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浅谈组态软件发展趋势
xiao_xiao1 发表于 2009/9/17 16:26:34 1065 查看 1 回复 [上一主题] [下一主题]
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1 引言
自20世纪80年代初期诞生至今，组态软件已有近20年的发展历史。应该说组态软件作为一种应用软件，是随着PC机的兴起而不断发展的。80年代的组态软件大都运行在DOS环境下，图形界面的功能不是很强。90年代，随着微软的Windows 3.0风靡全球，以Wonderware公司的InTouch为代表的人机界面软件开创了Windows下运行工控软件的先河，切合了用户的需求，使该公司讯速在不长的时间内成为全球最大的独立组态软件厂商，而在80年代靠DOS版组态软件起家，后又向OS/2移植的公司基本上都逐渐没落了。
那么，到底什么是组态软件？它应该具备哪些功能和特征呢？
首先，组态软件主要包括人机界面软件（HMI），如InTouch、iFix、组态王等；基于PC的控制软件，统称软PLC或软逻辑，如亚控的KingAct以及即将推出的组态王嵌入版、西门子的WinAC等；生产执
行管理软件，许多专家也将这一类软件归为MES（Manufacturing Exe cution System），如Intellution公司的iBatch、Wonderware公司的InTrack等，另外，与通用办公自动化软件相比，组态软件还应包括相应的服务。
其次，组态软件应具备如下功能及特征：工业过程动态可视化；数据采集和管理；过程监控报警；报表功能；为其他企业级程序提供数据；简单的回路调节；批次处理；SPC过程质量控制；符合IEC1131-3标准。
2 组态软件在全球及国内市场的发展状况
在全球范围内，组态软件市场已比较成熟，年增长速度大约在9%左右。
目前，全球知名的组态软件厂商不足20家，但前6家占据了整个市场75%的份额。它们分别是Wonderware、Siemens、Intellution、Rockwell、GE Fanuc、Citech。
图1 ARC对于亚洲自动化软件市场增长的预测
亚洲由于中国和印度是发展中的大国，组态软件的应用潜力比较大，所以整个亚洲年增长速度大约在15%左右，当然其基数也比较低。图1是ARC对于亚洲组态软件市场增长率的预测。
国内市场可细分为高端和中低端。高端市场基本上由国外品牌的软件占有，如一些国家级的大项目、大型企业的主生产线控制等。高端市场的特点是装机量小，但单机销售额大，目前国外品牌的软件年装机量没有一家能超过1000套。中低端市场基本由国产软件占有，亚控的组态王独占鳌头，占据了60%以上的份额，年装机量5000套左右，但单机销售额只有国外品牌的1/10~1/2。
国内有近10家组态软件公司，与国外软件相比，最大的差距并不是在技术和品牌上，而是在企业的经营策略上，如国内不少组态软件厂商不懂差异化经营，主要竞争手段就是低价和免费服务；许多厂商还抱着“只要有市场占有率，利润自然来”的产品时代的观念，不惜代价扩大市场占有率，这使得国内虽然厂家众多，但大多处于亏损或维持状态，不能健康发展，也不能够保证给用户带来长期的利益。
3 组态软件的发展趋势
在组态软件赖以普及发展的诸多因素中，有技术层面的，也有商业层面的，但制造业的需求是决定性的。制造业的发展，带来了对组态软件需求的提升；也决定了组态软件将由过去单纯的组态监控功能，向着更高和更广的层面发展。
未来，组态软件的发展将主要表现为如下一些特征：
(1) 开放性技术
组态软件正逐渐成为协作生产制造过程中不同阶段的核心系统，无论是用户还是硬件供应商都将组态软件作为全厂范围内信息收集和集成的工具，这就要求组态软件大量采用“标准化技术”，如OPC、DDE、ActiveX控件、COM/DCOM等，使组态软件演变成软件平台，在软件功能不能满足用户特殊需要时，用户可以根据自己的需要进行二次开发。组态软件采用标准化技术还便于将局部的功能进行互连。在全厂范围内，不同厂家的组态软件也可以实现互连。
(2) 构造全厂信息平台
ERP是国内炙手可热的话题，但目前的ERP主要应用在商业企业的财务、销售、物流等方面。在国内外的企业生产中，还没有多少企业能够将生产信息和ERP系统整合到一起，使生产效率和市场效益最大化，也就是说在工业现场和ERP之间存在着鸿沟，如何使实时历史数据能够进入企业信息管理系统，是现代信息工厂迫在眉睫的需求。随着大型数据库技术的日益成熟，全球主要的自动化厂商已发展了相关平台，使组态软件向着生产制造和管理信息系统的方向发展。组态软件已经成为构造全厂信息平台的承上启下的重要组成部分。在未来企业的信息化进程中，组态软件将成为中间件，因为组态软件厂商在既了解企业工艺、控制及生产制造需求，又能完成现场历史数据的记录、存储及为ERP提供生产实时数据方面有着得天独厚的优势。
(3) 瘦客户技术
