降低了计算机的硬件成本，缩小了计算机的体积，很多从事控制仪表和原来一直就从事工业控制计算机的公司先后推出了新型控制系统，其中具有代表性的是美国Honeywell公司于1975年推出的世界上第一套DCS，即TDC-2000。在随后的20年中，DCS及其计算机控制技术日趋成熟，并得到了广泛应用，市场发展迅速。但当时的DCS软件是专用和封闭的，且成本居高不下。80年代中后期，随着个人计算机的普及和开放系统(open system)概念的推广，基于个人计算机的监控系统开始进入市场并发展壮大。基于个人监控系统呈现出智能化、小型化、网络化、PC化的发展趋势，并逐渐形成了各种标准的网络结构、硬件规范。组态软件在自动化系统的“水平”和“垂直”集成中起着桥梁和纽带的作用，已成为自动化系统中的重要组成部分。计算机的监控系统开始进入市场，为组态软件提供了发展空间。目前自动化产品呈现出智能化、小型化、网络化、PC化的发展趋势，并逐渐形成了各种标准的网络结构、硬件规范。组态软件作为个人计算机监控系统的重要组成部分，比PLC监控的硬件系统具有更为广阔的发展空间。这是因为，第一，很多DCS和PLC厂家主动公开通信协议，加入“PLC监控”的阵营；第二，由于PLC监控大大降低了系统成本，使得市场空间得以扩大，从无人值守的远程监视(如防盗报警、江河汛情监视、环境监控、电信线路监控、交通管制与监控、矿井报警等)、数据采集与计量(如居民水电气表的自动抄表、铁道信号采集与记录等)、数据分析(如汽车和机车自动测试、机组和设备参数测试、医疗化验仪器设备实时数据采集、虚拟仪器、生产线产品质量抽检等)到过程控制，几乎无处不用。第三，各类智能仪表、调节器和PLC可与组态软件构筑完整的低成本自动化系统，具有广阔的市场空间。第四，各类嵌入式系统和现场总线的异军突起，把组态软件推到了自动化系统主力军的位置，组态软件越来越成为工业自动化系统中的灵魂。
1.3.2.2. 组态软件的构成 1) 以使用软件的工作阶段划分
从总体上讲，组态软件是由系统开发环境和系统运行环境两大部分构成。系统开发环境它是自动化工程设计工程师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境。通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，供系统环境运行时使用。
系统开发环境由若干个组态程序组成，如图形界面组态程序，数据库组态程序等。系统运行环境在系统运行环境中，由系统开发环境下生成的各种应用程序无论是图形或者数据库，可以结合现场的数据实时地运行，同时可以各种关联关系也可以得到体现。系统运行环境由若干个运行程序组成，如图形界面运行程序和实时数据库运行程序等。
自动化工程设计师最先接触的一定是系统开发环境，通过一定工作量的系统组态和
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调试，最终将目标应用程序在系统运行环境投入实时运行，完成一个工程项目。
2) 按照成员构成划分
组态软件因为功能强大，而每个功能相对来说又具有一定的独立性，因此其组成形式是一个集成软件平台，由若干程序组件构成。组态软件必备的典型组件包括以下部分：
应用程序管理器 ； 图形界面开发程序 ； 图形界面运行程序 ； 实时数据库系统组态程序； 实时数据库系统运行程序； I/0 驱动程序 ；
组态软件扩展可选组件包括：
通用数据库接口(ODBC接口)组态程序；通用数据库接口组件用来完成组态软件的实时数据库与通用数据库(如oracle，Sybase，FoxPro，DB2，SQL，Server等)。
通用数据库接口(ODBC接口)运行程序。
策略(控制方案)编辑组态程序；它是以PC为中心的实现低成本监控的核心软件，具有很强的逻辑、算术运算能力和丰富的控制算法。它以工EC-1131-3标准为使用者提供标准的编程环境，共有四种编程方式：梯形图、结构化编程语言、指令助记符、功能化模块。实用通信程序组件。极大的增强了组态软件的功能，可以实现与第三方程序的数据交换。实用通信组件可以使用以太网、RS485，PSTN等多种通信介质和网络来实现数据的远程访问和传输。
1.3.2.3. 组态软件的功能特点 组态软件有以下功能：
与采集、控制设备之间的进行数据交换；
使来自设备的数据与计算机图形界面上的各元素关联起来； 处理数据报错和系统报错；
存储历史数据并支持历史数据的查询； 各类报表的生产和打印输出；
