分布式控制系统策略组态软件开发现状的分析研究与展望
技术分类:软件与信息集成 来源:自动化仪表 发表时间:2006-02-21

        一、引言

       随着网络化技术的飞速发展和现场总线技术的蓬勃兴起以及在工业控制领域的广泛应用,国内外的控制系统生产厂商纷纷推出自己的分布式控制新产品,促进了4C(Computer,Control,Communication,CRT)技术在工业控制领域更加紧密的结合,新型的控制系统功能更强大,运行更可靠。每一种新型控制系统的诞生通常总伴随着一种上位策略组态软件的设计实现。系统控制策略组态软件是分布式控制系统中的上位软件部分,是用户与系统的接口,完成控制系统中现场设备运行的逻辑组态,从而实现对系统的控制,是系统不可缺少的组成部分。面对这样一个种类繁多、特色各异的各种分布式控制系统和策略组态软件竞相存在的局面,在系统中担当着重要角色的策略组态软件向什么方向发展是一个值得探讨和仔细研究的问题。

       二、历史的回顾

       系统控制策略组

态软件的开发是与分布式控制系统的产生及发展密切相关的。

       早期的分布式控制系统是封闭的,各个系统生产厂家独立生产自己的产品组件,如I/O模块、控制站、操作员站及工程师站等,并完全独立设计开发系统网络和控制组态软件,用户使用中的每一个环节都要受到生产厂家的制约。各个厂商之间的硬件产品不能够相互替代,通信网络所采用的体系和协议也各不相同。

       近年来,随着计算机技术的不断发展和系统软硬件功能的不断强大,这种情况有所改善。操作员站、工程师站大多采用了通用计算机,计算机系统的软硬件都具备了可互换性;同时,在通信网络方面,各大厂商也都开始纷纷采用兼容性强的通用计算机网络,如以太网、RS-232/484等。现场总线技术的诞生给分布式控制系统注入了新的活力,使分布式控制系统具有了真正意义上的全分布式体系。现场总线国际标准的制定进一步提高了控制系统的互操作性和互换性。

       相对于分布式系统硬件及底层软件的快速发展,上位策略组态软件的开发在通用性、互换性上却相对落后了。各系统生产厂商在上位策略组态软件的开发上都是独立进行的,组态软件在设计风格和规范上也都迥然不同,在界面友好程度、易用性和组态效率上更是千差万别。由此造成的直接后果是:用户(如现场工程师)每接触到一种新的控制系统都要对其策略组态软件的体系结构、编程语言和使用方法进行重新学习,由此形成了提高生产效率的瓶颈;而对于厂商来说,则需要不断按照用户提出的各种需求改进软件产品,在组态软件的开发、维护、升级上将投入大量的人力物力。

       基于微处理器的PLC控制系统自从1968年诞生以来取得了迅速的发展,成为工控领域广泛应用的控制设备。当形形色色的PLC产品涌入市场时,国际电工委员会及时地对PLC系统的健康发展进行了正确引导,1993年正式颁布了PLC的国际标准IEC61131,其中第3部分规范了PLC的5种编程语言及其基本元素,其中3种是图形化语言(功能块图、梯形图和顺序功能图),2种是文本化语言(指令表和结构化文本)。这一标准为PLC软件技术的发展,乃至整个工业控制软件的发展起到了举足轻重的推动作用。IEC61131-3标准的编程语言方便实用,标准化程度高,使用户很快就可以熟悉组态工作,可迅速地将原来所掌握的知识用于新的系统,免除了用户对不同的组态软件语言的重复学习,大大提高了工作效率;对厂商来说,则可以把人力、物力投到控制系统的硬件网络或其他方面。在IEC61131-3标准诞生以后,国内外的PLC控制系统生产厂商均相继采用其编程语言来规范自己的软件产品。在这一步上,PLC走在了各类分布式控制系统的前列。

       三、国内外现状分析

       目前,系统控制策略组态软件主要是针对FCS系统、DCS系统和PLC系统的。根据系统实现及其规模大小,组态软件的实现形式各不相同,但从功能上划分均可归纳为针对控制系统的物理组态和逻辑组态两个大部分。物理组态主要是对系统组成的软件配置,包括对现场设备及其功能块的选取等一些涉及系统组成的配置过程;逻辑组态则主要是对控制系统运行所采用的控制策略的规划和设计,包括对现场设备中各功能块的选取、连接、参数设定和通信配置,系统变量设置、

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