監控組態軟體是指一些數據採集與過程控制的專用軟體，它們是在自動控制系統監控層一級的軟體平台和開發環境，使用靈活的組態方式，為用戶提供快速構建工業自動控制系統監控功能的、通用層次的軟體工具。
基本介紹
- 中文名：監控組態軟體
- 外文名： Supervisory Control and Data Acquisition
- 簡稱：SCADA
- 套用領域：電力系統、給水系統
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組態軟體
軟體介紹
俗稱組態軟體，譯自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(數據採集與監視控制)。
組態軟體的套用領域很廣，它可以套用於電力系統、給水系統、石油、化工等領域的數據採集與監視控制以及過程控制等諸多領域。在電力系統以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(RTU System,Remote Terminal Unit)。
組態軟體是指一些數據採集與過程控制的專用軟體，它們是在自動控制系統監控層一級的軟體平台和開發環境，使用靈活的組態方式，為用戶提供快速構建工業自動控制系統監控功能的、通用層次的軟體工具。
發展於PLC(Programmable Logic Controller，可程式邏輯控制器，一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境套用而設計的)；
軟體作用
組態軟體應該能支持各種工控設備和常見的通信協定，並且通常應提供分散式數據管理和網路功能。對應於原有的HMI（人機接口軟體，Human Machine Interface）的概念，組態軟體應該是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟體工具，或開發環境。在組態軟體出現之前，工控領域的用戶通過手工或委託第三方編寫HMI套用，開發時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統，通常是封閉的系統，選擇餘地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數據互動，升級和增加功能都受到嚴重的限制。組態軟體的出現，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態軟體的功能，構建一套最適合自己的套用系統。隨著它的快速發展，實時資料庫、實時控制、SCADA、通訊及聯網、開放數據接口、對I/O設備的廣泛支持已經成為它的主要內容，隨著技術的發展，監控組態軟體將會不斷被賦予新的內容。
組態軟體特點
隨著工業自動化水平的迅速提高，計算機在工業領域的廣泛套用，人們對工業自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設備和過程監控裝置在工業領域的套用，使得傳統的工業控制軟體已無法滿足用戶的各種需求。在開發傳統的工業控制軟體時，當工業被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統的源程式，導致其開發周期長；已開發成功的工控軟體又由於每個控制項目的不同而使其重複使用率很低，導致它的價格非常昂貴；在修改工控軟體的源程式時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須同其他人員或新手進行源程式的修改，因而更是相當困難。通用工業自動化組態軟體的出現為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統工業控制軟體存在的種種問題，使用戶能根據自己的控制對象和控制目的的任意組態，完成最終的自動化控制工程。
組態（Configuration）為模組化任意組合。通用組態軟體主要特點：
（1）延續性和可擴充性。用通用組態軟體開發的應用程式，當現場（包括硬體設備或系統結構）或用戶需求發生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟體的更新和升級；