为使用者提供灵活、灵活的组态工具，可以适应不同应用领域的需求； 最终输出的应用系统运行稳定可靠； 具有与第三方程序的接口，方便数据共享。
组态软件的特点：实时多任务是最大特点。例如数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显示及人机对话、实时数据的存储、检索管理、实时通信等多个任务要在同
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一台计算机上同时运行。程序设计人员在组态软件中只需要填写一些事先设计的表格，再利用图形功能把被控对象(如温度计、电动机、趋势曲线、报表)形象的画出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与工/0设备的实时数据进行逻辑连接。当由组态软件生成的应用系统投入运行后，与被控对象相连的工/0设备数据发生变化会直接带动被控对象的属性变化。
1.3.2.4. SIMATIC PROTOOL组态软件性能介绍
SIMATIC PROTOOL/Pro Runtime即是一种基于用户标准PC的软件，理想用于各种工业领域中机器或小型系统的操控：通用，灵活，高效，SIMATIC PROTOOL/Pro Runtime是一种基于先进Windows的可视化软件，为了实现直观、友好的可视化界面，PROTOOL /Pro Runtime提供有多种现成图片对象，诸如幻灯片控件、条形图、模拟显示、时钟、开关、状态显示等；通过配方管理，数据记录(相关数据)可以从PROTOOL/Pro站同步传送PLC，反之亦然。例如机器设置数据或生产参数。每个配方都可在线管理、保存和编辑大量的数据记录；预组态报警系统可自动采集错误信息和系统状态信息，并使之清晰可视化。例如：对于不同的报警状态，可采用不同的颜色或指示灯闪烁。所有的报警事件随时即可获得并打印。当前信息可显示故障位置和时间。根据特定的报警信息，调用支持信息，操作者可以快速排队故障，过程画面(“Loop in Alarm”)可以提供机器或系统的当前状况的详细信息；PROTOOL /Pro可以通过监控PLC内的数据范围产生报警。如果一个位发生变化，PROTOOL /Pro Runtime会随之显示相应的报警信息。如果与SIMATIC S7连接使用，PLC可主动发送报警信号进行可视化(Alarm多)，减轻通讯负荷；为了实现质量控制或过程优化，报警或过程值可以暂时或长期存档。不管是标准存储格式US还是ODBC数据库，不管是本地可视化PC还是网络数据服务器，测量值档案都可直接通过趋势分析曲线(版本b以上还有一条读线)或标准工具(如：Microsoft Excel)在机器中进行分析：使用分页和缩放功能，可以很方便地查看趋势；在报告系统中，过程数据和报警文件可以单独创建。例如：质量控制或班次报告。
PROTOOL/Pro Runtime采用Windows标准，全面支持OLE-Automation，ODBC或OPC，实现了全面开放，具有如下优点：
1) 开放性：标准PC硬件，Windows操作系统，全面支持Windows标准，更灵活，更独立，更富投资保证。
2) 外向型：提供有在线语言转换功能。
3) 无缝解决方案，不同选项级别：PROTOOL /Pro是全套产品系列的操作和监控部分。项目一经创建，即应用于各种HMI平台。
4) 全集成自动化：SIMATIC系列的全线集成，即意味着营造了一种通讯、数据管理
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及组态或编程的无缝环境。
5) 组态简单、快速：丰富的在线帮助功能，直观的界面环境及面向对象的设计，一经启动，即可运行。
6) 各种控制器，轻松相连： PROTOOL /Pro Runtime为各种不同的自动化系统提供有驱动程序，全面集成开放。
7) 卓越的系统性能：快速数据采集和存储，响应时间短，即使在点动模式，也可确保过程控制的可靠性。
1.3.3变频器的应用与发展概况
本世纪70年代初，变频技术迅速发展，已经成为集电力、电子、计算机技术于一体的高科技产品。全球一些著名的电气公司像西门子、ABB、东芝、三菱等，在这一领域的开发与研究都取得了巨大成就，使得变频调速技术迅速发展并日渐成熟，它较直流调速系统及其它类型的调速系统有以下3个最突出的特点：
1) 省电节能，可使电耗降低。这是因为，一方面，一个常识性的问题就是交流电机的效率比其它类型的电机都要高。另一方面，一般的电机控制回路中都有过流过压失相等安全保护元件，而“变频器一电机”控制回路则没有这些耗能元件，更不需要像直流调速系统所必备的励磁电源变压器等。
