重识工控编程核心技术架构走向 (工控机编程入门)

重识工控编程核心技术架构走向：工控机编程入门

一、引言

随着工业自动化的不断发展，工控编程作为其核心组成部分，日益受到关注。
越来越多的工程师、技术人员和学生纷纷投身于工控编程的学习与研究。
本文将带领读者重新认识工控编程的核心技术架构走向，为初学者提供入门指导，帮助大家更好地掌握工控机编程。

二、工控编程概述

工控编程，即工业控制编程，是指为工业控制设备、系统编写控制程序的过程。
其目的是实现工业设备的自动化、智能化控制，提高生产效率和产品质量。
工控编程涉及的领域广泛，包括传感器技术、嵌入式系统、PLC（可编程逻辑控制器）编程、人机界面（HMI）设计等。

三、核心技术架构

1. 传感器技术

传感器是工业控制系统中的“感觉器官”，负责采集现场环境参数和设备状态信息。
在工控编程中，需要了解各种传感器的原理、性能和使用方法，如压力传感器、温度传感器、光电传感器等。
掌握如何将这些传感器信息传输到控制系统中，是实现精准控制的前提。

2. 嵌入式系统

嵌入式系统是现代工业设备中的核心组成部分，包括单片机、DSP（数字信号处理器）、ARM等。
在工控编程中，需要熟悉嵌入式系统的基本原理、开发环境和编程方法。
掌握C/C++等编程语言在嵌入式系统中的应用，是实现工业设备智能化控制的关键。

3. PLC编程

PLC（可编程逻辑控制器）是工业控制系统中应用最广泛的设备之一。
在工控编程中，掌握PLC的工作原理、编程语言（如梯形图、指令表等）和编程方法是非常重要的。
还需要了解PLC与上位机（如PC、触摸屏等）的通信协议，实现设备间的数据交换和控制。

4. 人机界面（HMI）设计

HMI是工业设备与操作人员之间的桥梁，负责实现设备的可视化操作和监控。
在工控编程中，需要掌握HMI的设计原则、开发软件和界面设计技巧。
了解如何根据实际需求设计简洁、直观的操作界面，提高操作人员的效率和设备的安全性。

5. 实时操作系统（RTOS）

实时操作系统在工业控制系统中起着关键作用，负责管理和调度系统资源，保证系统的实时性和稳定性。
在工控编程中，需要了解RTOS的基本原理、性能要求和常用系统（如VxWorks、RT-Thread等）。
掌握如何在嵌入式系统中应用RTOS，提高系统的实时响应能力和可靠性。

四、技术发展趋势

1. 智能化

随着人工智能技术的不断发展，未来工控编程将越来越智能化。
通过引入机器学习、深度学习等人工智能技术，实现工业设备的自适应控制、智能诊断和预测维护等功能。

2. 物联网化

物联网技术的引入，使得工业设备能够与其他设备、系统实现互联互通。
通过收集和分析设备数据，实现远程监控、设备间的协同控制和智能优化等功能。

3. 云计算化

云计算技术的应用，使得工业控制系统能够实现数据集中处理、存储和管理。
通过云计算技术，实现对海量数据的分析和挖掘，提高生产效率和产品质量。

五、入门指导

1. 学习基础知识：首先学习计算机原理、数字电路、模拟电路等基础知识，为学习工控编程打下基础。
2. 选择编程语言：掌握C/C++等编程语言，为嵌入式系统开发和PLC编程打下基础。
3. 实践操作：通过实际项目或模拟软件，进行实践操作，加深对理论知识的理解。
4. 关注技术动态：关注工业自动化领域的最新技术动态，了解技术发展趋势和方向。

六、结语

本文简要介绍了工控编程的核心技术架构走向，包括传感器技术、嵌入式系统、PLC编程、HMI设计和RTOS等方面。
希望本文能为初学者提供入门指导，帮助大家更好地掌握工控机编程。
随着技术的不断发展，我们需要不断学习和探索新技术，为工业自动化领域的发展做出贡献。

