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软件开发方法_百度百科
软件开发方法
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在上个世纪60年代中期爆发了众所周知的。为了克服这一危机,在年连续召开的两次著名的NATO会议上提出了这一术语,并在以后不断发展、完善。与此同时,研究人员也在不断探索新的软件开发方法。至今已形成了八类软件开发方法。
软件开发方法Parnas方法
最早的软件开发方法是由D.Parnas在1972年提出的。由于当时软件在和可靠性方面存在着严重问题,因此Parnas提出的方法是针对这两个问题的。首先,Parnas提出了原则:在时列出将来可能发生变化的因素,并在划分时将这些因素放到个别模块的内部。这样,在将来由于这些因素变化而需修改软件时,只需修改这些个别的模块,其它模块不受影响。信息隐蔽技术不仅提高了软件的可维护性,而且也避免了错误的蔓延,改善了软件的可靠性。现在已成为中的一条重要原则。
Parnas提出的第二条原则是在时应对可能发生的种种意外故障采取措施。软件是很脆弱的,很可能因为一个微小的错误而引发严重的事故,所以必须加强防范。如在分配使用设备前,应该取设备状态字,检查设备是否正常。此外,之间也要加强检查,防止错误蔓延。Parnas对软件开发提出了深刻的见解。遗憾的是,他没有给出明确的。所以这一方法不能独立使用,只能作为其它方法的补充。
软件开发方法SASD方法
1978年,E.Yourdon和L.L.Constantine提出了,即方法,也可称为面向功能的软件开发方法或面向数据流的软件开发方法。1979年TomDeMarco对此方法作了进一步的完善。
Yourdon方法是80年代使用最广泛的软件开发方法。它首先用(SA)对软件进行,然后用(SD)方法进行,最后是(SP)。这一方法不仅开发步骤明确,SA、SD、SP相辅相成,一气呵成,而且给出了两类典型的(变换型和事务型),便于参照,使软件开发的成功率大大提高,从而深受软件开发人员的青睐。
软件开发方法面向数据结构的软件开发方法
软件开发方法Jackson方法
1975年,M.A.Jackson提出了一类至今仍广泛使用的软件开发方法。这一方法从目标系统的输入、输出数据结构入手,导出程序,再补充其它细节,就可得到完整的。这一方法对输入、输出数据结构明确的中小型系统特别有效,如商业应用中的文件表格处理。该方法也可与其它方法结合,用于的。
Jackson方法有时也称为面向数据结构的方法。
软件开发方法Warnier方法
1974年,J.D.Warnier提出的软件开发方法与Jackson方法类似。差别有三点:一是它们使用的图形工具不同,分别使用Warnier图和Jackson图;另一个差别是使用的伪码不同;最主要的差别是在构造程序框架时,Warnier方法仅考虑输入数据结构,而Jackson方法不仅考虑输入数据结构,而且还考虑输出数据结构。
软件开发方法问题分析法
。PAM(Problem Analysis Method)是80年代末由提出的一种软件开发方法。
PAM方法希望能兼顾Yourdon方法、Jackson方法和自底向上的软件开发方法的优点,而避免它们的缺陷。它的基本思想是:考虑到输入、输出数据结构,指导系统的分解,在指导下逐步综合。这一方法的具体步骤是:
从输入、输出数据结构导出框;分析这些处理框之间的先后关系; 按先后关系逐步综合处理框,直到画出整个系统的PAD图。  从上述步骤中可以看出,这一方法本质上是综合的自底向上的方法,但在逐步综合之前已进行了有目的的分解,这个目的就是充分考虑系统的输入、输出数据结构。
PAM方法的另一个优点是使用PAD图。这是一种二维树形结构图,是到目前为止最好的表示方法之一,远远优于NS图和PDL语言。
这一方法在日本较为流行,软件开发的成功率也很高。由于在输入、输出数据结构与整个系统之间同样存在着鸿沟,这一方法仍只适用于中小型问题。
软件开发方法面向对象的软件开发方法
是软件技术的一次革命,在软件开发史上具有里程碑的意义。
随着()向()和()的发展,最终形成面向对象的软件开发方法(Object Modelling Technique)。这是一种自底向上和自顶向下相结合的方法,而且它以对象建模为基础,从而不仅考虑了输入、输出数据结构,实际上也包含了所有对象的数据结构。所以OMT彻底实现了PAM没有完全实现的目标。不仅如此,OO技术在、和可靠性这三个软件开发的关键环节和质量指标上有了实质性的突破,彻底地解决了在这些方面存在的严重问题,从而宣告了末日的来临。
软件开发方法自底向上的归纳
OMT的第一步是从问题的陈述入手,构造。从真实系统导出类的体系,即对象模型包括类的属性,与子类、父类的继承关系,以及类之间的关联。类是具有相似属性和行为的一组具体实例(客观对象)的抽象,父类是若干子类的归纳。因此这是一种自底向上的归纳过程。在自底向上的归纳过程中,为使子类能更合理地继承父类的属性和行为,可能需要自顶向下的修改,从而使整个类体系更加合理。由于这种类体系的构造是从具体到抽象,再从抽象到具体,符合人类的思维规律,因此能更快、更方便地完成任务。这与自顶向下的Yourdon方法构成鲜明的对照。在Yourdon方法中构造系统模型是最困难的一步,因为自顶向下的“顶”是一个空中楼阁,缺乏坚实的基础,而且功能分解有相当大的任意性,因此需要开发人员有丰富的软件开发经验。而在OTM中这一工作可由一般开发人员较快地完成。在对象模型建立后,很容易在这一基础上再导出和。这三个模型一起构成要求解的。
软件开发方法自顶向下的分解