（2）封裝性（易學易用），通用組態軟體所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對於用戶，不需掌握太多的程式語言技術（甚至不需要編程技術），就能很好地完成一個複雜工程所要求的所有功能；
（3）通用性，每個用戶根據工程實際情況，利用通用組態軟體提供的底層設備（PLC、智慧型儀表、智慧型模組、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的資料庫和畫面製作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數據處理、歷史數據和曲線並存、具有多媒體功能和網路功能的工程，不受行業限制。
監控組態軟體2008年最新發展及趨勢
一、背景
自2000年以來，國內監控組態軟體產品、技術、市場都取得了飛快的發展，套用領域日益拓展，用戶和套用工程師數量不斷增多。充分體現了“工業技術民用化”的發展趨勢。
監控組態軟體是工業套用軟體的重要組成部分，其發展受到很多因素的制約，歸根結底，是套用的帶動對其發展起著最為關鍵的推動作用。
關於新技術的不斷湧現和快速發展對監控組態軟體會產生何種影響，有人認為隨著技術的發展，通用組態軟體會退出市場，例如有的自動化裝置直接內嵌“Web Server”實時畫面供中控室操作人員訪問。
作者並不這樣認為。用戶要求的多樣化，決定了不可能有哪一種產品囊括全部用戶的所有的畫面要求，最終用戶對監控系統人機界面的需求不可能固定為單一的模式，因此最終用戶的監控系統是始終需要“組態”和“定製”的。這就是監控組態軟體不可能退出市場的主要原因，因為需求是存在且不斷增長的。
監控組態軟體是在信息化社會的大背景下，隨著工業IT技術的不斷發展而誕生、發展起來的。在整個工業自動化軟體大家庭中，監控組態軟體屬於基礎型工具平台。監控組態軟體給工業自動化、信息化、及社會信息化帶來的影響是深遠的，它帶動著整個社會生產、生活方式的變化，這種變化仍在繼續發展。因此組態軟體作為新生事物尚處於高速發展時期，目前還沒有專門的研究機構就它的理論與實踐進行研究、總結和探討，更沒有形成獨立、專門的理論研究機構。
近5年來，一些與監控組態軟體密切相關的技術如OPC、OPC-XML、現場匯流排等技術也取得了飛速的發展，是監控組態軟體發展的有力支撐。
二、 監控組態軟體的最新發展情況
2．1 監控組態軟體日益成為自動化硬體廠商爭奪的重點
整個自動化系統中，軟體所占比重逐漸提高，雖然組態軟體只是其中一部分，但因其滲透能力強、擴展性強，近年來蠶食了很多專用軟體的市場。因此，監控組態軟體具有很高的產業關聯度，是自動化系統進入高端套用、擴大市場占有率的重要橋樑。在這種思路的驅使下，西門子的WinCC在市場上取得巨大成功。目前，國際知名的工業自動化廠商如Rockwell、GE Fanuc、Honeywell、西門子、ABB、施耐德、英維思等均開發了自己的組態軟體。
監控組態軟體在DCS操作站軟體中所占比重日益提高
在大學和科研機構，越來越多的人開始從事監控組態軟體的相關技術研究
從國內自動化行業學術期刊來看，以組態軟體及與其密切相關的新技術為核心的研究課題呈上升趨勢，眾多研究人員的存在，是組態軟體技術發展及創新的重要活躍因素，也一定能夠積累很多技術成果。無論是技術成果還是研究人員，都會遵循金字塔的規律，由基礎向高端形成過渡。這些研究人員和他們的研究成果為監控組態軟體廠商開發新產品提供了有益的經驗借鑑，並開拓他們的思路。
基於Linux 的監控組態軟體及相關技術正在迅速發展之中，以力控科技為代表的廠商相繼推出成熟的商品，對組態軟體業的格局將產生深遠的影響。
2．2集成化、定製化
從軟體規模上看，大多數監控組態軟體的代碼規模超過100萬行，已經不屬於小型軟體的範疇了。從其功能來看，數據的加工與處理、數據管理、統計分析等功能越來越強。
監控組態軟體作為通用軟體平台，具有很大的使用靈活性。但實際上很多用戶需要“傻瓜”式的套用軟體，即需要很少的定製工作量即可完成工程套用。為了既照顧“通用”又兼顧“專用”，監控組態軟體拓展了大量的組件，用於完成特定的功能，如批次管理、事故追憶、溫控曲線、油井示功圖組件、協定轉發組件、ODBCRouter、ADO曲線、專家報表、萬能報表組件、事件管理、GPRS透明傳輸組件等。
2．3 縱向：功能向上、向下延伸
組態軟體處於監控系統的中間位置，向上、向下均具有比較完整的接口，因此對上、下套用系統的滲透能力也是組態軟體的一種本能，具體表現為：