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第1章 计算机系统简介1.1 计算机的发展与分类1.1.1 计算机的发展计算工具的演化经历了由简单到复杂、从低级到高级的不同阶段，例如从“结绳记事”中的绳结到算筹、算盘计算尺、机械计算机等。 它们在不同的历史时期发挥了各自的历史作用，同时也孕育了电子计算机的雏形和设计思路。 1946年2月14日，由美国军方定制的世界上第一台电子计算机“电子数字积分计算机”（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美国宾夕法尼亚大学问世了。 ENIAC是美国奥伯丁武器试验场为了满足计算弹道需要而研制成的。 这台计算器使用了支电子管，大小为80英尺×8英尺，重达28t（吨），功耗为170kW，其运算速度为每秒5000次的加法运算，造价为美元。 ENIAC的问世具有划时代的意义，表明电子计算机时代的到来。 在以后60多年里，计算机技术以惊人的速度发展，没有任何一门技术的性能价格比能在30年内增长6个数量级。 1.第1代计算机：电子管数字计算机（1946—1958年）硬件方面，逻辑元件采用真空电子管，主存储器采用汞延迟线、阴极射线示波管静电存储器、磁鼓、磁芯；外存储器采用磁带。 软件方面采用机器语言、汇编语言。 应用领域以军事和科学计算为主。 特点是体积大、功耗高、可靠性差。 速度慢（一般为每秒数千次至数万次）、价格昂贵，但为以后的计算机发展奠定了基础。 2.第2代计算机：晶体管数字计算机（1958—1964年）硬件方面，逻辑元件采用晶体管，主存储器采用磁芯，外存储器采用磁盘。 软件方面出现了以批处理为主的操作系统、高级语言及其编译程序。 应用领域以科学计算和事务处理为主，并开始进入工业控制领域。 特点是体积缩小、能耗降低、可靠性提高、运算速度提高（一般为每秒数10万次，可高达300万次）、性能比第1代计算机有很大的提高。 3.第3代计算机：集成电路数字计算机（1964—1970年）硬件方面，逻辑元件采用中、小规模集成电路（MSI、SSI），主存储器仍采用磁芯。 软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化程序设计方法。 特点是速度更快（一般为每秒数百万次至数千万次），而且可靠性有了显著提高，价格进一步下降，产品走向了通用化、系列化和标准化。 应用领域开始进入文字处理和图形图像处理领域。 4.第4代计算机：大规模集成电路计算机（1970年至今）硬件方面，逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路（LSI和VLSI）。 软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。 特点是1971年世界上第一台微处理器在美国硅谷诞生，开创了微型计算机的新时代。 应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向家庭。 1.1.2 新型的计算机1.1.3 计算机的分类 （1）服务器（Server）专指某些高性能计算机，能通过网络，对外提供服务。 相对于普通电脑来说，稳定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通电脑有所不同。 服务器是网络的节点，存储、处理网络上80%的数据、信息，在网络中起到举足轻重的作用。 它们是为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，其高性能主要表现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。 服务器的构成与普通电脑类似，也有处理器、硬盘、内存、系统总线等，但因为它是针对具体的网络应用特别制定的，因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。 服务器主要有网络服务器（DNS、DHCP）、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器、邮件服务器、文件服务器等。 （2）工作站（Workstation）是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。 工作站最突出的特点是具有很强的图形交换能力，因此在图形图像领域特别是计算机辅助设计领域得到了迅速应用。 典型产品有美国Sun公司的Sun系列工作站。 无盘工作站是指无软盘、无硬盘、无光驱连入局域网的计算机。 在网络系统中，把工作站端使用的操作系统和应用软件被全部放在服务器上，系统管理员只要完成服务器上的管理和维护，软件的升级和安装也只需要配置一次后，则整个网络中的所有计算机就都可以使用新软件。 所以无盘工作站具有节省费用、系统的安全性高、易管理性和易维护性等优点，这对网络管理员来说具有很大的吸引力。 无盘工作站的工作原理是由网卡的启动芯片（Boot ROM）以不同的形式向服务器发出启动请求号，服务器收到后，根据不同的机制，向工作站发送启动数据，工作站下载完启动数据后，系统控制权由Boot ROM转到内存中的某些特定区域，并引导操作系统。 根据不同的启动机制，比较常用无盘工作站可分为RPL 和PXE。 RPL 为Remote Initial Program Load 的缩写，此技术常用于Windows95 中。 PXE 是RPL 的升级品，它是Preboot Execution Environment的缩写。 两者不同之处在于RPL 是静态路由，而PXE 是动态路由，其通信协议采用TCP/IP，实现了与Internet 连接高效而可靠，它常用于Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP 中 。 （3）集线器集线器（HUB）是一种共享介质的网络设备，它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网，HUB 本身不能识别目的地址。 集线器上的所有端口争用一个共享信道的带宽，因此随着网络节点数量的增加，数据传输量的增大，每节点的可用带宽将随之减少。 另外，集线器采用广播的形式传输数据，即向所有端口传送数据。 如当同一局域网内的A 主机给B 主机传输数据时，数据包在以HUB 为架构的网络上是以广播方式传输的，对网络上所有节点同时发送同一信息，然后再由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。 其实接收数据的一般来说只有一个终端节点，而对所有节点都发送，在这种方式下，很容易造成网络堵塞，而且绝大部分数据流量是无效的，这样就造成整个网络数据传输效率相当低。 另一方面由于所发送的数据包每个节点都能侦听到，容易给网络带来一些不安全隐患。 （4）交换机交换机（Switch）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。 广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它是集线器的升级换代产品，外观上与集线器非常相似，其作用与集线器大体相同。 但是两者在性能上有区别：集线器采用的是共享带宽的工作方式，而交换机采用的是独享带宽方式。 