两种组态软件体系结构c/s和b/s的性能比较与设计建议

1、引言

组态软件（hmi）是国内对scada（supervisory control and data acquisition，监控和数据采集）系统的一种流行的简称。它是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、测量、各类信号报警、设备控制以及参数调节等各项功能。

随着现代工业生产规模的日益扩大，工业自动化应用日益呈现规模化、复杂化和广域分布化特性，同时随着信息化时代的到来，使得用户对组态软件的功能和结构都提出了更高的要求。针对不同的行业，其对组态软件的实时性、多任务性、分布性等的要求也不一样。例如航天、电力等领域对实时性和分布性要求较高，对分布性要求相对较低。而环境、供水供气等行业对实时性要求较低，对分布性要求较高。由于行业条件要求的差异，相应的组态软件的体系结构也会有所差别。

2、 c/s、b/s体系结构

c/s （客户机/服务器）和b/s（浏览器和服务器）是当今的两大主流技术。c/s是美国borland公司最早研发，b/s是美国微软公司研发。两种体系结构各有优劣，因此也可将两种体系结构混合使用。

2.1c/s体系结构

c/s软件体系结构，即client/server（客户机/服务器）结构，有两层结构和三层结构。三层结构将应用功能分成表示层、功能层和数据层三个部分。它是两层结构的进化，主要解决客户机负荷太重、数据安全性低等局限。下面主要讲三层c/s软件体系结构。

表示层是应用的用户接口部分，它担负着用户与应用间的对话功能。它用于检查用户从键盘等输入的数据，显示应用输出的数据。为使用户能直观地进行操作，一般要使用图形用户接口，操作简单、易学易用。在变更用户接口时，只需改写显示控制和数据检查程序，而不影响其他两层。检查的内容也只限于数据的形式和取值的范围，不包括有关业务本身的处理逻辑。

功能层相当于应用的本体，它是将具体的业务处理逻辑编入程序中表示层和功能层之间的数据交往要尽可能简洁。通常，在功能层中包含有确认用户对应用和数据库存取权限的功能以及记录系统处理日志的功能。功能层的程序多半是用可视化编程工具开发的。

数据层就是数据库管理系统，负责管理对数据库数据的读写。数据库管理系统必须能迅速执行大量数据的更新和检索。

与传统的二层结构相比，三层c/s结构具有以下优点：

（1）允许合理地划分三层结构的功能，使之在逻辑上保持相对独立性，从而使整个系统的逻辑结构更为清晰，能提高系统和软件的可维护性和可扩展性。

（2）允许更灵活有效地选用相应的平台和硬件系统，使之在处理负荷能力上与处理特性上分别适应于结构清晰的三层;并且这些平台和各个组成部分可以具有良好的可升级性和开放性。

（3）三层c/s结构中，应用的各层可以灵活的选择各自最适合的开发语言，使之能并行地而且是高效地进行开发，达到较高的性能价格比。

（4）用户必须通过功能层的授权才能访问数据层，这就为严格的安全管理奠定了坚实的基础，整个系统的管理层次也更加合理和可控制。

2.2b/s体系结构

b/s（browser/server）结构即浏览器和服务器结构，它是internet技术的兴起产物，是基于c/s结构理论上，改进的一种结构，如图2所示。

在这种结构下，用户工作界面是浏览器，通浏览器来访问服务器。此结构在事务逻辑处理上，极少部分在前端（browser）——浏览器端实现，主要在服务器端（server）实现，形成所谓三层3-tier结构。这样就简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本（tco）。

以目前的技术形势下，建立b/s结构的网络应用，并通过internet/intranet模式下数据库应用，相对易于把握，成本也是较低的。它是一次性到位的开发，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式（比如lan，wan，internet/intranet等）访问和操作共同的数据库；它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也相对比较安全。尤其在java语言出现之后，b/s架构管理软件更是方便、快捷、高效。

2.3c/s、b/s混合体系结构

c/s、b/s混合体系结构是基于c/s体系结构的成熟性和b/s体系结构的先进性，采用灵活的结合方式将二者组织起来一种混合结构体，如图3所示。

这种结构体的纽带是数据服务器，一方面数据服务器要响应应用服务器的请求，另一方面要同时响应web服务器的请求。在此结构体中，c/s结构部分主要解决纯b/s系统对用户请求响应速度慢的问题，而b/s结构部分则打破了用户群只在局域网中的困局。

2.4c/s与b/s体系结构比较与建议

c/s与b/s体系结构比较的格式化表参见表1所示。

c/s与b/s体系结构比较的格式化表根据上述对上述组态软件体系结构的比较，根据工控环境对组态软件的实时性，分布性要求的高低，提出以下设计建议表如表2所示。

3、 结束语

在工业组态软件开发过程中，软件所应用的环境决定了软件的体系结构，一般实时性要求比较高的，可以采用c/s结构，要求能在广域网中发布的（分布性高），可以采用b/s结构，如果实时性和分布性都要求比较高的可以采用c/s、b/s混合模式。

c/s结构的典型应用有北京亚控公司的组态王、北京昆仑公司的mcgs、大庆三维公司的force control；b/s结构的典型应用有加特仪表有限公司通用组态软件;混合结构的典型应用有万洲电气集团有限公司的配网智能优化节电系统，实际应用表明，该体系结构兼顾了响应速度快和广域网发布的双重优点，满足监控系统对数据处理的及时性和web发布的要求，保证了系统的实时性、稳定性和安全性。

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