建立后的工作就是分解。与Yourdon方法按功能分解不同,在OMT中通常按服务(Service)来分解。服务是具有共同目标的相关功能的,如I/O处理、图形处理等。这一步的分解通常很明确,而这些子系统的进一步分解因有较具体的系统模型为依据,也相对容易。所以OMT也具有自顶向下方法的优点,即能有效地控制的复杂性,同时避免了Yourdon方法中功能分解的困难和不确定性。
软件开发方法OMT的基础是对象模型
每个对象类由数据结构(属性)和操作(行为)组成,有关的所有数据结构(包括输入、输出数据结构)都成了软件开发的依据。因此Jackson方法和PAM中输入、输出数据结构与整个系统之间的鸿沟在OMT中不再存在。OMT不仅具有Jackson方法和PAM的优点,而且可以应用于大型系统。更重要的是,在Jackson方法和PAM方法中,当它们的出发点--输入、输出数据结构(即系统的边界)发生变化时,整个软件必须推倒重来。但在OMT中的改变只是增加或减少一些对象而已,整个系统改动极小。
软件开发方法需求分析彻底
不彻底是软件失败的主要原因之一。即使在目前,这一危险依然存在。传统的软件开发方法不允许在开发过程中用户的需求发生变化,从而导致种种问题。正是由于这一原因,人们提出了,推出探索原型、实验原型和进化原型,积极鼓励用户改进需求。在每次改进需求后又形成新的进化原型供用户试用,直到用户基本满意,大大提高了软件的成功率。但是它要求软件开发人员能迅速生成这些原型,这就要求有自动生成代码的工具的支持。
OMT彻底解决了这一问题。因为需求分析过程已与的形成过程一致,开发人员与用户的讨论是从用户熟悉的具体实例(实体)开始的。开发人员必须搞清现实系统才能导出系统模型,这就使用户与开发人员之间有了共同的语言,避免了传统中可能产生的种种问题。
软件开发方法可维护性大大改善
在OMT之前的软件开发方法都是基于功能分解的。尽管在可维护方面作出了极大的努力,使软件的有较大的改进。但从本质上讲,基于功能分解的软件是不易维护的。因为功能一旦有变化都会使开发的软件系统产生较大的变化,甚至推倒重来。更严重的是,在这种软件系统中,修改是困难的。由于种种原因,即使是微小的修改也可能引入新的错误。所以传统开发方法很可能会引起软件成本增长失控、得不到保证等一系列严重问题。正是OMT才使软件的可维护性有了质的改善。
OMT的基础是目标系统的对象模型,而不是功能的分解。功能是对象的使用,它依赖于应用的细节,并在开发过程中不断变化。由于对象是客观存在的,因此当需求变化时对象的性质要比对象的使用更为稳定,从而使建立在对象结构上的软件系统也更为稳定。
更重要的是OMT彻底解决了软件的可维护性。在OO语言中,子类不仅可以继承父类的属性和行为,而且也可以重载父类的某个行为()。利用这一特点,我们可以方便地进行功能修改:引入某类的一个子类,对要修改的一些行为(即虚函数或虚方法)进行,也就是对它们重新定义。由于不再在原来的中引入修改,所以彻底解决了软件的可修改性,从而也彻底解决了软件的可维护性。OO技术还提高了软件的可靠性和。
软件开发方法可视化开发方法
可视化开发是90年代软件界最大的两个热点之一。随着的兴起,用户界面在软件系统中所占的比例也越来越大,有的甚至高达60~70%。产生这一问题的原因是图形界面元素的生成很不方便。为此Windows提供了应用程序设计接口API(Application Programming Interface),它包含了600多个函数,极大地方便了图形用户界面的开发。但是在这批函数中,大量的函数参数和使用数量更多的有关常量,使基于WindowsAPI的开发变得相当困难。为此推出了Object Windows编程。它将API的各部分用对象类进行封装,提供了大量预定义的类,并为这些定义了许多成员函数。利用子类对父类的继承性,以及实例对类的函数的引用,应用程序的开发可以省却大量类的定义,省却大量成员函数的定义或只需作少量修改以定义子类。Object Windows还提供了许多标准的缺省处理,大大减少了的工作量。但要掌握它们,对非专业人员来说仍是一个沉重的负担。为此人们利用Windows API或Borland C++的ObjectWindows开发了一批可视开发工具。
可视化开发就是在可视开发工具提供的图形用户界面上,通过操作界面元素,诸如菜单、按钮、对话框、编辑框、、、列表框和滚动条等,由可视开发工具自动生成应用软件。
这类应用软件的工作方式是。对每一事件,由系统产生相应的消息,再传递给相应的消息响应函数。这些消息响应函数是由可视开发工具在生成软件时自动装入的。
可视开发工具应提供的两大类服务
一:生成图形用户界面及相关的消息响应函数。通常的方法是先生成基本窗口,并在它的外面以图标形式列出所有其它的界面元素,让开发人员挑选后放入窗口指定位置。在逐一安排界面元素的同时,还可以用鼠标拖动,以使窗口的布局更趋合理。
二:为各种具体的子应用的各个常规执行步骤提供规范窗口,它包括、菜单、、、和编辑框等,以供用户挑选。开发工具还应为所有的选择(事件)提供消息响应函数。
由于要生成与各种应用相关的消息响应函数,因此,可视化开发只能用于相当成熟的应用领域,如目前流行的可视化开发工具基本上用于关系数据库的开发。对一般的应用,目前的可视化开发工具只能提供用户界面的可视化开发。至于消息响应函数(或称脚本),则仍需用通常的(3GL)编写。只有在数据库领域才提供4GL,使消息响应函数的开发大大简化。
从原理上讲,与图形有关的所有应用都可采用可视化开发方式,如活塞表面设计中的热应力计算。用户只需在界面上用鼠标修改活塞表面的曲线,应用软件就自动进行有限元划分、温度场计算、热应力计算,并将热应力的等值曲线图显示在屏幕上。最后几次生成的结果还可并列