即交换机上的所有端口均有独享的信道带宽，以保证每个端口上数据的快速有效传输，交换机为用户提供的是独占的、点对点的连接，数据包只被发送到目的端口，而不会向所有端口发送，其它节点很难侦听到所发送的信息，这样在机器很多或数据量很大时，不容易造成网络堵塞，也确保了数据传输安全，同时大大的提高了传输效率，两者的差别就比较明显了。 （5）路由器路由器（Router）是一种负责寻径的网络设备，它在互联网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信。 路由器用于连接多个逻辑上分开的网络，为用户提供最佳的通信路径，路由器利用路由表为数据传输选择路径，路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单，路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径，路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径。 路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，所以路由器与交换机也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。 路由器主要克服了交换机不能向路由转发数据包的不足。 交换机、路由器是一台特殊的网络计算机，它的硬件基础CPU、存储器和接口，软件基础是网络互联操作系统IOS。 交换机、路由器和PC机一样，有中央处理单元CPU，而且不同的交换机、路由器，其CPU一般也不相同，CPU是交换机、路由器的处理中心。 内存是交换机、路由器存储信息和数据的地方，CISCO交换机、路由器有以下几种内存组件：ROM（Read Only Memory）存储交换机、路由器加电自检（POST：Power-On Self-Test）、启动程序（Bootstrap Program）和部分或全部的IOS。 交换机、路由器中的ROM是可擦写的，所以IOS是可以升级的。 RAM（Random Access Memory）与PC机上的随机存储器相似，提供临时信息的存储，同时保存着当前的路由表和配置信息。 NVRAM（Nonvolatile Random Access Memory）存储交换机、路由器的启动配置文件。 NVRAM是可擦写的，可将交换机、路由器的配置信息拷贝到NVRAM中。 FLASH闪存，是可擦写的，也可编程，用于存储CISCO IOS的其它版本，用于对交换机、路由器的IOS进行升级。 接口用作将交换机、路由器连接到网络，可以分为局域网接口和广域网接口两种。 由于交换机、路由器型号的不同，接口数目和类型也不尽一样。 常见的接口主要有以下几种：高速同步串口，可连接DDN，帧中继（Frame Relay），X.25，PSTN（模拟电话线路）。 同步/异步串口，可用软件将端口设置为同步工作方式。 AUI端口，即粗缆口。 一般需要外接转换器（AUI-RJ45），连接10/100Base-T以太网络。 ISDN端口，可以连接ISDN网络（2B+D），可作为局域网接入Internet 之用。 AUX端口，该端口为异步端口，主要用于远程配置，也可用于拔号备份，可与MODEM连接。 支持硬件流控制（Hardware Flow Control）。 Console端口，该端口为异步端口，主要连接终端或运行终端仿真程序的计算机，在本地配置交换机、路由器。 不支持硬件流控制。 是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的计算机系统总称。 简称工控机。 它由计算机和过程输入输出（I/O）通过两大部分组成。 计算机是由主机、输入输出设备和外部磁盘机、磁带机等组成。 在计算机外部又增加一部分过程输入/输出通道，用来完成工业生产过程的检测数据送入计算机进行处理；另一方面将计算机要行使对生产过程控制的命令、信息转换成工业控制对象的控制变量的信号，再送往工业控制对象的控制器去。 由控制器行使对生产设备运行控制。 工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。 1、IPC即基于PC总线的工业电脑。 据2000年IDC统计PC机已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电恼热的基础。 其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如CPU卡、I/O卡等。 并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC（Electro Magnetic Compatibility）技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。 IPC有以下特点：可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR（Mean Time to Repair）一般为10万小时以上。 实时性，工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节（看门狗功能这是普通PC所不具有的），遇险自复位，保证系统的正常运行。 扩充性，工业PC由于采用底板+CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。 兼容性，能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。 2、可编程序控制器（PLC）PLC英文全称ProgrammableLogicController，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 可编程控制系统（ProgrammableLogicController）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。 它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。 可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。 随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。 由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。 3、分散型控制系统（DCS）是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的分散控制系统系列产品，可以构成各种独立的控制系统、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统（SCADA），能满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。 系统的模块化设计、合理的软硬件功能配置和易于扩展的能力，能广泛用于各种大、中、小型电站的分散型控制、发电厂自动化系统的改造以及钢铁、石化、造纸、水泥等工业生产过程控制。 