向上
其管理功能日漸強大，在實時資料庫及其管理系統的配合下，具有部分MIS、MES或調度功能。尤以報警管理與檢索、歷史數據檢索、操作日誌管理、複雜報表等功能較為常見。
向下
日益具備網路管理（或節點管理）功能：在安裝有同一種組態軟體的不同節點上，在設定完地址或計算機名稱後，互相間能夠自動訪問對方的資料庫。組態軟體的這一功能，與OPC規範以及IEC61850規約、BACNet等現場匯流排的功能類似，反映出其網路管理能力日趨完善的發展趨勢。
OPC服務軟體：OPC標準簡化了不同工業自動化設備之間的互聯通訊，無論在國際上還是國外，都已成為廣泛認可的互聯標準。而組態軟體同時具備OPC Server和OPC Client功能，如果將組態軟體豐富的設備驅動程式根據用戶需要打包為OPCServe單獨銷售，則既豐富了軟體產品種類又滿足了用戶的這方面需求，加拿大的Matrikon公司即以開發、銷售各種OPCServer軟體為主要業務，已經成為該領域的領導者。監控組態軟體廠商擁有大量的設備驅動程式，因此開展OPCSever軟體的定製開發具有得天獨厚的優勢
2．4 橫向：監控、管理範圍及套用領域擴大
只要同時涉及實時數據通訊（無論是雙向還是單向）、實時動態圖形界面顯示、必要的數據處理、歷史數據存儲及顯示，就存在對組態軟體的潛在需求。
除了大家熟知的工業自動化領域，近幾年以下領域已經成為監控組態軟體的新增長點：
設備管理或資產管理（PAM，Plant Asset Management）。此類軟體的代表是艾默生公司的設備管理軟體AMS。據ARC機構預測，到2009年全球PAM的業務量將達到19億美元。PAM所包含的範圍很廣，其共同點是實時採集設備的運行狀態，累積設備的各種參數（如運行時間、檢修次數、負荷曲線等），及時發現設備隱患、預測設備壽命，提供設備檢修建議，對設備進行實時綜合診斷。
先進控制或最佳化控制系統。在工業自動化系統獲得普及以後，為提高控制質量和控制精度，很多用戶開始引進先進控制或最佳化控制系統。這些系統包括自適應控制、（多變數）預估控制、無模型控制器、魯棒控制、智慧型控制（專家系統、模糊控制、神經網路等）、其他依據新控制理論而編寫的控制軟體等。這些控制軟體的常項是控制算法，使用監控組態軟體主要解決控制軟體的人機界面、與控制設備的實時數據通訊等問題。
工業仿真系統。仿真軟體為用戶操作模擬對象提供了與實物幾乎相同的環境。仿真軟體不但節省了巨大的培訓成本開銷，還提供了實物系統所不具備的智慧型特性。仿真系統的開發商專長於仿真模組的算法，在實時動態圖形顯示、實時數據通訊方面不一定有優勢，力控®監控組態軟體與仿真軟體間通過高速數據接口聯為一體，在教學、科研仿真套用中套用越來越廣泛。
電網系統信息化建設。電力自動化是監控組態軟體的一個重要套用領域，電力是國家的基礎行業，其信息化建設是多層次的，由此決定了對組態軟體的多層次需求。
智慧型建築：物業管理的主要需求是能源管理（節能）和安全管理，這一管理模式要求建築物智慧型設備必須聯網，首先有效地解決信息孤島問題，減少人力消耗，提高應急反應速度和設備預期壽命，智慧型建築行業在能源計量、變配電、安防&門禁、消防系統系統聯入IBMS伺服器方面需求旺盛。
公共安全監控與管理：公共安全的隱患可造成突發事件應急失當，容易造成城市公共設施癱瘓、人員群死群傷等惡性災難。公共安全監控包括：
人防（車站、廣場）等市政工程有毒氣體濃度監控及火災報警。
水文監測：包括水位、雨量、閘位、大壩的實時監控。
重大建築物（如橋樑等）健康狀態監控：及時發現隱患，預報事故的發生。
機房動力環境監控：在電信、鐵路、銀行、證券、海關等行業以及國家重要的機關部門，計算機伺服器的正常工作是業務和行政正常進行的必要條件，因此存放計算機伺服器的機房重地已經成為監控的重點，監控的內容包括：UPS工作參數及狀態、電池組的工作參數及狀態、空調機組的運行狀態及參數、漏水監測、發電機組監測、環境溫濕度監測、環境可燃氣體濃度監測、門禁系統監測等。
城市危險源實時監測：對存放危險源的場所、危險源行蹤的監測。避免放射性物質和劇毒物質失控地流通。
國土資源立體污染監控：對土壤、大氣中與農業生產有關的污染物含量進行實時監測，建立立體式實時監測網路。
城市管網系統實時監控及調度：包括供水管網、燃氣管網、供熱管網等的監控。
