第1章　認識MCGS

1.1　組態(tài)軟件發(fā)展概況

MCGS的全稱為Monitor and Control Generated System，即監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)，是北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司開發(fā)的一套基于Windows平臺用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、前端數(shù)據(jù)處理和設備的輸出控制。在這里提到“組態(tài)軟件”那什么是“組態(tài)”呢？

“組態(tài)”一詞源于英文“Configuration”，意思是“配置”“設置”“設定”。組態(tài)是計算機行業(yè)對功能模塊組織狀態(tài)的一種稱謂，“組織”是根據(jù)事物的屬性特征進行邏輯分類整理，屬于“靜”處理；“狀態(tài)”是根據(jù)需要對設備的功能進行設定，使其工作于某種具體功能狀況下，屬于“動”處理。這一點與人類社會有很多相似之處，比如，人類社會剛開始產生時，大家一起捕魚、狩獵、采摘，滿足氏族成員的生存需要；隨著生產力的提高，產品有了富余，分工擴展到更大的群體，即由人組成的社會。《史記》中的五帝本紀有記載：“皋陶為大理，平，民各伏得其實；伯夷主禮，上下咸讓；垂主工師，百工致功；益主虞，山澤辟；棄主稷，百谷時茂；契主司徒，百姓親和；龍主賓客，遠人至”，說明當時社會已經(jīng)出現(xiàn)職能不同的部門。如圖1-1所示，有的善于農耕，有的精通冶煉，有的從事制陶，有的善于養(yǎng)蠶，等等。直到現(xiàn)在，社會分工更加詳細，大到一個國家，小到一個公司，在這里，分工就是職能的一種劃分，只有分工才能提高社會的生產效率，所以才出現(xiàn)“術業(yè)有專攻”的概念。

同樣，隨著分工的需要，人類使用的工具也開始細分為不同的功能模塊，出現(xiàn)了許多功能相似的裝備模塊，并且形成系列體系，其目的是提高效率和可靠性。對于大家熟悉的電腦而言，每臺主機都由主板、CPU、內存、顯卡、硬盤、機箱、電源和顯示器等功能不同的模塊構成，如圖1-2所示，每種功能的模塊又可以有很多種選擇。要購置一臺電腦，可以選擇華碩主板、AMD的CPU、希捷硬盤、金士頓內存、技嘉顯卡；也可以選擇英特爾主板、戴爾CPU、聯(lián)想硬盤、威剛內存、七彩虹顯卡等，顯然，只要將這些不同功能的模塊“組裝”在一起，便完成了電腦的生產，快捷高效。

對于日益發(fā)展的軟件，也有類似的概念，最初為了完成一項系統(tǒng)任務，用C、Basic、FORTRAN等語言編寫各種函數(shù)，每個函數(shù)完成一種特定功能，如字母大小寫轉換、字符個數(shù)的統(tǒng)計、數(shù)值排序、記錄檢索等，這些函數(shù)成為構成系統(tǒng)的基本要素，可以稱之為“功能模塊”，最后通過工程將各個模塊鏈接起來，形成完整的可以處理某一事務的應用軟件，這種將不同功能的函數(shù)組織在一起，形成一定的集合狀態(tài)來處理相應事務的過程，就是所謂的“組態(tài)”。參考二維碼視頻講解。

可以看出，無論是人類社會的“職能分工”、生產工具的“種類劃分”，還是軟件的“功能模塊”，都體現(xiàn)了“各司其職”“物以類聚”“術業(yè)專攻”的特點，即功能化、專業(yè)化、模塊化和集成化，因功能細化產生專業(yè)化，專業(yè)化的結果導致模塊化，通過模塊“組裝”集合在一起，就形成產品。用戶將不同功能的資源組織在一起，而這個過程對用戶而言很方便，只需要簡單的選擇確定（設定）、關聯(lián)匹配（配置）、擺放布置（設置）即可完成，也就是“Configuration”的實質。

從上述分析可以看出，在“組態(tài)”出現(xiàn)之前，要完成項目開發(fā)，都是通過高級語言（C、C++、VC++、VB、VB.net、C#、Java script等）編寫程序實現(xiàn)的，這個過程周期長、成本高、工作量大、不可預見問題多。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，解決了上述問題，過去需要幾個月的時間，采用組態(tài)幾天就可以完成，提高了效率，而且可靠性得到了保障。因此，組態(tài)軟件又稱為“二次開發(fā)軟件”。組態(tài)軟件的這一特性是以犧牲它的“全面性”和“靈活性”為代價的，它是一種專業(yè)化的軟件，類似于AutoCAD、PhotoShop、QQ、WPS、Foxmail等應用軟件，用于諸如電力、石油、化工、冶金、環(huán)保、煤礦、配電、熱網(wǎng)、電信、能源管理、水利、污水處理、鐵路隧道信號監(jiān)控、食品飲料自動化、制藥醫(yī)療等行業(yè)，方便用戶根據(jù)軟件提供的驅動、鏈路、協(xié)議、工具、圖形和策略等基本要素快速組建起對工程項目的監(jiān)測與管理，為了提高靈活性，還提供了編程手段，如Basic、VC++等內置編譯系統(tǒng)。參考二維碼視頻講解。