4、现场总线系统（FCS）是全数字串行、双向通信系统。 系统内测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和控制。 在工厂网络的分级中，它既作为过程控制（如PLC，LC等）和应用智能仪表（如变频器、阀门、条码阅读器等）的局部网，又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能。 由于其广阔的应用前景，众多国外有实力的厂家竞相投入力量，进行产品开发。 国际上已知的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场总线有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。 5、数控系统（CNC）现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为计算机数控，简称CNC系统。 数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品；其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。 1.2 计算机的特点与应用1.2.1 计算机的特点1.2.2 计算机的应用1.3 信息技术概述1.3.1 信息技术的基础知识1.3.2 信息技术的内容1.3.3 信息时代的计算机文化1.4 怎样学习计算机技术第2章 计算机数据的存取与处理2.1 计算机的硬件与软件2.1.1 计算机硬件系统的组成2.1.2 微型计算机的主要配置2.1.3 微型计算机常用的外部设备2.1.4 微型计算机的性能参数2.2 计算机软件2.2.1 系统软件系统软件是指控制和协调计算机及外部设备,支持应用软件开发和运行的系统，是无需用户干预的各种程序的集合，主要功能是调度，监控和维护计算机系统；负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。 系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机当作一个整体而不需要顾及到底层每个硬件是如何工作的。 2.2.2 应用软件应用软件（application software）是用户可以使用的各种程序设计语言，以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。 应用软件包是利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合，供多用户使用。 计算机软件分为系统软件和应用软件两大类。 应用软件是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的那部分软件。 它可以拓宽计算机系统的应用领域，放大硬件的功能。 应用软件（application software）是用户可以使用的各种程序设计语言，以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。 应用软件包是利用计算机解决某类问题而设计的程序的集合，供多用户使用。 计算机软件分为系统软件和应用软件两大类。 应用软件是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的那部分软件。 它可以拓宽计算机系统的应用领域，放大硬件的功能。 PowerDVD XP、realplayer、WindowsMediaPlayer、暴风影音(MyMPC)、千千静听媒体编辑器：会声会影、声音处理软件cool2.1、视频解码器ffdshow媒体格式转换器：Moyea FLV to Video Converter Pro（FLV转换器）、Total Video Converter（最全的，包括视频可以转为格式）、WinAVI Video Converter、WinMPG Video Convert、WinMPG IPod Convert、Real media editor（rmvb编辑）、格式化工厂图象浏览工具：ACDSee截图工具：epsnap、HyperSnap图象/动画编辑工具：Flash、Adobe Photoshop CS2、GIF Movie Gear（动态图片处理工具）、picasa、光影魔术手通信工具：、MSN、ipmsg（飞鸽传书，局域网传输工具）、网络hi，飞信编程/程序开发软件：Java：JDK、JCreator Pro (Java IDE工具)、eclipse、JDoc汇编：VisualASM、Masm for Windows集成实验环境、RadASMMicrosoft Visual Studio 2005、sql2005私服网页开发系统(代码大全)、网页开发系统翻译软件：金山词霸PowerWord、MagicWin（多语种中文系统）、systran防火墙和杀毒软件：McAFee(卖咖啡)、ZoneAlarm pro、金山毒霸、卡巴斯基、江民、瑞星、诺顿360安全卫士阅读器：CajViewer、Adobe Reader、PdfFactory Pro（可安装虚拟打印机，可以自己制作PDF文件）输入法（有很多版本）：紫光输入法、智能ABC、五笔 拼音、网络网络电视：powerplayer、pplive、ppmate、PPNtv、ppstream、Live、uusee系统优化/保护工具：Windows清理助手arswp、Windows优化大师、超级兔子、奇虎360安全卫士、数据恢复文件EasyRecovery Pro、影子系统、硬件检测工具everest、MaxDOS（DOS系统）、GHOST下载软件：Thunder、WebThunder、bitcomet、eMule、flashget其它：WINRAR　压缩软件DAEMON Tools　虚拟光驱mathtype　在编辑Word文档时可输入众多数学符号UltraEdit　文本编辑器GoogleEarthWin　可以观看全地球ChmDecompiler　Chm电子书批量反编译器PeanutHull　花生壳客户端，用来开网站2.2.3 程序设计语言2.2.4 软件版权保护2.3 计算机中数据的表示2.3.1 计算机中进位计数制2.3.2 机器数2.3.3 非数值信息的表示2.4 多媒体技术2.4.1 多媒体技术的概念2.4.2 多媒体信息处理2.4.3 多媒体计算机2.5 计算机信息安全2.5.1 计算机病毒2.5.2 计算机信息安全2.5.3 网络安全第3章 用户界面与操作系统3.1 Windows的基础知识3.1.1 操作系统的主要作用3.1.2 Windows7的主要版本3.1.3 Windows7的主要特点3.2 Windows7的基本操作3.2.1 桌面及其基本操作3.2.2 程序及其基本操作3.2.3 窗口及其基本操作3.2.4 对话框及其基本操作3.2.5 计算机管理3.2.6 附件程序3.3 系统资源管理3.3.1 Windows7文件系统3.3.2 文件与文件夹管理3.3.3 磁盘管理3.3.4 用户管理3.4 系统环境设置3.4.1 控制面板3.4.2 定制桌面3.4.3 日期、时间、语言与区域设置……第4章 网络与数据通信第5章 文字处理第6章 电子表格处理第7章 展示文稿处理第8章 信息系统基础第9章 计算机的科学应用参考文献

