1、引言

組態(tài)軟件（hmi）是國內(nèi)對scada（supervisory control and data acquisition，監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集）系統(tǒng)的一種流行的簡稱。它是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)，它可以對現(xiàn)場的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、測量、各類信號報(bào)警、設(shè)備控制以及參數(shù)調(diào)節(jié)等各項(xiàng)功能。

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，工業(yè)自動化應(yīng)用日益呈現(xiàn)規(guī)模化、復(fù)雜化和廣域分布化特性，同時(shí)隨著信息化時(shí)代的到來，使得用戶對組態(tài)軟件的功能和結(jié)構(gòu)都提出了更高的要求。針對不同的行業(yè)，其對組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)性、多任務(wù)性、分布性等的要求也不一樣。例如航天、電力等領(lǐng)域?qū)?shí)時(shí)性和分布性要求較高，對分布性要求相對較低。而環(huán)境、供水供氣等行業(yè)對實(shí)時(shí)性要求較低，對分布性要求較高。由于行業(yè)條件要求的差異，相應(yīng)的組態(tài)軟件的體系結(jié)構(gòu)也會有所差別。

2、 c/s、b/s體系結(jié)構(gòu)

c/s （客戶機(jī)/服務(wù)器）和b/s（瀏覽器和服務(wù)器）是當(dāng)今的兩大主流技術(shù)。c/s是美國borland公司最早研發(fā)，b/s是美國微軟公司研發(fā)。兩種體系結(jié)構(gòu)各有優(yōu)劣，因此也可將兩種體系結(jié)構(gòu)混合使用。

2.1c/s體系結(jié)構(gòu)

c/s軟件體系結(jié)構(gòu)，即client/server（客戶機(jī)/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，有兩層結(jié)構(gòu)和三層結(jié)構(gòu)。三層結(jié)構(gòu)將應(yīng)用功能分成表示層、功能層和數(shù)據(jù)層三個(gè)部分。它是兩層結(jié)構(gòu)的進(jìn)化，主要解決客戶機(jī)負(fù)荷太重、數(shù)據(jù)安全性低等局限。下面主要講三層c/s軟件體系結(jié)構(gòu)。

表示層是應(yīng)用的用戶接口部分，它擔(dān)負(fù)著用戶與應(yīng)用間的對話功能。它用于檢查用戶從鍵盤等輸入的數(shù)據(jù)，顯示應(yīng)用輸出的數(shù)據(jù)。為使用戶能直觀地進(jìn)行操作，一般要使用圖形用戶接口，操作簡單、易學(xué)易用。在變更用戶接口時(shí)，只需改寫顯示控制和數(shù)據(jù)檢查程序，而不影響其他兩層。檢查的內(nèi)容也只限于數(shù)據(jù)的形式和取值的范圍，不包括有關(guān)業(yè)務(wù)本身的處理邏輯。

功能層相當(dāng)于應(yīng)用的本體，它是將具體的業(yè)務(wù)處理邏輯編入程序中表示層和功能層之間的數(shù)據(jù)交往要盡可能簡潔。通常，在功能層中包含有確認(rèn)用戶對應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫存取權(quán)限的功能以及記錄系統(tǒng)處理日志的功能。功能層的程序多半是用可視化編程工具開發(fā)的。

數(shù)據(jù)層就是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)管理對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的讀寫。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須能迅速執(zhí)行大量數(shù)據(jù)的更新和檢索。

與傳統(tǒng)的二層結(jié)構(gòu)相比，三層c/s結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）允許合理地劃分三層結(jié)構(gòu)的功能，使之在邏輯上保持相對獨(dú)立性，從而使整個(gè)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)更為清晰，能提高系統(tǒng)和軟件的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。

（2）允許更靈活有效地選用相應(yīng)的平臺和硬件系統(tǒng)，使之在處理負(fù)荷能力上與處理特性上分別適應(yīng)于結(jié)構(gòu)清晰的三層;并且這些平臺和各個(gè)組成部分可以具有良好的可升級性和開放性。

