第1章 概述

1.1 工控组态软件的概念

1.1.1 什么是工控组态软件

工业控制系统通常都会配置友好的人机界面，目前大多数控制系统的人机界面功能是利用计算机及其软件来实现的。

早期，程序员根据客户的要求，采用计算机算法语言编制程序来构建人机界面，即将硬件系统（如DCS、PLC等）采集的数据通过不同的形式呈现给用户，或将用户发出的控制指令发送给硬件系统。这种方法显然有弊端，其一，编程必须由专业的计算机程序员来完成；其二，对人机界面进行的任何修改都必须修改程序，影响了系统的可扩展性能。

如何改善人机界面的开发环境呢？由于绝大多数控制系统的人机界面都有许多类似的元素（如都要求有图形、趋势图线、控制按钮、报表等），因此人们就考虑设计一个自动编程软件，用它来配置（甚至可以由最终用户直接来配置）生成人机界面。这个自动编程软件，就是人们所称的组态软件。

组态软件是一个通用的软件工具，一般用于自动化控制系统的监控层，用户使用它能灵活、快速地构建工业自动化控制系统监控功能。简单地说，用户可通过类似“搭积木”的简单方式来配置自己所需要的接口功能，而不用编写计算机程序。

顺便指出，组态软件是国内约定俗成的称谓，其来源是“配置”（Configuration）一词。而国外则通常称其为SCADA的HMI，即“监督控制与数据采集系统的人机界面系统”。此外，随着计算机技术的发展，组态软件已经从最初单一的“界面生成”功能，向其他（如网络、数据库等）功能扩展。

1.1.2 组态软件的功能和特点

组态软件从20世纪80年代出现以来，经过不断的改进和完善，到目前其功能已非常强大，主要体现在以下几个方面。

（1）具有强大的页面显示组态方式。良好的人机界面离不开形象的生产过程模拟画面，组态软件为生成这些画面提供了强大的支持。首先，它具有丰富的控件和图库供选择；其次，它能够提供方便的作图工具和“傻瓜”式的作图向导；另外，它支持丰富的动画显示方式。这些功能使用户易于画出精美的画面。

（2）支持多种通信协议。组态软件支持多种通信协议，以便与其他系统“无缝”集成。一方面，对控制系统本身来说，各种品牌、型号的硬件都有自己的通信协议，组态软件必须支持它们。另一方面，控制系统作为企业信息化的基础系统，需要“向上”提供信息给企业的管理系统，以实现“管控一体化”。组态软件通常承担这一任务，实现系统间的数据共享。

（3）脚本语言。组态软件一般都提供脚本语言，供用户开发其特殊的应用。

（4）安全功能。工控系统的安全运行是十分重要的，组态软件提供了多种安全机制（如用户密码级别、区域的安全管理等），防止非法进入（操作）系统。

（5）网络应用功能。网络应用功能表现在两个方面：①人机界面的功能通过网络分布在数台计算机上，如流程图显示在计算机1上，报表处理在计算机2上，而报警在计算机3上。②Internet Web应用，可以将画面发布在Web服务器上，授权的用户在Internet上使用标准的浏览器即可实现远程监控。

基于组态软件的用途可知，组态软件应该有良好的可扩展性、易用性和通用性。

1.1.3 国内外常见的组态软件

目前，国外常见的监控组态软件有Wonderware（万维公司）的InTouch、GE公司的Ifix系列、施耐德公司的Citect（原悉雅特的产品）和西门子公司的WinCC等。在组态软件出现的早期，它们可以分为两类，一类是广泛支持各种品牌硬件的通用软件，如InTouch和Ifix；而另一类是针对某一硬件品牌的软件（通常是这些硬件生产厂商自己开发配套的），如WinCC和Citect等。随着通信协议标准化的发展，这一差异已经显著减小甚至不存在了。

国内主要有世纪星、三维力控、组态王KingView和MCGS等组态软件。这些组态软件都能够完成类似的组态功能，但是各自又有自己本身的特点和操作方法。