显示在各窗口上,供用户比较,其中的一个主窗口还可让用户进一步修改活塞表面曲线。
许多工程科学计算都与图形有关,从而都可以开发相应的可视化计算的应用软件。
软件开发方法ICASE
提高人类的劳动生产率,提高生产的自动化程度,一直是人类坚持不懈的追求目标。软件开发也不例外。早在1982年就提出了STARS工程,希望建立一个&用以支持需求定义、程序生成以及等软件生存期全部活动的,并把它们集成在一起的整个体系&。但早期的工具较少,且不配套,支持等高层次生存期阶段的工具更少,因此要求支持某类软件开发方法的全过程已很不容易了。如Your-don公司的Cradle软件开发环境支持Yourdon结构化开发方法,Jackson工具集支持Jackson开发方法。
随着的积累,自动化工具的增多,软件开发环境进入了第三代ICASE(Integrated Computer-Aided Software Engineering)。系统集成方式经历了从数据交换(早期CA SE采用的集成方式:点到点的数据转换),到公共用户界面(第二代CASE:在一致的界面下调用众多不同的工具),再到目前的信息中心库方式。这是ICASE的主要集成方式。它不仅提供(1991年IEEE为工具互连提出了标准P1175)和控制集成(实现工具间的调用),还提供了一组用户界面管理设施和一大批工具,如垂直工具集(支持软件生存期各阶段,保证生成信息的完备性和一致性)、水平工具集(用于不同的软件开发方法)以及开放工具槽。
ICASE的进一步发展则是与其它软件开发方法的结合,如与、技术结合,以及智能化的I-CASE。近几年已出现了能实现全自动软件开发的ICASE。
ICASE的最终目标是实现应用软件的全自动开发,即开发人员只要写好软件的需求规格说明书,软件开发环境就自动完成从开始的所有的软件开发工作,自动生成供用户直接使用的软件及有关文档。
在应用最成熟的数据库领域,目前已有能实现全部自动生成的应用软件,如MSE公司的Magic系统。它只要求软件开发人员填写一系列表格(相当于要求软件实现的各种功能),系统就会自动生成应用软件。它不仅能节省90%以上的软件开发和维护的工作量,而且还能将应用软件的开发工作转交给熟练的用户。
软件开发方法软件重用和组件连接
软件重用(Reuse)又称或软件再用。早在1968年的NATO会议上就已提出可复用库的思想。1983年,Freeman对软件重用给出了详细的定义:&在构造新的软件系统的过程中,对已存在的软件人工制品的使用技术。&软件人工制品可以是片断、子系统的设计结构、的、文档和某一方面的规范说明等。所以软件重用是利用已有的软件成份来构造新的软件。它可以大大减少软件开发所需的费用和时间,且有利于提高软件的和可靠性。目前软件重用沿着下面三个方向发展:
软件开发方法基于软件复用库的软件重用
它是一种传统的软件重用技术。这类软件开发方法要求提供软件可重用成份的模式分类和检索,且要解决如何有效地组织、标识、描述和引用这些软件成份。通常采用两种方式进行软件重用:
(1)生成技术 这是对模式的重用。由软件生成器通过替换特定参数,生成抽象软件成份的具体实例。
(2)组装方式 常用的组装方式有:子程序库技术、共享接口设计和嵌套等。组装方式对软件重用成份通常不作修改,或仅作很少的修改。
软件开发方法与面向对象技术结合
OO技术中类的聚集、实例对或操作的引用、子类对父类的继承等使软件的可重用性有了较大的提高。而且这种类型的重用容易实现。所以这种方式的软件重用发展较快。
软件开发方法组件连接
这是目前发展最快的软件重用方式。最早的组件连接技术OLE 1.0(Object Linking an d Embedding)是Microsoft公司于1990年11月在COMDEX展览会上推出的。OLE 1.0的规范发表于1990年12月,1991年2月推出了第一批支持OLE 1.0规范的应用程序。1993年5月发表了OLE 2.0。几个月后,第一批支持OLE 2.0的应用程序问世。
OLE给出了(Component Object)的接口标准。这样任何人都可以按此标准独立地开发组件和增值组件(组件上添加一些功能构成新的组件),或由若干组件组建集成软件。在这种软件开发方法中,应用系统的开发人员可以把主要精力放在应用系统本身的研究上,因为他们可在组件市场上购买所需的大部分组件。
软件组件市场/组件集成方式是一种社会化的软件开发方式,因此也是软件开发方式上的一次革命,必将极大地提高软件开发的劳动生产率,而且应用软件开发周期将大大缩短,软件质量将更好,所需开发费用会进一步降低,也更容易。
软件组件连接的另一个标准是1995年3月推出的OpenDoc。这是IBM、Apple等公司组成的 CI Labs集团使用的标准。由于OpenDoc的比OLE小,因此OpenDoc的应用程序能与OL E兼容。
第三个组件连接标准是对象管理集团OMG于1991年发表的CORBA(Common Object Reques t Broker Architecture),1994年OMG又发表了CORBA 2.0。
由于OLE 1.0、OLE 2.0的部分功能已放入Windows 3.1(在推出OLE 2.0的同时,推出Win dows 3.1的OLE 2.0),因此目前使用的组件连接开发技术大多基于OLE 2.0。
综上所述,今后的软件开发将是以OO技术为基础(指用它开发系统软件和软件开发环境) ,可视化开发、ICASE和软件组件连接三种方式并驾齐驱。它们四个将一起形成软件界新一轮的热点技术。[1]
.软件开发[引用日期]组态软件_百度百科