（3）三層c/s結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用的各層可以靈活的選擇各自最適合的開發(fā)語言，使之能并行地而且是高效地進(jìn)行開發(fā)，達(dá)到較高的性能價(jià)格比。

（4）用戶必須通過功能層的授權(quán)才能訪問數(shù)據(jù)層，這就為嚴(yán)格的安全管理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，整個(gè)系統(tǒng)的管理層次也更加合理和可控制。

2.2b/s體系結(jié)構(gòu)

b/s（browser/server）結(jié)構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)，它是internet技術(shù)的興起產(chǎn)物，是基于c/s結(jié)構(gòu)理論上，改進(jìn)的一種結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是瀏覽器，通瀏覽器來訪問服務(wù)器。此結(jié)構(gòu)在事務(wù)邏輯處理上，極少部分在前端（browser）——瀏覽器端實(shí)現(xiàn)，主要在服務(wù)器端（server）實(shí)現(xiàn)，形成所謂三層3-tier結(jié)構(gòu)。這樣就簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本（tco）。

以目前的技術(shù)形勢下，建立b/s結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并通過internet/intranet模式下數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，相對易于把握，成本也是較低的。它是一次性到位的開發(fā)，能實(shí)現(xiàn)不同的人員，從不同的地點(diǎn)，以不同的接入方式（比如lan，wan，internet/intranet等）訪問和操作共同的數(shù)據(jù)庫；它能有效地保護(hù)數(shù)據(jù)平臺和管理訪問權(quán)限，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫也相對比較安全。尤其在java語言出現(xiàn)之后，b/s架構(gòu)管理軟件更是方便、快捷、高效。

2.3c/s、b/s混合體系結(jié)構(gòu)

c/s、b/s混合體系結(jié)構(gòu)是基于c/s體系結(jié)構(gòu)的成熟性和b/s體系結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性，采用靈活的結(jié)合方式將二者組織起來一種混合結(jié)構(gòu)體，如圖3所示。

這種結(jié)構(gòu)體的紐帶是數(shù)據(jù)服務(wù)器，一方面數(shù)據(jù)服務(wù)器要響應(yīng)應(yīng)用服務(wù)器的請求，另一方面要同時(shí)響應(yīng)web服務(wù)器的請求。在此結(jié)構(gòu)體中，c/s結(jié)構(gòu)部分主要解決純b/s系統(tǒng)對用戶請求響應(yīng)速度慢的問題，而b/s結(jié)構(gòu)部分則打破了用戶群只在局域網(wǎng)中的困局。

2.4c/s與b/s體系結(jié)構(gòu)比較與建議

c/s與b/s體系結(jié)構(gòu)比較的格式化表參見表1所示。

c/s與b/s體系結(jié)構(gòu)比較的格式化表根據(jù)上述對上述組態(tài)軟件體系結(jié)構(gòu)的比較，根據(jù)工控環(huán)境對組態(tài)軟件的實(shí)時(shí)性，分布性要求的高低，提出以下設(shè)計(jì)建議表如表2所示。

3、 結(jié)束語

在工業(yè)組態(tài)軟件開發(fā)過程中，軟件所應(yīng)用的環(huán)境決定了軟件的體系結(jié)構(gòu)，一般實(shí)時(shí)性要求比較高的，可以采用c/s結(jié)構(gòu)，要求能在廣域網(wǎng)中發(fā)布的（分布性高），可以采用b/s結(jié)構(gòu)，如果實(shí)時(shí)性和分布性都要求比較高的可以采用c/s、b/s混合模式。

c/s結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用有北京亞控公司的組態(tài)王、北京昆侖公司的mcgs、大慶三維公司的force control；b/s結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用有加特儀表有限公司通用組態(tài)軟件;混合結(jié)構(gòu)的典型應(yīng)用有萬洲電氣集團(tuán)有限公司的配網(wǎng)智能優(yōu)化節(jié)電系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用表明，該體系結(jié)構(gòu)兼顧了響應(yīng)速度快和廣域網(wǎng)發(fā)布的雙重優(yōu)點(diǎn)，滿足監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性和web發(fā)布的要求，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性和安全性。

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