工業(yè)控制的常規應用-計算機系統分析員論文
計算機系統分析員論文-工業(yè)控制的常規應用 計算機系統分析員論文-工業(yè)控制的常規應用 計算機系統分析員論文-工業(yè)控制的常規應用論實(shí)時(shí)控制系統與企業(yè)信息系統的集成——論文3：工業(yè)控制的常規應用
【摘要】
本文通過(guò)“工控組態(tài)軟件”項目的開(kāi)發(fā)，著(zhù)重討論實(shí)時(shí)系統與信息系統的集成。近年來(lái)，國內外的組態(tài)軟件取得了很大的發(fā)展，已廣泛應用于企業(yè)生產(chǎn)。組態(tài)軟件以實(shí)時(shí)數據庫作為核心技術(shù)，綜合了工控、網(wǎng)絡(luò )、圖形處理與數據庫訪(fǎng)問(wèn)接口等技術(shù)，是技術(shù)含量較高的一類(lèi)軟件產(chǎn)品，具有良好的應用前景和市場(chǎng)潛力，因此，有多家信息技術(shù)公司都在開(kāi)發(fā)工業(yè)組態(tài)軟件。
我有幸參與了該項目，在該項目中擔當了分析與設計的部分任務(wù)，該軟件采用Windows 2000操作系統，主要采用VC6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)。以下本文將從我所開(kāi)發(fā)的組態(tài)軟件的特征、軟件的體系結構設計、實(shí)時(shí)數據庫設計、可擴充性與可維護性設計以及項目實(shí)施管理等幾方面加以論述。
【正文】
工業(yè)控制組態(tài)軟件在工業(yè)界有著(zhù)相當廣泛的應用，此類(lèi)軟件允許用戶(hù)在圖形界面下對控制系統的各種采樣點(diǎn)、過(guò)程輸出點(diǎn)、設備、生產(chǎn)車(chē)間、控制回路、文件報警、生產(chǎn)報表、控制策略、網(wǎng)絡(luò )設備和生產(chǎn)工藝畫(huà)面進(jìn)行定義與組態(tài)。使用該類(lèi)軟件時(shí)，用戶(hù)甚至可以不寫(xiě)一行程序就能夠構成自己的控制系統，有些功能強大的組態(tài)軟件還可提供與網(wǎng)絡(luò )、Internet、數據庫訪(fǎng)問(wèn)接口等的連接功能，使現場(chǎng)控制系統能相對方便地和企業(yè)的信息管理系統加以集成，某信息技術(shù)公司決定開(kāi)發(fā)新的具有一定通用性的工業(yè)組態(tài)軟件，作為技術(shù)骨干，我在該項目中擔當了分析與設計的部分任務(wù)，該軟件采用了Windows 2000操作系統，主要采用VC6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
本文將從我們所開(kāi)發(fā)的組態(tài)軟件的基本特征、軟件的體系結構設計、實(shí)時(shí)數據庫設計、可擴充性與可維護性設計以及項目實(shí)施管理等幾方面加以論述。
l. 我所從事開(kāi)發(fā)的組態(tài)軟件的基本特征
通過(guò)分析國內外的組態(tài)軟件的特點(diǎn)和當前的技術(shù)發(fā)展情況，我認為我們著(zhù)手開(kāi)發(fā)的組態(tài)軟件應當突出下述三個(gè)特征：
�。�1）“實(shí)時(shí)與可靠”是此類(lèi)軟件賴(lài)以生存的應用前提，但是目前還是有很多的組態(tài)軟件做不到這一點(diǎn)。
�。�2）具備良好的網(wǎng)絡(luò )連網(wǎng)能力與分布功能。
�。�3）有效地采用ODBC（開(kāi)放的數據庫連接），便于和其他信息系統集成。
這個(gè)項目在技術(shù)上，應著(zhù)重于組態(tài)軟件的體系結構設計與實(shí)時(shí)數據庫的設計上需求分析則應著(zhù)重分析國內外同類(lèi)軟件的功能，通過(guò)比較與鑒別，才能產(chǎn)生真正優(yōu)秀的軟件。
2. 組態(tài)軟件的系統體系結構
本軟件采用的是三層體系結構，設計結構時(shí)要具有開(kāi)放性和良好的可擴充性。
�。�1）軟件的底層是硬件訪(fǎng)問(wèn)控制層。這一層所采用的是前幾年才推出來(lái)的OPC（OLE for Process Control）技術(shù)，采用該技術(shù)的好處是OPC是微軟參與制定的標準接口技術(shù)，有眾多的硬件廠(chǎng)商支持，所采用的OLE技術(shù)使軟件具有良好的適應性和擴展能力。
�。�2）中間層是實(shí)時(shí)數據庫。該層是整個(gè)系統的核心，在設計上除了具有一般實(shí)時(shí)數據庫具有的特性之外，應當為應用層提供了兩類(lèi)接口：一是應用編程接口A(yíng)PI（比如以DLL的方式實(shí)現），二是ODBC接口，該接口使系統具有很好的開(kāi)放性，便于系統集成。
�。�3）上層是應用程序層。在該層通過(guò)ODBC接口訪(fǎng)問(wèn)實(shí)時(shí)數據庫，可以通過(guò)SQL語(yǔ)句查詢(xún)數據庫的數據。
