展的新時期，大量新技術(shù)的涌現(xiàn)，勢必會讓組態(tài)軟件進入一個全新時代。