组态软件,又称组态软件。译自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在监控层一级的软件平台和,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广,可以应用于电力系统、、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称(RTU System,Remote Terminal Unit)。组态软件在国内是一个约定俗成的概念,并没有明确的定义,它可以理解为“组态式监控软件”。“组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思,是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能,而不需要编写计算机程序,也就是所谓的“组态”。它有时候也称为“二次开发”,组态软件就称为“二次开发平台”。“监控(Supervisory Control)”,即“监视和控制”,是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。
组态软件产生背景
“组态”的概念是伴随着集散型控制系统(Distributed Control System简称DCS)的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术不断发展和应用的过程中,PC(包括工控机)相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在:PC技术保持了较快的发展速度,各种相关技术已经成熟;由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本;PC的软件资源和硬件资源丰富,软件之间的互操作性强;基于PC的控制系统易于学习和使用,可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领域的渗透中,组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。
组态软件国外品牌
国外组态软件:
1.InTouch:Wonderware(万维公司) 是 Invensys plc“生产管理”部的一个运营单位,是全球工业自动化软件的领先供应商。
Wonderware的InTouch软件是最早进入中国的组态软件。在80年代末、90年代初,基于Windows3.1的InTouch软件曾让我们耳目一新,并且InTouch提供了丰富的图库。但是,早期的InTouch软件采用DDE方式与通信,性能较差,最新的InTouch7.0版已经完全基于32位的Windows平台,并且提供了OPC支持。
2.IFix:GE Fanuc 智能设备公司由美国通用电气公司(GE)和日本Fanuc公司合资组建,提供自动化硬件和软件解决方案,帮助用户降低成本,提高效率并增强其盈利能力。
Intellution公司以Fix组态软件起家,1995年被艾默生收购,现在是爱默生集团的全资子公司,Fix6.x软件提供人员熟悉的概念和操作界面,并提供完备的(需单独购买)。上世纪90年代末,Intellution公司重新开发内核,并将重新开发新的产品系列命名为iFiX。在iFiX中,Intellution提供了强大的组态功能,将FIX原有的Script语言改为VBA(Visual Basic For Application),并且在内部集成了微软的VBA。为了解决兼容问题,iFIX里面提供了程序叫FIX Desktop,可以直接在FIX Desktop中运行FIX程序。Intellution的产品与Microsoft的操作系统、网络进行了紧密的集成。Intellution也是OPC(OLE for Process Control)组织的发起成员之一。iFiX的OPC组件和同样需要单独购买。
2002年,GE Fanuc公司又从集团手中,将intellution公司收购。
日,通用电气公司(:GE)和FANUC公司宣布,两家公司完成了GE Fanuc自动化公司合资公司的解散协议。根据该协议,合资公司业务将按照其起初来源和比例各自归还给其母公司,该协议并使股东双方得以将重点放在其各自现有业务,谋求在其各自专长的核心业内的发展。目前,iFIX等原intellution公司产品均归GE智能平台(GE-IP).
3.Citech:悉雅特集团(Citect)是世界领先的提供工业自动化系统、设施自动化系统、实时智能信息和新一代 MES 的独立供应商。
CiT公司的Citech也是较早进入中国市场的产品。Citech具有简洁的操作方式,但其操作方式更多的是面向程序员,而不是用户。Citech提供了类似C语言的进行二次开发,但与iFix不同的是,Citech的脚本语言并非是的,而是类似于C语言,这无疑为用户进行二次开发增加了难度。
4.WinCC:西门子自动化与驱动集团(A&D)是西门子股份公司中最大的集团之一,是西门子工业领域的重要组成部分。
Siemens的WinCC也是一套完备的组态,Simens提供的脚本,包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持,并可对进行组态。但WinCC的结构较复杂,用户最好经过Siemens的培训以掌握WinCC的应用。
5.ASPEN-tech (艾斯苯公司)
InfoPlus.21
艾斯苯公司(AspenTechnology,Inc.)是一个为过程工业(包括化工、石化、炼油、造纸、电力、制药、半导体、日用化工、食品饮料等工业)提供企业优化软件及服务的领先供应商.