目前，國內外流行的組態(tài)軟件較多，圖1-3以時間為序給出了國內外常用組態(tài)軟件的發(fā)展情況，自從1969年美國數(shù)字設備公司為通用公司生產了世界上第一臺可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）以后，各公司相繼開發(fā)出各自的PLC硬件設備與配套控制程序，但是隨著集散控制系統(tǒng)（Distributed Computer System，DCS）的發(fā)展，需要將控制軟件與硬件分開，形成通用的組態(tài)軟件，20世紀末，該類軟件如雨后春筍般蓬勃發(fā)展起來。例如，國產的組態(tài)軟件有北京三維力控科技有限公司的力控（ForceControl）、北京亞控科技發(fā)展有限公司的組態(tài)王（KingView）、北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司的MCGS、北京世紀長秋科技有限公司的世紀星、紫金橋軟件技術有限公司的紫金橋（Realinfo）等。國外的同類產品包括：Intellution公司的iFIX、GE公司的Cimplicity、Wonderware公司的InTouch以及Siemens公司的WinCC、悉雅特集團的Citect、艾斯苯公司的ASPEN-tech、意大利自動化軟件供應商PROGEA公司的Movicon等，表1-1列出了常用組態(tài)軟件的特色及應用領域。

組態(tài)軟件形形色色，為什么選擇MCGS作為研究對象開展本書的討論呢？

大家知道，天下沒有免費的午餐，WinCC、ForceControl、KingView等組態(tài)軟件在使用過程中會根據(jù)用戶的使用量以及使用條件進行收費，而MCGS嵌入式組態(tài)是軟硬合一的，即只要購置了硬件觸摸屏，其軟件是贈送的，節(jié)省了初期開發(fā)費用和產品成熟后的推廣使用費用。可參考二維碼視頻講解。

另外一點，也是本書要闡述的重點，即“串口通信”，與組態(tài)軟件相關聯(lián)的硬件多為昂貴的PLC、智能儀表、變頻器、打印機等設備，但是很多外圍傳感器或控制器都具有串行通信接口，用戶往往只需幾十元便可解決問題，尤其是微小型儀器，具有像大型工程一樣的數(shù)據(jù)采集與控制功能，但是又無法承受高額的費用支出。因此，需要通過串口與外部設備進行通信，這樣，串口通信的規(guī)范便成了所有組態(tài)軟件的薄弱環(huán)節(jié)。目前，僅有部分產品的串口采用標準指令規(guī)范，但價格也相應較高，而大部分低廉產品只提供了TTL或RS-232協(xié)議，形式各樣，變化多端，一臺儀器可能出現(xiàn)幾種不同的協(xié)議標準，為項目開發(fā)或儀器研制增加了困難和阻力。雖然組態(tài)都聲稱具有靈活性，提供了硬件驅動和腳本語言方便用戶拓展，但是，對于五花八門、形形色色的串口接口產品，組態(tài)無法實現(xiàn)一一匹配，這一工作必須由用戶來完成，而用戶又不能像組態(tài)軟件的開發(fā)人員一樣專業(yè)，這就造成了“用戶有需求但不專業(yè)”和“開發(fā)者專業(yè)但不懂需求”的矛盾，需要一個中間紐帶來完成，毫無疑問，本書的目的就是要承接這一功能，而MCGS恰恰具有靈活的腳本命令與串口操作指令，適于培養(yǎng)專業(yè)化的用戶。

MCGS包括網(wǎng)絡式、通用式和嵌入式三種版本，本書側重應用廣泛的嵌入式觸摸屏，能夠滿足大量用戶的需求，有助于微小型儀器設備的研發(fā)。

登錄北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司官網(wǎng)http：//www.mcgs.com.cn，從“下載中心”下載“MCGS_嵌入版7.7（01.0001）完整安裝包”，解壓后安裝到“D：\MCGSE”目錄下。安裝完畢后，Windows 操作系統(tǒng)的桌面上添加了如圖1-4所示的兩個快捷方式圖標，“MCGSE組態(tài)環(huán)境”用于對嵌入式MCGS工程進行設計和開發(fā)，而“MCGSE模擬運行環(huán)境”是對設計好的工程進行運行檢驗與調試，前者是開發(fā)環(huán)境，后者是模擬運行環(huán)境。參考二維碼視頻講解。