三、與組態軟體密切相關的套用、市場環境變化情況
組態軟體已經成為工業自動化系統的必要組成部分，即“基本單元”或“基本元件”，因此吸引了大型自動化公司紛紛投資開發自有智慧財產權的組態軟體，以期依靠強大的市場產生大批量的銷售，從中獲取利潤。
在國內市場上，高端市場仍被國外產品壟斷。國內產品已經開始搶占一些高端市場，並且所占比例在逐漸增長。
(1) 組態軟體產品本身的變化
作為通用型工具軟體，組態軟體在自動化系統中始終處於“承上啟下”的地位。用戶在涉及工業信息化的項目中，如果涉及到實時數據採集，首先會考慮試用組態軟體。正因如此，組態軟體幾乎套用於所有的工業信息化項目當中。套用的多樣性，給組態軟體的性能指標、使用方式、接口方式都提出了很多新的要求，也存在一些挑戰。這些需求對組態軟體系統結構帶來的衝擊是巨大的，對組態軟體的發展起到關鍵的促進作用。
功能變遷：仍以人機界面為主，數據採集、歷史資料庫、報警管理、操作日誌管理、許可權管理、數據通訊轉發成為其基礎功能；功能組件呈分化、集成化、功能細分的發展趨勢，以適應不同行業、不同用戶層次的多方面需求。
新技術的採用：組態軟體的IT化趨勢明顯，大量的最新計算技術、通訊技術、多媒體技術被用來提高其性能，擴充其功能。
組態軟體注重數據處理能力和數據吞吐能力的提高：組態軟體除了常規的實時數據通訊、人機界面功能外，1萬點以上的實時數據歷史存儲與檢索、100個以上C/S或B/S客戶端對歷史資料庫系統的並發訪問，對組態軟體的性能都是嚴峻的考驗。隨著套用深度的提高，這種要求會變得越來越普遍。
與控制系統硬體捆綁：組態軟體與自動控制設備實現無縫集成，為硬體“量身定做”。這表明組態軟體的滲透能力逐漸加強，自動化系統從來就離不開軟體的支持，而整體解決方案利於硬體產品的銷售，也利於廠商控制銷售價格。
(2)組態軟體其他套用環境的變化
造成組態軟體需求增長的另外一個原因是，感測器、數據採集裝置、控制器的智慧型化程度越來越高，實時數據瀏覽和管理的需求日益高漲，有的用戶甚至要求在自己的辦公室里監督定貨的製造過程。
通過近十年的發展，以力控科技等為代表的國內監控組態軟體，在技術、市場、服務方面已趨於成熟，形成了比較雄厚的市場和技術積累，具備了與國外對手抗衡的本錢。
新技術的出現，會淘汰一批墨守成規、不思進取的廠商。那些以用戶需求為為中心、勇於創新，採用新技術不斷滿足用戶日益增長的潛在需求的廠商會逐漸在市場上取得主動，成為組態軟體及相關工業IT產品市場的主導者。
發展潛力：雖然組態軟體的市場潛力巨大，但是要想得到這個市場卻並非容易。一方面，用戶對組態軟體的要求越來越高，用戶的套用水平也在同步提高，相應地對軟體的品質要求也越來越高；另一方面，組態軟體廠商應該前瞻性地研發具有潛在需求的新功能、新產品。因此市場巨大並不代表所有從事組態軟體開發的廠商都有均等的機會，機會永遠屬於少數優秀廠商。
1.2 為適應新需求未來監控組態軟體的分散式體系結構
前面已經介紹，監控組態軟體的規模都在100萬行以上，這樣龐大的軟體系統在結構設計上必氬捎梅植際澆峁埂7植際較低巢⒉皇羌囁刈樘?砑?淖ɡ??殼昂芏啻笮腿砑?低扯際欠植際較低場?
在組態軟體中，重新提起“分散式”這個老話題是必要的，因為規模大於5000點的套用幾乎離不開分散式套用的需求。還需要強調，不是因為組態軟體缺少分散式結構的產品，而是缺少真正經得起分散式套用考驗的產品。
1.3 目前國內監控組態軟體產業發展中存在的問題
軟體是自動化系統的核心與靈魂，組態軟體又具有很高的滲透能力和產業關聯度。不管從橫向還是縱向看，一個自動化系統中，組態軟體日益滲透到每個角落，占據越來越多的份額。組態軟體越來越多地體現著自動化系統的價值。
雖然軟體是自動化系統的核心與靈魂，但是組態軟體還遠未承擔起這一角色。組態軟體的內涵和外延在不斷變化，其在自動化系統中所扮演的角色會逐漸接近這一標準。
力控ForceControl軟體正在努力覆蓋自動化軟體更多的範疇。
所以，在自動化系統中國內監控組態軟體廠商承載著民族工業自動化產業的未來希望與核心競爭力。監控組態軟體廠商要想承擔起這樣的重任，必須在上圖所示各個層次的軟體上擁有自己的核心競爭能力，確立在市場上的足夠發言權和主動地位。中國的華為公司為我們樹立了榜樣，只要在後續技術創新、延長軟體產品線上能夠滿足用戶日益增長的各種需求，並保持原創性創新的長盛不衰，中國的工業自動化軟體產業也一定會創造出工業IT界的華為奇蹟。