6.Movicon:是意大利自动化软件供应商PROGEA公司开发。该公司自1990年开始开发基于Windows平台的自动化监控软件,可在同一开发平台完成不同运行环境的需要。特色之处在于完全基于XML,又集成了VBA兼容的及类似STEP-7指令表的软逻辑功能。
7.GENESIS 64:美国著名独立组态软件供应商,创立于1986年。在HMI/SCADA产品和管理可视化开发领域一直处于世界领先水平,ICONICS同时也是微软的金牌合作伙伴,其产品是建立在开放的工业标准之上的。2007年推出了业内首款集传统SCADA、3D、GIS于一体的组态软件GENESIS 64。
GENESIS64 作为基于.NET 64bit 平台全新设计的产品,为客户提供一个360 三维操作视景。产品功能特点:
三位一体:HMI/SCADA系统、三维 (3D)虚拟现实系统、和GIS SCADA 统一在一个平台
多维度集成:除过程数据外,支持视频、地理信息、管理数据、IT/Web信息集成
高度模块化:支持界面展现、数据管理、报警管理等功能可选、按模块实施
技术领先:原生64位应用、基于微软.NET Framework 4.0,基于WPF/WCF
开放架构:基于SOA,全面支持OPC UA架构、移动、跨平台应用等
产品线丰富:64位/32位HMI/SCADA, Historian, OPC/UA产品,生产智能和MES/EMS软件[1]
组态软件国内品牌
1.紫金桥Realinfo:由紫金桥软件技术有限公司开发,该公司是由中石油石化总厂出资成立的。
2.Hmibuilder:由纵横科技(HMITECH)开发,实用性强,性价比高,市场主要搭配HMITECH硬件使用。
3.世纪星:由北京世纪长秋科技有限公司开发。产品自1999年开始销售。
4.三维力控:由北京三维力控科技有限公司开发,核心软件产品初创于1992年。
5KingView:由北京亚控科技发展有限公司开发,该公司成立于1997年。1991年开始创业,1995年推出组态王1.0版本,在市场上广泛推广KingView6.53、KingView6.55版本,每年销量在10,000套以上,在国产软件市场中市场占有率第一。
6.MCGS:由北京昆仑通态自动化软件科技有限公司开发,分为通用版、嵌入版和网络版,其中嵌入版和网络版是在通用版的基础开发来的[2]
,在市场上主要是搭配硬件销售。
7.态神:态神是由南京新迪生软件技术有限公司开发,核心软件产品初创于2005,是首款3d组态软件
8.uScada免费组态软件
uScada是国内著名的免费组态软件,是专门为中小自动化企业提供的监控软件方案。uScada包括常用的组态软件功能,如画面组态,动画效果,通讯组态,设备组态,变量组态,实时报警,控制,历史报表,历史曲线,实时曲线,棒图,历史事件查询、脚本控制,网络等功能,可以满足一般的小型自动化监控系统的要求。软件的特点是小巧、高效、使用简单。uScada也向第三方提供软件进行二次开发,但是源码需收费。
9.Controx(华富开物)由北京华富远科技术有限公司开发,软件版本分为通用版、嵌入版(CE)、网络版、分布式式版本。
10.E-Form++组态源码解决方案(重点推荐):
E-Form++可视化源码组件库组态软件解决方案,该解决方案提供了全部100% 超过50万行/MFC源代码,可节省大量的开发时间。
11.iCentroView 由上海宝信软件股份有限公司开发。平台支持:权限管理、管理、集中配置、预案联动、多媒体集成、主流通讯协议通讯、GIS等,并拥有自身研发的,为数据挖掘与利用提供必要条件。能够实现对底层设备的实时在线监测与控制(设备启停、参数调整等)、故障报警、事件查询、统计分析等功能。
12.QTouch 由著名的QT类库开发而成,完全具有跨平台和统一工作平台特性,可以跨越多个操作系统,如unix、linux、windows等,同时在多个操作上实现统一工作平台,即可以在windows上开发组态,在linux上运行等。QTouch是HMI/SCADA组态软件,提供嵌入式linux平台的人机界面产品。
13 易控 易控组态软件由九思易公司开发。
组态软件特点
随着工业自动化水平的迅速提高,计算机在工业领域的广泛应用,人们对工业自动化的要求越来越高,种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用,使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时,当工业被控对象一旦有变动,就必须修改其控制系统的源程序,导致其开发周期长;已开发成功的又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低,导致它的价格非常昂贵;在修改工控软件的源程序时,倘若原来的编程人员因工作变动而离去时,则必须同其他人员或新手进行源程序的修改,因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法,因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题,使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态,完成最终的自动化。
组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在控制中,如:DCS()组态、PLC()梯形图组态;人机界面生成软件就叫组态软件。在其他行业也有组态的概念,如AutoCAD,PhotoShop等。不同之处在于,工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。从表面上看,组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。工控组态软件也提供了编程手段,一般都是内置,提供类,有的支持VB,现在有的组态软件甚至支持C#高级语言。
