新型DCS組態(tài)軟件框架和數(shù)據(jù)庫的研究與開發(fā).pdf

1、隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，集散控制系統(tǒng)(DCS)在工業(yè)過程控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。DCS系統(tǒng)的組態(tài)軟件是運行在工程師站和操作員站、用于過程監(jiān)視與控制的應(yīng)用軟件，是DCS系統(tǒng)集中操作和管理的體現(xiàn)。集散控制系統(tǒng)配以成熟的組態(tài)軟件，是目前控制領(lǐng)域發(fā)展的一個重要方向，因此本課題研究具有重要的理論意義和實際價值。 本文首先介紹了基于CAN總線的新型DCS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。其次，根據(jù)新型DCS系統(tǒng)要求和特點，在對組態(tài)軟件進行需求分析的基礎(chǔ)

2、上，研究了組態(tài)軟件的體系結(jié)構(gòu)，將組態(tài)軟件分為開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境兩部分，并運用模塊化思想將組態(tài)軟件劃分成若干功能模塊。最后，研究了組態(tài)軟件的框架和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并根據(jù)功能模塊劃分，采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法，在Windows平臺下利用Visual C++6.0開發(fā)工具，重點研究并實現(xiàn)了組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，開發(fā)了負責組態(tài)軟件與現(xiàn)場控制站通信的I/O驅(qū)動程序，完成了組態(tài)軟件可視化環(huán)境的設(shè)計與實現(xiàn)。 框架設(shè)計是組態(tài)軟件開發(fā)的第一步，本文

3、首先從體系結(jié)構(gòu)、軟件各部分協(xié)調(diào)工作的功能圖和功能模塊劃分三方面對軟件框架進行了詳細闡述。然后集成組態(tài)軟件的各功能模塊，實現(xiàn)了包括開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境在內(nèi)的軟件框架的可視化設(shè)計?；谖募蛿?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)管理機制實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息從組態(tài)到運行的傳遞。分析了開發(fā)環(huán)境下的組態(tài)流程和運行環(huán)境下各模塊間的通信機制。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是組態(tài)軟件的核心，在對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的總體需求和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行分析的基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分為組態(tài)數(shù)據(jù)庫和實時運行數(shù)據(jù)庫兩部分。組態(tài)

4、數(shù)據(jù)庫用來保存系統(tǒng)組態(tài)信息，對組態(tài)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行描述，完成組態(tài)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和實現(xiàn)。重點論述了基于SQL Server 2000的實時運行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計思路和實現(xiàn)方法。采用面向?qū)ο笤O(shè)計方法對實時數(shù)據(jù)建模，借鑒內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的設(shè)計思想，并將AVL搜索樹、基于鎖的并發(fā)控制等一系列技術(shù)應(yīng)用到實時運行數(shù)據(jù)庫的設(shè)計中，提高了實時性能，滿足新型DCS系統(tǒng)實時性要求。詳細論述了實時數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及存儲方式。面向?qū)ο蟮膶崟r數(shù)據(jù)模型巧妙實現(xiàn)了實時運

5、行數(shù)據(jù)庫與關(guān)系數(shù)據(jù)庫的映射，使得實時運行數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)保存和查詢可以利用SQL Server 2000完成。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與其它功能模塊之間基于組件對象模型(COM)的數(shù)據(jù)交換接口。 I/O驅(qū)動程序基于動態(tài)鏈接庫技術(shù)和多線程技術(shù)實現(xiàn)，這樣的設(shè)計方便驅(qū)動程序調(diào)度，優(yōu)化了資源配置，提高了系統(tǒng)的實時性。驅(qū)動程序利用Socket實現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信，完成組態(tài)軟件通過工業(yè)以太網(wǎng)對現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)進行分布式采集的功能。文中詳細論述了驅(qū)動