2001年是许多网站的“冬天”，网站的纷纷倒闭并不意味着网络技术本身存在问题，恰恰相反，网络技术尤其是瘦客户技术却给组态软件带来了“春天”。因为组态软件正在从单机向客户服务器方向发展，使得通过Internet/Intranet观察和控制生产过程的需求成为可能并且急剧增长。瘦客户技术使得用户可以在企业的任何地方都可以方便的获取信息。而且，在企业IT人才和资源比较缺乏的情况下，使用瘦客户技术只需要对服务器端进行维护升级，可以使系统安装和维护费用大幅度降低。2001年，在贵州铝厂的热电厂，北京长峰公司利用组态王的Internet版将上千个数据点汇总到一起，并且通过Intranet向外发布，允许100个用户同时浏览查看，取得了良好的效果。
(4) 基于平板电脑和PDA的人机界面解决方案
液晶价格在不断下降，平板电脑的制造技术日益成熟，预装了WinCE的平板电脑在价格上、功能上、可靠性上比传统的工控机都显示出巨大的优势，尤其在一些控制要求相对简单且需要人机界面的场合，平板电脑大有取代工控机的趋势，这种趋势近几年日益明显，将组态软件移植到平板电脑上，不失为一个绝佳的选择。平板电脑还有很好的扩展，带有现场总线接口的平板电脑不仅具有美观的人机界面，还可以同时兼顾分布式现场控制。另外，数字终端已具备越来越强的功能和智能化，像现在可以看到的预装了WinCE的PDA，它具备非常好的图形能力。蓝牙技术发展迅速，据专家预测，其未来的传输距离可达100m，软件方面，以XML为基础的WML语言标准已经建立。这些技术的发展为无线的人机界面解决方案提供了先决条件。和其他技术相比，无线的人机界面具有更低的费用，更快的连接、更容易地获取重要的生产信息等优点。典型的无线WEB产品由手持式PC和预装的HMI客户端软件组成。目前在手持式PC上，WinCE的市场占有率上升很快，相比之下，原来的Palm操作系统市场逐渐萎缩。
(5) 嵌入式应用软件
目前的嵌入式应用软件主要基于DOS和各种实时多任务操作系统，大多应用在一些特殊场合和特殊设备上，随着现代制造业的发展，对这些特殊设备的控制也提出了更多的要求，尤其是人机界面和复杂控制方面的需求，PC的小型化、WinCE的发展为满足这种需求奠定了基础。为嵌入式系统量身定制的微型化的人机界面软件是组态软件厂商的新的发展方向。
(6) 软硬件整体解决方案
家乐福是大家都很熟悉的一家法国公司，1963年，其第一家超级市场在巴黎郊区开张，30年内，家乐富已发展成为一个年销售额290亿美元、市值约200亿美元的国际连锁超市集团。家乐福之所以能迅速发展并成功，关键是他为客户提供了优异的效率，这就是现在一种比较成功的商业模式“one-stop-shopping”，即所谓的“一站式购买”，在工控行业就是软硬件整体解决方案。西门子、GE、RockWell是传统的PLC提供商，但短短几年时间，他们都在HMI市场获得巨大成功，像西门子的WinCC更是超越众多老牌的产品成为世界第二。Wonderware在1998年被英国Invensys并购，Intellution在1995年被爱默生电气并购，这都是软硬件整体解决方案的最好例证。所以，组态软件厂商与硬件厂商合作，为用户提供软硬件整体解决方案将是未来组态软件发展的一大特征。
(7) 大规模定制
全球组态软件厂商大多基于微软的Windows平台，技术也类似，产品功能上难以形成巨大的差距，不可能产生垄断性的核心技术，即决定性的技术优势已经难以建立。所以，个性化方案和服务在竞争中日益重要。随着现代工业“小批量、多品种”特征的形成，今后的组态软件将朝着针对特殊行业和生产过程的大规模定制方向发展。即用特殊定制的产品来代替标准化的产品。如亚控针对电力的输配电行业的特殊需求开发了“组态王电力版”。
(8) 以客户为导向的软件设计
如何站在客户的角度来设计软件是所有组态软件厂商都应面对的挑战，组态软件涉及从控制、人机界面到生产管理的多个层次，相应存在着多个模块，如亚控目前有组态王和软逻辑两大产品模块，保持了不同模块的一致性，能有效地减少用户学习的时间。相同的数据结构也便于产品在企业内集成。这种一致性不仅表现在外观和感受上，还表现在兼容性、平台、编程工具、数据访问、控制引擎及E-Business等诸多方面。例如西门子的WinCC和编程软件STEP7使用了相同的数据结构，所以用户只需将系统中的数据点定义一次。
(9) 成为全球供应商
WTO将给国内的自动化厂商带来深刻的影响，一方面国门对外打开，另一方面，国外的市场对国内的自动化厂商也已打开。因为目前中国的市场份额只占全球的3%，所以成为全球组态软件供应商对于国内组态软件公司的发展至关重要。另外，国内越来越多的系统集成商和设备制造商在未来可能成为世界级的公司，他们的产品向全球销售时，他们更需要世界级的软件厂商向他们提供产品和服务，这对国内的组态软件生产商是一个很好的发展机遇。
4 结语
在自动化领域，由于软件技术与硬件技术、IT的联系最为紧密，所以，其发展是最快捷，也最令人眼花缭乱的。组态软件面世20年，与最初相比，其内涵和外延都已大大扩展，那么未来的10年、20年呢？