14. 微型计算机分为哪几类？

分类：网络计算机、工业控制计算、机个人计算机、嵌入式计算机一、网络计算机（1）服务器（Server）专指某些高性能计算机，能通过网络，对外提供服务。 相对于普通电脑来说，稳定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通电脑有所不同。 服务器服务器是网络的节点，存储、处理网络上80%的数据、信息，在网络中起到举足轻重的作用。 它们是为客户端计算机提供各种服务的高性能的计算机，其高性能主要表现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。 服务器的构成与普通电脑类似，也有处理器、硬盘、内存、系统总线等，但因为它是针对具体的网络应用特别制定的，因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。 服务器主要有网络服务器（DNS、DHCP）、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器、邮件服务器、文件服务器等。 （2）工作站（Workstation）是一种以个人计算机和分布式网络计算为基础，主要面向专业应用领域，具备强大的数据运算与图形、图像处理能力，为满足工程设计、动画制作、科学研究、软件开发、金融管理、信息服务、模拟仿真等专业领域而设计开发的高性能计算机。 它属于一种高档的电脑，一般拥有较大屏幕显示器和大容量的内存和硬盘，也拥有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。 无盘工作站是指无软盘、无硬盘、无光驱连入局域网的计算机。 在网络系统中，把工作站端使用的操作系统和应用软件被全部放在服务器上，系统管理员只要完成服务器上的管理和维护，软件的升级和安装也只需要配置一次后，则整个网络中的所有计算机就都可以使用新软件。 所以无盘工作站具有节省费用、系统的安全性高、易管理性和易维护性等优点，这对网络管理员来说具有很大的吸引力。 无盘工作站的工作原理是由网卡的启动芯片（Boot ROM）以不同的形式向服务器发出启动请求号，服务器收到后，根据不同的机制，向工作站发送启动数据，工作站下载完启动数据后，系统控制权由Boot ROM转到内存中的某些特定区域，并引导操作系统。 根据不同的启动机制，目前比较常用无盘工作站可分为RPL 和PXE。 RPL 为Remote Initial Program Load 的缩写，此技术常用于Windows95 中。 PXE 是RPL 的升级品，它是Preboot Execution Environment的缩写。 两者不同之处在于RPL 是静态路由，而PXE 是动态路由，其通信协议采用TCP/IP，实现了与Internet 连接高效而可靠，它常用于Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP 中。 （3）集线器集线器（HUB）是一种共享介质的网络设备，它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网，HUB 本身不能识别目的地址。 集线器上的所有端口争用一个共享信道的带宽，因此随着网络节点数量的增加，数据传输量的增大，每节点的可用带宽将随之减少。 另外，集线器采用广播的形式传输数据，即向所有端口传送数据。 如当同一局域网内的A 主机给B 主机传输数据时，数据包在以HUB 为架构的网络上是以广播方式传输的，对网络上所有节点同时发送同一信息，然后再由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。 其实接收数据的一般来说只有一个终端节点，而现在对所有节点都发送，在这种方式下，很容易造成网络堵塞，而且绝大部分数据流量是无效的，这样就造成整个网络数据传输效率相当低。 另一方面由于所发送的数据包每个节点都能侦听到，容易给网络带来一些不安全隐患。 （4）交换机交换机交换机（Switch）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。 广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它是集线器的升级换代产品，外观上与集线器非常相似，其作用与集线器大体相同。 但是两者在性能上有区别：集线器采用的是共享带宽的工作方式，而交换机采用的是独享带宽方式。 即交换机上的所有端口均有独享的信道带宽，以保证每个端口上数据的快速有效传输，交换机为用户提供的是独占的、点对点的连接，数据包只被发送到目的端口，而不会向所有端口发送，其它节点很难侦听到所发送的信息，这样在机器很多或数据量很大时，不容易造成网络堵塞，也确保了数据传输安全，同时大大的提高了传输效率，两者的差别就比较明显了。 （5）路由器路由器无线路由器（Router）是一种负责寻径的网络设备，它在互联网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信。 路由器用于连接多个逻辑上分开的网络，为用户提供最佳的通信路径，路由器利用路由表为数据传输选择路径，路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单，路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径，路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径。 路由器是产生于交换机之后，就像交换机产生于集线器之后，所以路由器与交换机也有一定联系，并不是完全独立的两种设备。 路由器主要克服了交换机不能向路由转发数据包的不足。 交换机、路由器是一台特殊的网络计算机，它的硬件基础CPU、存储器和接口，软件基础是网络互联操作系统IOS。 交换机、路由器和PC机一样，有中央处理单元CPU，而且不同的交换机、路由器，其CPU一般也不相同，CPU是交换机、路由器的处理中心。 内存是交换机、路由器存储信息和数据的地方，CISCO交换机、路由器有以下几种内存组件：ROM（Read Only Memory）存储交换机、路由器加电自检（POST：Power-On Self-Test）、启动程序（Bootstrap Program）和部分或全部的IOS。 