3、本項目涉及到實(shí)時(shí)數據庫設計
在設計時(shí)，我們著(zhù)重考慮了以下的四個(gè)方面：
�。�1）實(shí)時(shí)數據庫的基本功能：實(shí)時(shí)數據庫完成實(shí)時(shí)數據庫的采集、輸出、報警文件等的管理，也進(jìn)行歷史數據的管理。
�。�2）實(shí)時(shí)性設計：由于本系統所采用的操作系統是Windows 2000．它的實(shí)時(shí)性較差，因此要求任務(wù)管理定時(shí)器必須具有良好的實(shí)時(shí)性，在系統設計時(shí)，我們采用了搶占式服務(wù)的高精度定時(shí)器，在一定程度上保證了系統具有良好的實(shí)時(shí)性。
�。�3）任務(wù)調度：其目標主要是使系統在各時(shí)間段達到較理想的負荷任務(wù)的均衡性。
�。�4）ODBC接口設計：即開(kāi)發(fā)相應的驅動(dòng)程序，實(shí)現ODBC功能，使之完全遵守SQL約定，這樣能允許應用程序的開(kāi)發(fā)手段和開(kāi)發(fā)工具多樣化，允許可以采用VC、VB或Delphi等作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，也使數據庫具有很好的開(kāi)放性。但SQL語(yǔ)句不能實(shí)現數據發(fā)生時(shí)間方面的選擇，影響了實(shí)時(shí)性，因此，系統自動(dòng)給每個(gè)數據庫加上時(shí)戳，SQL可以通過(guò)時(shí)戳進(jìn)行時(shí)間控制來(lái)選擇（讀�。⿺祿�，從而滿(mǎn)足了實(shí)時(shí)性方面的基本要求。
4. 本系統的可擴充性與可維護性設計
組態(tài)軟件綜合了多種技術(shù)，其體系結構與數據結構都較為復雜，再加上我們又希望能適應的實(shí)際應用場(chǎng)景有著(zhù)復雜多變性，因此要求系統必須具有良好的可擴展性與對維護性，以滿(mǎn)足功能與性能上不斷變化的要求。在系統的設計技術(shù)上，我們大量地采用組件技術(shù)，如OPC，COM/DCOM與3D圖形控件等，組件技術(shù)的采用使系統具有了良好的可擴展性與可維護性，降低了系統的復雜度。而且也使我們較方便地獲得第三方支持，例如，請經(jīng)驗豐富的圖形處理專(zhuān)家編寫(xiě)圖形處理控件，就能加快軟件開(kāi)發(fā)的進(jìn)度。
5. 本項目中軟件項目實(shí)施和管理
組態(tài)軟件的需求在當前工業(yè)控制領(lǐng)域中是較成熟的，基本能滿(mǎn)足一般用戶(hù)的功能上需求，通過(guò)比較多家組態(tài)軟件，可以發(fā)現：在它們之間有80％的功能是相同的或雷同的，由于我們項目開(kāi)發(fā)的起步較晚，在自控領(lǐng)域里，我們處于劣勢，因此我們提出了“重技術(shù)分析，輕需求分析”的思路，即把重點(diǎn)放在組件設計與體系結構的實(shí)現上。
在人員的配備上則根據組態(tài)軟件的技術(shù)組成特點(diǎn)，組織一批在自控、網(wǎng)絡(luò )、組件、實(shí)時(shí)系統設計和硬件上各有所長(cháng)的VC高手組成一支精干高效的隊伍。
在開(kāi)發(fā)進(jìn)度上則反復強調“質(zhì)量第一，進(jìn)度第二”的原則。
在我們的項目實(shí)施中，可靠性作為設計的首要原則，要求項目組成員養成良好的編程習慣，每天必須完成認真的工作日志，每周要寫(xiě)工作總結，完成一段程序代碼之后，即應自己先進(jìn)行從里到外的測試，只有從基礎抓起，才能保證組態(tài)軟件的質(zhì)量。
通過(guò)本項目的開(kāi)發(fā)成功，我深切地體會(huì )到要使組態(tài)軟件在企業(yè)實(shí)時(shí)控制與信息系統集成中發(fā)揮其應有的作用，必須注意以下各點(diǎn)：先進(jìn)的體系結構；支持ODBC的實(shí)時(shí)數據庫；強大的網(wǎng)絡(luò )功能；功能日益強大的腳本語(yǔ)言等。我期待著(zhù)本人通過(guò)在這個(gè)領(lǐng)域中的辛勤耕耘，將會(huì )結出更多更豐碩的IT成果。
評注：
本文抓住了企業(yè)實(shí)時(shí)控制與信息系統集成中的一類(lèi)關(guān)鍵軟件——組態(tài)軟件項目的開(kāi)發(fā)，進(jìn)行了較有條理的討論，思路很清晰。
由于項目在一定程度上的“通用性”，未能結合具體的應用背景論述；但本文的一個(gè)缺點(diǎn)是未能給出開(kāi)發(fā)與應用的實(shí)際效果例子，也未能對開(kāi)發(fā)中遇到的困難與問(wèn)題展開(kāi)深入的探討。（本文主要參考了廣東王啟飄等人的論文）
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