组态软件大都支持各种主流工控设备和标准通信协议,并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI(人机接口软件,Human Machine Interface)的概念,组态软件还是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或。在组态软件出现之前,领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用,开发时间长,效率低,可靠性差;或者购买专用的工控系统,通常是封闭的系统,选择余地小,往往不能满足需求,很难与外界进行数据交互,升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现使用户可以利用组态软件的功能,构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展,、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容,将会不断被赋予新的内容。
组态(Configuration)为模块化任意组合。通用组态软件主要特点:
⑴延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序,当现场(包括硬件设备或系统结构)或用户需求发生改变时,不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级;
⑵封装性(易学易用),通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来,对于用户,不需掌握太多的编程语言技术(甚至不需要编程技术),就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能;
⑶通用性,每个用户根据工程实际情况,利用通用组态软件提供的底层设备(PLC、智能仪表、智能模块、、变频器等)的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具,就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程,不受行业限制。
组态软件功能
组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,能以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法,它解决了控制系统通用性问题。其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品,与高可靠的工控计算机和网络系统结合,可向控制层和管理层提供软硬件的全部接口,进行系统集成。
组态软件通常有以下几方面的功能:
(1)强大的界面显示组态功能。目前,工控组态软件大都运行于Windows环境下,充分利用Windows的图形功能完善界面美观的特点,可视化的m风格界面、丰富的工具栏,操作人员可以直接进人开发状态,节省时间。丰富的图形控件和工况图库,既提供所需的组件,又是界面制作向导。提供给用户丰富的作图工具,可随心所欲地绘制出各种工业界面,并可任意编辑,从而将开发人员从繁重的界面设计中解放出来,丰富的动画连接方式,如隐含、闪烁、移动等等,使界面生动、直观。
(2)良好的开放性。社会化的大生产,使得系统构成的全部软硬件不可能出自一家公司的产品,“异构”是当今控制系统的主要特点之一。开放性是指组态软件能与多种通信协议互联,支持多种硬件设备。开放性是衡量一个组态软件好坏的重要指标。
组态软件向下应能与低层的数据采集设备通信,向上能与管理层通信,实现上位机与下位机的双向通信。
(3) 丰富的功能模块。提供丰富的控潲功能库,满足用户的测控要求和现场要求。利用各种功能模块,完成实时监控 产生功能报表 显示历史曲线、实时曲线、提醒报警等功能,使系统具有良好的人机界面,易于操作,系统既可适用于单机集中式控制、DCS分布式控制,也可以是带远程通信能力的远程测控系统。
(4)强大的数据库。配有实时数据库,可存储各种数据,如模拟量、离散量、字符型等,实现与外部设备的数据交换。
(5)可编程的命令语言。有可编程的命令语言,使用户可根据自己的需要编写程序,增强图形界面
(6)周密的系统安全防范,对不同的操作者,赋予不同的操作权眼,保证整个系统的安全可靠运行。
(7)仿真功能.捉供强大的仿真功能使系统并行设计,从而缩短开发周期。[3]
组态软件发展趋势
自2000年以来,国内产品、技术、市场都取得了飞快的发展,应用领域日益拓展,用户和数量不断增多。充分体现了“工业技术民用化”的发展趋势。
监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分,其发展受到很多因素的制约,归根结底,是应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。
关于新技术的不断涌现和快速发展对监控组态软件会产生何种影响,有人认为随着技术的发展,通用组态软件会退出市场,例如有的自动化装置直接内嵌“Web Server”实时画面供中控室操作人员访问。
作者并不这样认为。用户要求的多样化,决定了不可能有哪一种产品囊括全部用户的所有的画面要求,最终用户对人机界面的需求不可能固定为单一的模式,因此最终用户的监控系统是始终需要“组态”和“定制”的。这就是不可能退出市场的主要原因,因为需求是存在且不断增长的。
监控组态软件是在信息化社会的大背景下,随着工业IT技术的不断发展而诞生、发展起来的。在整个工业自动化软件大家庭中,监控组态软件属于基础型工具平台。监控组态软件给工业自动化、信息化、及社会信息化带来的影响是深远的,它带动着整个社会生产、生活方式的变化,这种变化仍在继续发展。因此组态软件作为新生事物尚处于高速发展时期,目前还没有专门的研究机构就它的理论与实践进行研究、总结和探讨,更没有形成独立、专门的理论研究机构。
近5年来,一些与密切相关的技术如OPC、OPC-XML、等技术也取得了飞速的发展,是监控组态软件发展的有力支撑。
组态软件发展情况
7.2.1 日益成为自动化硬件厂商争夺的重点
整个自动化系统中,软件所占比重逐渐提高,虽然组态软件只是其中一部分,但因其渗透能力强、扩展性强,近年来蚕食了很多专用软件的市场。因此,监控组态软件具有很高的产业关联度,是自动化系统进入高端应用、扩大市场占有率的重要桥梁。在这种思路的驱使下,西门子的WinCC在市场上取得巨大成功。目前,国际知名的工业自动化厂商如Rockwell、GE Fanuc、Honeywell、西门子、ABB、施耐德、英维思等均开发了自己的组态软件。