交换机、路由器中的ROM是可擦写的，所以IOS是可以升级的。 RAM（Random Access Memory）与PC机上的随机存储器相似，提供临时信息的存储，同时保存着当前的路由表和配置信息。 NVRAM(Nonvolatile Random Access Memory）存储交换机、路由器的启动配置文件。 NVRAM是可擦写的，可将交换机、路由器的配置信息拷贝到NVRAM中。 FLASH闪存，是可擦写的，也可编程，用于存储CISCO IOS的其它版本，用于对交换机、路由器的IOS进行升级。 接口用作将交换机、路由器连接到网络，可以分为局域网接口和广域网接口两种。 由于交换机、路由器型号的不同，接口数目和类型也不尽一样。 常见的接口主要有以下几种：高速同步串口，可连接DDN，帧中继（Frame Relay），X.25，PSTN（模拟电话线路）。 同步/异步串口，可用软件将端口设置为同步工作方式。 AUI端口，即粗缆口。 一般需要外接转换器（AUI-RJ45），连接10/100Base-T以太网络。 ISDN端口，可以连接ISDN网络（2B+D），可作为局域网接入Internet 之用。 AUX端口，该端口为异步端口，主要用于远程配置，也可用于拔号备份，可与MODEM连接。 支持硬件流控制（Hardware Flow Control）。 Console端口，该端口为异步端口，主要连接终端或运行终端仿真程序的计算机，在本地配置交换机、路由器。 不支持硬件流控制。 二、工业控制计算机是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的计算机系统总称。 简称控制机。 它由计算机和过程输入输出（I/O）通过两大部分组成。 计算机是由主机、输入输出设备和外部磁盘机、磁带机等组成。 在计算机外部又增加一部分过程输入/输出通道，用来完成工业生产过程的检测数据送入计算机进行处理；另一方面将计算机要行使对生产过程控制的命令、信息转换成工业控制对象的控制变量的信号，再送往工业控制对象的控制器去。 由控制器行使对生产设备运行控制。 目前工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、DCS（分散型控制系统）、FCS（现场总线系统）及CNC（数控系统）五种。 1、IPC即基于PC总线的工业电脑。 据2000年IDC统计目前PC机已占到通用计算机的95%以上，因其价格低、质量高、产量大、软/硬件资源丰富，已被广大的技术人员所熟悉和认可，这正是工业电恼热的基础。 其主要的组成部分为工业机箱、无源底板及可插入其上的各种板卡组成，如CPU卡、I/O卡等。 并采取全钢机壳、机卡压条过滤网，双正压风扇等设计及EMC（electromagneticcompatibility）技术以解决工业现场的电磁干扰、震动、灰尘、高/低温等问题。 IPC有以下特点：　可靠性：工业PC具有在粉尘、烟雾、高/低温、潮湿、震动、腐蚀和快速诊断和可维护性，其MTTR（MeanTimetoRepair）一般为5min，MTTF10万小时以上，而普通PC的MTTF仅为～小时。 实时性，工业PC对工业生产过程进行实时在线检测与控制，对工作状况的变化给予快速响应，及时进行采集和输出调节（看门狗功能这是普通PC所不具有的），遇险自复位，保证系统的正常运行。 扩充性，工业PC由于采用底板+CPU卡结构，因而具有很强的输入输出功能，最多可扩充20个板卡，能与工业现场的各种外设、板卡如与道控制器、视频监控系统、车辆检测仪等相连，以完成各种任务。 兼容性，能同时利用ISA与PCI及PICMG资源，并支持各种操作系统，多种语言汇编，多任务操作系统。 2、可编程序控制器（PLC）PLC英文全称ProgrammableLogicController，中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。 它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。 可编程控制器是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。 随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制，还具有了数据处理、通信、网络等功能。 由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，大大推进了机电一体化的进程。 3、分散型控制系统（DCS）是一种高性能、高质量、低成本、配置灵活的分散控制系统系列产品，可以构成各种独立的控制系统、分散控制系统DCS、监控和数据采集系统（SCADA），能满足各种工业领域对过程控制和信息管理的需求。 系统的模块化设计、合理的软硬件功能配置和易于扩展的能力，能广泛用于各种大、中、小型电站的分散型控制、发电厂自动化系统的改造以及钢铁、石化、造纸、水泥等工业生产过程控制。 4、现场总线系统（FCS）是全数字串行、双向通信系统。 系统内测量和控制设备如探头、激励器和控制器可相互连接、监测和控制。 在工厂网络的分级中，它既作为过程控制（如PLC，LC等）和应用智能仪表（如变频器、阀门、条码阅读器等）的局部网，又具有在网络上分布控制应用的内嵌功能。 由于其广阔的应用前景，众多国外有实力的厂家竞相投入力量，进行产品开发。 目前，国际上已知的现场总线类型有四十余种，比较典型的现场总线有：FF，Profibus，LONworks，CAN，HART，CC-LINK等。 5、数控系统（CNC）现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为计算机数控，简称CNC系统。 数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品；其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。 三、个人计算机1、台式机（Desktop）也叫桌面机，是一种独立相分离的计算机，完完全全跟其它部件无联系，相对于笔记本和上网本体积较大，主机、显示器等设备一般都是相对独立的，一般需要放置在电脑桌或者专门的工作台上。 