2) 系统造价低。同直流传动系统相对比，异步电机的价格要比直流电机的价格低130%-350%；另外，技术的发展使得变频器成本逐年下降，现市场价格约为1000元/千瓦，而直流整流设备110kw容量以下平均每套的价格约为21000元。因此对于纸机电气传动系统，单机容量不超过160kw，在同样装机容量下，交流传动系统的造价要比直流传动系统低5%-15%。针对中低档纸机，装机容量不太大交流调速具有大的价格优势。
3) 维护工作量小。变频器普遍采用大规模、超大规模集成电路，设有附加的外围元器件，因此从某种意义上说，变频器是免费维护设备。直流电机的维护周期为1个月，而交流电机的维护周期为3个月以上，且维护工作量要小的多。
随着时间的推移，产品不断更新换代，矢量控制(Vector control)、IGBT(双极绝缘可关断晶闸管)、操作面板(OPRATE PANEL)等新技术不断在变频领域采用，最明显的特征是变频器的体积在变小，同时功能逐渐增强，维护操作更为方便。这一时期的代表产品有ABB公司的ACS400系列，日本三肯公司的MF，IF系列，富士公司的500系列等型号的变频器，此时控制系统多为双闭环结构，并开始采用模拟量速度链技术。由于此时数字技术未在操作控制回路采用，所以变频器的抗干扰能力较以前没有太大的改善，通讯能力也比较差。
数字化技术的采用及模块化结构设计风格的出现使得更为高级的变频器诞生，内部
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采用模块化的结构，使得参数的配置与修改及各功能的实现乃至连接更为方便，速度链上传递的为数频信号，使系统的抗干扰能力更强，故障的诊断，信号的检查也很方便。数频处理、速度设定、马达控制等模块的链接位置让操作者修改参数比较直观、简洁。
1.3.4．PLC的应用与发展概况
第一台可编程控制器(以下简称PLC)的设计规范是美国通用汽车公司提出的。当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂。操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间响应快、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口、维修方便等诸多高品质与功能。这一设想提出后，美国数字设备公司(DEC)于1969年研制成第一台PLC，型号为PDP-14，投入通用汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新纪元。在短时间内，PLC在其他工业部门也得到应用。到20世纪70年代初，食品、金属和制造等工业部门相继使用PLC代替继电器控制设备，迈出其实用化阶段的第一步。
70年代中期，由于大规模集成电路的出现，使8位微处理器和位片处理器相继问世，在逻辑运算功能的基础上，增加了数值运算。闭环控制，提高了运算速度，扩大了输入输出规模。在这个时期，日本、西德(原)和法国相继研制出自己的PLC，我国在1974年也开始研制。
70年代末由于超大规模集成电路的出现，使PLC向大规模、高速性能方向发展，形成了多种系列化产品。进入八九十年代后，PLC的软硬件功能进一步得到加强，PLC已发展成为一种可提供诸多功能的成熟的控制系统，能与其他设备通信，生成报表，调度产出，可诊断自身故障及机器故障。PLC未来的发展不仅依赖于对新产品的开发，还在于PLC与其他工业控制设备和工厂管理技术的综合。无疑， PLC将在今后的工业自动化中扮演重要角色。在未来的工业生产中，PLC技术和机器人、CAD/CAM将成为实现工业生产自动化的三大支柱。
1. 目前PLC朝以下几个方向发展
1) 大型网络化：主要朝DCS方向发展，网络化和强通信能力是PLC发展的一个主要的方面，向下与多个智能装置相连，向上与工业计算机、以太网等相连构成特殊的控制任务。
2) 多功能：为了适应特殊功能的需要，连续推出多种智能模块，如模拟量输入输出、回路控制、通信控制、机械运动控制、高速技术、中断输入等。这些智能模块以微处理器为基础，其CPU与PLC的CPU并行工作，占用主机CPU时间很少，有利于提高PLC扫描速度和完成特殊的控制任务。
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