监控组态软件在DCS软件中所占比重日益提高
继FOXBORO之后,Euro therm(欧陆)、Delta V、PCS7等纷纷使用通用作为操作站。同时,国内的DCS厂家也开始尝试使用监控组态软件作为操作站。
在大学和科研机构,越来越多的人开始从事监控组态软件的相关技术研究
从国内自动化行业学术期刊来看,以组态软件及与其密切相关的新技术为核心的研究课题呈上升趋势,众多研究人员的存在,是组态软件及创新的重要活跃因素,也一定能够积累很多技术成果。无论是技术成果还是研究人员,都会遵循金字塔的规律,由基础向高端形成过渡。这些研究人员和他们的研究成果为监控组态软件厂商开发新产品提供了有益的经验借鉴,并开拓他们的思路。
基于Linux 的及相关技术正在迅速发展之中,很多厂商都相继推出成熟的商品,对组态软件业的格局将产生深远的影响。
7.2.2 、定制化
从软件规模上看,大多数监控组态软件的代码规模超过100万行,已经不属于小型软件的范畴了。从其功能来看,数据的加工与处理、、统计分析等功能越来越强。
监控组态软件作为通用软件平台,具有很大的使用灵活性。但实际上很多用户需要“傻瓜”式的应用软件,即需要很少的定制工作量即可完成工程应用。为了既照顾“通用”又兼顾“专用”,拓展了大量的组件,用于完成特定的功能,如批次管理、事故追忆、温控曲线、油井示功图组件、协议转发组件、ODBCRouter、ADO曲线、专家报表、、事件管理、GPRS透明传输组件等。
7.2.3纵向:功能向上、向下延伸
组态软件处于的中间位置,向上、向下均具有比较完整的接口,因此对上、下应用系统的渗透能力也是组态软件的一种本能,具体表现为:
其管理功能日渐强大,在及其管理系统的配合下,具有部分MIS、MES或调度功能。尤以报警管理与检索、历史数据检索、操作日志管理、复杂报表等功能较为常见。
日益具备网络管理(或节点管理)功能:在安装有同一种组态软件的不同节点上,在设定完地址或计算机名称后,互相间能够自动访问对方的数据库。组态软件的这一功能,与OPC规范以及IEC61850规约、BACNet等的功能类似,反映出其网络管理能力日趋完善的发展趋势。
软PLC、嵌入式控制等功能:除组态软件直接配备软PLC组件外,软PLC组件还作为单独产品与硬件一起配套销售,构成PAC控制器。这类软PLC组件一般都可运行于嵌入式。
OPC服务软件:OPC标准简化了不同工业自动化设备之间的互联通讯,无论在国际上还是国外,都已成为广泛认可的互联标准。而组态软件同时具备OPC Server和OPC Client功能,如果将组态软件丰富的根据用户需要打包为OPCServe单独销售,则既丰富了软件产品种类又满足了用户的这方面需求,加拿大的Matrikon公司即以开发、销售各种OPCServer软件为主要业务,已经成为该领域的领导者。厂商拥有大量的设备驱动程序,因此开展OPCSever软件的定制开发具有得天独厚的优势。
工业:它是一种特殊的Gateway,属工业自动化领域的数据链产品。OPC标准适合计算机与工业I/O设备或之间的,而工业通信协议网关适合在不同的工业I/O设备之间、计算机与I/O设备之间需要进行网段隔离、无人值守、数据保密性强等应用场合的协议转换。市场上有专门从事工业通讯协议网关产品开发、销售的厂商,如Woodhead、prolinx等,但是组态软件厂商将其丰富的I/O扩展一个协议转发模块就变成了通讯网关,开发工作的风险和成本极小。Multi_OPCServer和通讯网关pFieldComm都是力控组态软件的衍生产品。
7.2.4横向:监控、管理范围及应用领域扩大
只要同时涉及实时数据通讯(无论是双向还是单向)、实时动态图形界面显示、必要的数据处理、及显示,就存在对组态软件的潜在需求。
除了大家熟知的工业自动化领域,近几年以下领域已经成为的新增长点:
设备管理或资产管理(PAM,Plant Asset Management)。此类软件的代表是艾默生公司的设备管理软件AMS。据ARC机构预测,到2009年全球PAM的业务量将达到19亿美元。PAM所包含的范围很广,其共同点是实时采集设备的运行状态,累积设备的各种参数(如运行时间、检修次数、等),及时发现设备隐患、预测设备寿命,提供设备检修建议,对设备进行实时综合诊断。
针对过程控制和自动化控制,美国ICONICS公司推出了注重设备故障检测和诊断的分析管理软件Facility AnalytiX,Facility AnalytiX&是一个带有预测功能的楼宇自动化解决方案,它以ICONICS先进的故障检测和诊断(FDD)引擎作为核心。它的内部算法会权衡各种故障可能性,并据此建议管理者,操作人员和维修工采取措施以防设备故障发生或者产生能源浪费。当设备发生故障时,先进的软件技术会自动提供一个可能故障原因的分类列表,这样就可以减少停机时间并降低故障诊断和故障恢复的成本。目前已经在美国电力和园区级楼宇项目得到广泛的应用。[4]
先进控制或优化。在工业自动化系统获得普及以后,为提高控制质量和控制精度,很多用户开始引进先进控制或优化控制系统。这些系统包括自适应控制、(多变量)预估控制、无模型控制器、、智能控制(专家系统、模糊控制、神经网络等)、其他依据新控制理论而编写的控制软件等。这些控制软件的常项是控制算法,使用主要解决控制软件的人机界面、与控制设备的实时数据通讯等问题。
工业仿真系统。为用户操作提供了与实物几乎相同的环境。仿真软件不但节省了巨大的培训成本开销,还提供了实物系统所不具备的智能特性。仿真系统的开发商专长于仿真模块的算法,在实时动态图形显示、实时数据通讯方面不一定有优势,力控®监控组态软件与仿真软件间通过高速数据接口联为一体,在教学、科研仿真应用中应用越来越广泛。
电网系统信息化建设。电力自动化是监控组态软件的一个重要应用领域,电力是国家的基础行业,其信息化建设是多层次的,由此决定了对组态软件的多层次需求。
:物业管理的主要需求是能源管理(节能)和安全管理,这一管理模式要求建筑物智能设备必须联网,首先有效地解决信息孤岛问题,减少人力消耗,提高应急反应速度和设备预期寿命,智能建筑行业在能源计量、变配电、安防&;门禁、消防系统系统联入IBMS服务器方面需求旺盛。
公共安全监控与管理:公共安全的隐患可造成突发事件应急失当,容易造成城市公共设施瘫痪、人员群死群伤等恶性灾难。公共安全监控包括:
人防(车站、广场)等市政工程有毒气体浓度监控及火灾报警。
:包括水位、雨量、闸位、大坝的实时监控。
重大建筑物(如桥梁等)健康状态监控:及时发现隐患,预报事故的发生。
:在电信、铁路、银行、证券、海关等行业以及国家重要的机关部门,计算机服务器的正常工作是业务和行政正常进行的必要条件,因此存放计算机服务器的机房重地已经成为监控的重点,监控的内容包括:UPS工作参数及状态、电池组的工作参数及状态、空调机组的运行状态及参数、漏水监测、发电机组监测、环境温湿度监测、环境浓度监测、门禁系统监测等。
城市危险源实时监测:对存放危险源的场所、危险源行踪的监测。避免放射性物质和剧毒物质失控地流通。
国土资源立体污染监控:对土壤、大气中与农业生产有关的污染物含量进行实时监测,建立立体式实时监测网络。
城市管网系统实时监控及调度:包括供水管网、燃气管网、供热管网等的监控。
组态软件相关情况
组态软件已经成为工业自动化系统的必要组成部分,即“”或“基本元件”,因此吸引了大型自动化公司纷纷投资开发自有知识产权的组态软件,以期依靠强大的市场产生大批量的销售,从中获取利润。
目前在国内外市场占有率较高的分别是GE Fanuc的iFix、Wonderware的Intouch、西门子WinCC、Citech等。中国大陆厂商以力控、亚控等为主,除此外尚有5-10个厂商从事监控组态软件业务。
在国内市场上,高端市场仍被国外产品垄断。国内产品已经开始抢占一些高端市场,并且所占比例在逐渐增长。
⑴ 组态软件产品本身的变化
作为通用型,组态软件在自动化系统中始终处于“承上启下”的地位。用户在涉及工业信息化的项目中,如果涉及到实时,首先会考虑试用组态软件。正因如此,组态软件几乎应用于所有的工业信息化项目当中。应用的多样性,给组态软件的性能指标、使用方式、都提出了很多新的要求,也存在一些挑战。这些需求对组态软件系统结构带来的冲击是巨大的,对组态软件的发展起到关键的促进作用。
功能变迁:仍以人机界面为主,数据采集、历史数据库、报警管理、操作日志管理、权限管理、转发成为其基础功能;功能组件呈分化、、功能细分的发展趋势,以适应不同行业、不同用户层次的多方面需求。
新技术的采用:组态软件的IT化趋势明显,大量的最新计算技术、、多媒体技术被用来提高其性能,扩充其功能。
注重效率:实际上,有的“组态”工作非常繁琐,用户希望通过模板快速生成自己的项目应用。图形模板、数据库模板、设备模板可以让用户以“复制”方式快速生成。
组态软件注重数据处理能力和数据吞吐能力的提高:组态软件除了常规的实时数据通讯、人机界面功能外,1万点以上的实时数据历史存储与检索、100个以上C/S或B/S客户端对历史数据库系统的并发访问,对组态软件的性能都是严峻的考验。随着应用深度的提高,这种要求会变得越来越普遍。
与控制系统硬件捆绑:组态软件与自动控制设备实现无缝集成,为硬件“量身定做”。这表明组态软件的渗透能力逐渐加强,自动化系统从来就离不开软件的支持,而利于硬件产品的销售,也利于厂商控制销售价格。
⑵组态软件其他应用环境的变化
造成组态软件需求增长的另外一个原因是,传感器、数据采集装置、控制器的智能化程度越来越高,实时数据浏览和管理的需求日益高涨,有的用户甚至要求在自己的办公室里监督定货的制造过程。
类似OPC这样的组织的出现,以及、尤其是的快速发展,大大简化了异种互连、开发I/O软件的工作量。I/O驱动软件也逐渐会朝标准化的方向发展。
通过近十年的发展,以力控科技等为代表的国内,在技术、市场、服务方面已趋于成熟,形成了比较雄厚的市场和技术积累,具备了与国外对手抗衡的本钱。
新技术的出现,会淘汰一批墨守成规、不思进取的厂商。那些以用户需求为为中心、勇于创新,采用新技术不断满足用户日益增长的潜在需求的厂商会逐渐在市场上取得主动,成为组态软件及相关工业IT产品市场的主导者。
发展潜力:虽然组态软件的市场潜力巨大,但是要想得到这个市场却并非容易。一方面,用户对组态软件的要求越来越高,用户的应用水平也在同步提高,相应地对软件的品质要求也越来越高;另一方面,组态软件厂商应该前瞻性地研发具有潜在需求的新功能、新产品。因此市场巨大并不代表所有从事组态软件开发的厂商都有均等的机会,机会永远属于少数优秀厂商。
a 为适应新需求未来的分布式体系结构
前面已经介绍,的规模都在100万行以上,这样庞大的软件系统在结构设计上必须采用分布式结构。并不是监控组态软件的专利,目前很多大型软件系统都是分布式系统。
在组态软件中,重新提起“分布式”这个老话题是必要的,因为规模大于5000点的应用几乎离不开的需求。还需要强调,不是因为组态软件缺少分布式结构的产品,而是缺少真正经得起分布式应用考验的产品。
b 目前国内产业发展中存在的问题
软件是自动化系统的核心与灵魂,组态软件又具有很高的渗透能力和产业关联度。不管从横向还是纵向看,一个自动化系统中,组态软件日益渗透到每个角落,占据越来越多的份额。组态软件越来越多地体现着自动化系统的价值。
虽然软件是自动化系统的核心与灵魂,但是组态软件还远未承担起这一角色。组态软件的内涵和外延在不断变化,其在自动化系统中所扮演的角色会逐渐接近这一标准。
所以,在自动化系统中国内厂商承载着民族工业自动化产业的未来希望与核心竞争力。监控组态软件厂商要想承担起这样的重任,必须在上图所示各个层次的软件上拥有自己的核心竞争能力,确立在市场上的足够发言权和主动地位。中国的为我们树立了榜样,只要在后续技术创新、延长软件产品线上能够满足用户日益增长的各种需求,并保持原创性创新的长盛不衰,中国的工业自动化软件产业也一定会创造出工业IT界的华为奇迹。
c 平台化,模块化的软件技术
平台化,模块化类似于硬件技术的总线技术和PLC模块,他将软件的结构模式进行固化,让开发者象使用配置硬件一样方便的进行软件的配置,模块化的结构可以做到软件的轻量化,用户在购买和安装的时候可以进行选择,让我们实施自动化工程和攒机一样方便,平台类似于电脑的主板,功能模块类似于显卡,声卡。这种软件模式正在被越来越多的组态软件厂商所采用。如组态王,GENESIS 64.
.百度文库[引用日期]
曹辉 马栋萍 王暄 耿瑞芳.组态软件技术及应用:电子工业出版社,2010年8月:4-4
.电气自动化技术网.[引用日期]
.美国ICONICS公司. [引用日期]

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