因此命名为台式机。 为现在非常流行的微型计算机，多数人家里和公司用的机器都是台式机。 台式机的性能相对较笔记本电脑要强。 台式机具有如下特点：　散热性。 台式机具有笔记本计算机所无法比拟的优点。 台式机的机箱具有空间大、通风条件好的因素而一直被人们广泛使用。 扩展性。 台式机的机箱方便用户硬件升级，如光驱、硬盘。 如现在台式机箱的光驱驱动器插槽是4-5个，硬盘驱动器插槽是4-5个。 非常方便用户日后的硬件升级。 保护性。 台式机全方面保护硬件不受灰尘的侵害。 而且防水性就不错；在笔记本中这项发展不是很好。 明确性。 台式机机箱的开、关键重启键、USB、音频接口都在机箱前置面板中，方便用户的使用。 2、电脑一体机电脑一体机电脑一体机，是由一台显示器、一个电脑键盘和一个鼠标组成的电脑。 它的芯片、主板与显示器集成在一起，显示器就是一台电脑，因此只要将键盘和鼠标连接到显示器上，机器就能使用。 随着无线技术的发展，电脑一体机的键盘、鼠标与显示器可实现无线链接，机器只有一根电源线。 这就解决了一直为人诟病的台式机线缆多而杂的问题。 有的电脑一体机还具有电视接收、AV功能。 3、笔记本电脑（Notebook或Laptop）也称手提电脑或膝上型电脑，是一种小型、可携带的个人电脑，通常重1-3公斤。 它和台式机架构类似，但是提供了更好的便携性：包括液晶显示器、较小的何种、较轻的重量。 笔记本电脑除了键盘外，还提供了触控板（TouchPad）或触控点（Pointing Stick），提供了更好的定位和输入功能。 笔记本电脑可以大体上分为6类：商务型、时尚型、多媒体应用、上网型、学习型、特殊用途。 商务型笔记本电脑一般可以概括为移动性强、电池续航时间长、商务软件多；时尚型外观主要针对时尚女性；多媒体应用型笔记本电脑则有较强的图形、图像处理能力和多媒体的能力，尤其是播放能力，为享受型产品。 而且，多媒体笔记本电脑多拥有较为强劲的独立显卡和声卡（均支持高清），并有较大的屏幕。 上网本（Netbook）就是轻便和低配置的笔记本电脑，具备上网、收发邮件以及即时信息（IM）等功能，并可以实现流畅播放流媒体和音乐。 上网本比较强调便携性，多用于在出差、旅游甚至公共交通上的移动上网。 学习型机身设计为笔记本外形，采用标准电脑操作，全面整合学习机、电子辞典、复读机、学生电脑等多种机器功能。 特殊用途的笔记本电脑是服务于专业人士，可以在酷暑、严寒、低气压、战争等恶劣环境下使用的机型，有的较笨重，比如奥运会前期在“华硕珠峰大本营IT服务区”使用的华硕笔记本电脑。 4、掌上电脑（PDA）掌上电脑掌上电脑是一种运行在嵌入式操作系统和内嵌式应用软件之上的、小巧、轻便、易带、实用、价廉的手持式计算设备。 它无论在体积、功能和硬件配备方面都比笔记本电脑简单轻便，但在功能、容量、扩展性、处理速度、操作系统和显示性能方面又远远优于电子记事簿。 掌上电脑除了用来管理个人信息（如通讯录，计划等），而且还可以上网浏览页面，收发Email，甚至还可以当作手机来用外，还具有：录音机功能、英汉汉英词典功能、全球时钟对照功能、提醒功能、休闲娱乐功能、传真管理功能等等。 掌上电脑的电源通常采用普通的碱性电池或可充电锂电池。 掌上电脑的核心技术是嵌入式操作系统，各种产品之间的竞争也主要在此。 在掌上电脑基础上加上手机功能，就成了智能手机（Smartphone）。 智能手机除了具备手机的通话功能外，还具备了PDA分功能，特别是个人信息管理以及基于无线数据通信的浏览器和电子邮件功能。 智能手机为用户提供了足够的屏幕尺寸和带宽，既方便随身携带，又为软件运行和内容服务提供了广阔的舞台，很多增值业务可以就此展开，如股票、新闻、天气、交通、商品、应用程序下载、音乐图片下载等等。 5、平板电脑平板电脑平板电脑是一款无须翻盖、没有键盘、大小不等、形状各异，却功能完整的电脑。 其构成组件与笔记本电脑基本相同，但它是利用触笔在屏幕上书写，而不是使用键盘和鼠标输入，并且打破了笔记本电脑键盘与屏幕垂直的J 型设计模式。 它除了拥有笔记本电脑的所有功能外，还支持手写输入或语音输入，移动性和便携性更胜一筹。 平板电脑由比尔盖茨提出，至少应该是X86架构，从微软提出的平板电脑概念产品上看，平板电脑就是一款无须翻盖、没有键盘、小到足以放入女士手袋，但却功能完整的PC。 四、嵌入式计算机即嵌入式系统（ embedded systems) ，是一种以应用为中心、以微处理器为基础，软硬件可裁剪的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。 它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。 它是计算机市场中增长最快的领域，也是种类繁多，形态多种多样的计算机系统。 嵌入式系统几乎包括了生活中的所有电器设备，如掌上pda、计算器、电视机顶盒、手机、数字电视、多媒体播放器、汽车、微波炉、数字相机、家庭自动化系统、电梯、空调、安全系统、自动售货机、蜂窝式电话、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等。 嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，分成4类，即嵌入式微控制器（ Micro Contrller Unit ，MCU，俗称单片机）、嵌入式微处理器（ Micro Processor Unit ，MPU ）、嵌入式DSP 处理器（ Digital Signal Processor,DSP) 和嵌入式片上系统（ System on Chip，SOC）。 嵌入式微处理器一般具备4个特点：（1） 对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度；（2） 具有功能很强的存储区保护功能，这是由于嵌入式系统的软件结构已模块化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于软件诊断；（3） 可扩展的处理器结构，以能迅速地扩展出满足应用的高性能的嵌入式微处理器；（4） 嵌入式微处理器的功耗必须很低，尤其是用于便携式的无线及移动的计算和通信设备中靠电池供电的嵌入式系统更是如此，功耗只能为 mw 甚至μ w 级。

关于组态软件的设计与开发

1北京开运联合 2中兴通讯股份有限公司海信集团有限公司 UT斯达康通讯有限公司海尔集团公司神州数码(中国)有限公司浙江浙大网新科技股份有限公司熊猫电子集团有限公司浪潮集团有限公司东软集团有限公司北京北大方正集团微软(中国)有限公司朝华科技(集团)股份有限公司中国计算机软件与技术服务总公司清华同方股份有限公司上海贝尔阿尔卡特股份有限公司山东中创软件工程股份有限公司国际商业机器(中国)有限公司(IBM) 大唐电信科技股份有限公司(北京) 摩托罗拉(中国)电子有限公司

组态软件

组态软件，又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即 Supervisory Control and target=_blank>

互联网是个神奇的大网，组态软件和大数据开发和软件定制也是一种模式，这里提供最详细的报价，如果真的想做，可以来这里，这个手技的开始数字是一八七中间的是三儿零最后的是一四二五零，按照顺序组合起来就可以找到，想说的是，除非想做或者了解这方面的内容，如果只是凑热闹的话，就不要来了。

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”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。

国外组态软件：

：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方式与驱动程序通信，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。

：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。

：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。

：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开发环境，Simens提供类C语言的脚本，包括一个调试环境。 WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。 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。

-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.

：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兼容的脚本语言及类似STEP-7指令表的软逻辑功能。

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。

国内品牌编辑

1.紫金桥Realinfo：由紫金桥软件技术有限公司开发，该公司是由中石油大庆石化总厂出资成立的。

：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。

5组态王KingView：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。

：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.

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源代码进行二次开发，但是源码需收费。

（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Visual C++/MFC源代码，可节省大量的开发时间。

由上海宝信软件股份有限公司开发。 平台支持：权限管理、冗余管理、集中配置、预案联动、多媒体集成、主流通讯协议通讯、GIS等，并拥有自身研发的实时数据库，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。

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。

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；已开发成功的工控软件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，完成最终的自动化控制工程。

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工业计算机控制中，如：DCS(集散控制系统）组态、PLC（可编程控制器）梯形图组态；人机界面生成软件就叫工控组态软件。 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，一般都是内置编译系统，提供类BASIC语言，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的软件工具或开发环境。 在组态软件出现之前，工控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，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，监控组态软件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、板卡、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。

发展趋势编辑

自2000年以来，国内监控组态软件产品、技术、市场都取得了飞快的发展，应用领域日益拓展，用户和应用工程师数量不断增多。 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，最终用户对监控系统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。 这就是监控组态软件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，一些与监控组态软件密切相关的技术如OPC、OPC-XML、现场总线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。

发展情况

7.2.1 监控组态软件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操作站软件中所占比重日益提高

继FOXBORO之后，Euro therm（欧陆）、Delta V、PCS7等DCS系统纷纷使用通用监控组态软件作为操作站。 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

7.2.2 集成化、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、数据管理、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”，监控组态软件拓展了大量的组件，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、万能报表组件、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

组态软件处于监控系统的中间位置，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：

向上

其管理功能日渐强大，在实时数据库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。

向下

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IEC规约、BACNet等现场总线的功能类似，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Linux操作系统。

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设备驱动程序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。 监控组态软件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。

工业通信协议网关：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设备或桌面软件之间的数据通讯，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驱动程序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ForceControl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、历史数据存储及显示，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监控组态软件的新增长点：

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、负荷曲线等），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。

先进控制或优化控制系统。 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、鲁棒控制、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，使用监控组态软件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。 仿真软件为用户操作模拟对象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。

智能建筑：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。

水文监测：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。

机房动力环境监控：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、环境可燃气体浓度监测、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。

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“基本单元”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。